VoIP Quality Metric and Quality-based Accounting Scheme

VoIP 품질 측량 도구 및 품질 기반의 요금 부과 방안 연구

  • 정윤찬 (가톨릭대학교 정보통신전자공학과 통신네트워크 연구실) ;
  • Published : 2010.01.31

Abstract

As VoIP systems move to wireless environments with much higher average packet loss rates than wired networks, it becomes less possible for the network to assure a reasonable QoS. So, real-time quality monitoring for mobile VoIP applications is an important issue to be explored. In this paper, we explore perceptual quality dependency on two parameters: the burst loss rate and average burst length. Also, we propose a simple 'moving average' approach with $\alpha$ aiming to measure those parameters on real-time basis. In order to find how accurately the two parameters measured estimate the real perceptual quality, we compare actual measured PESQ scores with estimated value by matching the measured quality metric to the trained MOS table. Finally, we propose the quality-based accounting system, which can set obvious continuities between quality and billing.

인터넷 음성통신은 이용영역이 무선통신 환경으로 이동함에 따라 유선 통신을 이용할 때와 비교하여 전송 중 더 높은 패킷 손실을 직면하게 된다. 따라서 적정 수준의 통화품질을 보장해줄 수 없을 상황도 고려할 수 밖에 없다. 이런 상황에서 이동 VoIP 서비스의 실시간 품질 추적이 중요한 기술 요소로 대두되었다. 이 논문에서는 두 가지 요인 즉, 평균적인 패킷 분실 정도와 패킷 손실의 뭉침 정도가 인간이 인지하는 통화 품질에 미치는 영향을 연구한다. 또 이 두 요인을 실시간으로 측정할 수 있는 '이동 평균' 방식을 제안한다. 이 이동평균 방식에 따라 실시간으로 측정된 두 요소로 통화품질을 추정할 경우에 얼마나 정확하게 추정가능한지를 확인하기 위하여, 이 논문에서는 기존에 나와 있는 비 실시간 품질 측정 도구를 이용하여 측정한 품질 추정 값과 이동평균 방식으로 측정한 두 요소에 의한 통화품질 예측 값을 비교한다. 이 비교 분석을 통하여 이동평균 방식으로 측정한 두 요소를 품질 측량 도구로 사용할 수 있음을 입증한다. 마지막으로 품질과 요금 부과 관계를 명확히 연관시켜줄 수 있는 품질 기반 요금 부과 체계를 제안한다.

Keywords

References

  1. R. Ramjee, J. Kurose, D. Towsley and H. Schulzrinne: `Adaptive playout mechanisms for packetized audio applications in wide-area networks', In Proc. IEEE Infocom, 1994, pp. 680-688.
  2. N. Egi, H. Aoki and A. Takahashi: `Objective quality evaluation method for noise-reduced speech', MESAQIN 2007.
  3. A. Takahashi, H. Yoshino, and N. Kitawaki: 'Perceptual QoS Assessment Technologies for VoIP,' IEEE Communications Magazine, July 2004, pp.28-34.
  4. K.C. Claffy: `Measuring the Internet', IEEE Internet Computing, 2000, 1, (4), pp. 73--75.
  5. Adam Petcher: `QoS in Wireless Data Networks', http://www.cs.wustl.edu/~jain/cse574-06/ ftp/wireless_qos/index.html
  6. A. J. Saliba, M. A. Beresford, M. Ivanovish, and P. Fitzpatrick: `User-perceived quality of service in wireless data networks', Personal and Ubiquitous Computing, 2005, Vol.9, (5), pp. 413-422.
  7. B. Moon and A.H. Aghvami: `Quality-of service mechanisms in All-IP wireless access networks', IEEE J. on Seleceted Areas in Comm.Proc.-Commun., Vol.22, No.5, pp. 873-888, June 2004 https://doi.org/10.1109/JSAC.2004.826924
  8. R.B. Simon: `VoIP quality assessment: taking account of the edge-device', IEEE Trans. Audio, Speech and Language Processing, 2006, 11, (14), pp.1977-1983.
  9. A.W. Rix, J. G. Beerends, D.S. Kim, P. Kroon and O. Ghiza: `Objective assessment of speech and audio quality-technology and applications', IEEE Trans. Audio, Speech and Language Processing, 2006, 11, (14), pp.1890-1901.
  10. A. Lakaniemi, J. Rost and V.I. Raisanen: `Subject VoIP speech quality evaluation based on network measurements', IEEE Internet Computing, 2001, (4), pp.73-75.
  11. Younchan Jung and J.W Atwood: `Dynamic adaptive playout algorithm using interarrival jitter and dual use of ${\alpha}$', IEE Proc.-Commun., 2006, 4, (153), pp.279-287.
  12. 'Packet-based multemedia communications systems ', ITU-T Recommendation H.323, July 2003.
  13. 'RTP Control protocol Extended Reports (RTCP XR) ', ITU-T, RFC 3611, Nov. 2003.
  14. L. Carvalho, J. Angeja and A. Navarro: 'A new packet loss model of the IEEE 802.11g wireless network for multimedia communications', {\em IEEE Trans. on Consumer Electronics}, 51, (3), pp.809--814, Aug. 2005. https://doi.org/10.1109/TCE.2005.1510488
  15. L. Carvalho, J. Angeja and A. Navarro: 'A new packet loss model of the IEEE 802.11g wireless network for multimedia communications', IEEE Trans. on Consumer Electronics, 51, (3), pp.809-814, Aug. 2005 https://doi.org/10.1109/TCE.2005.1510488
  16. 'Packet loss distributions and packet loss model', ITU-T, COM 12-D97-E, Jan. 2003.
  17. 'Modelling burst packet loss within the E-Model ', ITU-T, COM 12-D104-E, Jan. 2003.
  18. C. Metz: 'AAA protocols: authentication, authorization, and accounting for the Internet', IEEE Internet Computing, pp.75-79, November 1999.
  19. F. Ghys, A. Vaaraniemi: 'Component-based charging in a next-generation multimedia network', IEEE Communications Magazine, 41, (1), pp.99-102, Jan. 2003 https://doi.org/10.1109/MCOM.2003.1166664
  20. Younchan Jung and J. William Atwood: 'QoS-Related accounting architectures for VoIP services,' in Proceedings of The 20th International Technical Conference on Circuits/ Systems, Computers and Communications (ITC-CSCC 2005), Jeju, Korea, July 4-7, 2005, Proceedings Vol.4, pp. 1475-1476.