LTE-verkon VoIP-testauksen emulointiympäristö

Abstract

LTE on matkapuhelinteknologia, jossa verkkoarkkitehtuuri ja näin ollen myös puhepalvelut tullaan toteuttamaan IP-pohjaisesti. Tämän opinnäytetyön aiheena oli selvittää LTE-verkossa toteutettavan puhelun puheen laatuun vaikuttavia tekijöitä ja suorittaa IP-pohjaisen puheen laadun testausta RUDE-verkkoemulaattoria apuna käyttäen. Opinnäytetyö tehtiin Rugged Tooling Oy:lle, jonka kehittämällä RUDE-verkkoemulaattorilla voidaan testata erilaisia IP-sovelluksia ja laitteita. Emulaattoria käytettiin opinnäytetyössä erilaisten puheen laatuun vaikuttavien tekijöiden emulointiin.

Aluksi tutustuttiin LTE:n verkkoarkkitehtuuriin ja sen tarjoamiin mahdollisuuksiin puhepalveluiden toteuttamiseksi. Koska solunvaihtotoiminteet puhelun aikana ovat yksi puheen laatuun vaikuttavista tekijöistä, handover-toiminteisiin perehdyttiin kattavasti. Puheen laatuun vaikuttavista tekijöistä perehdyttiin lisäksi puhekoodekkeihin, viiveeseen, viiveen vaihteluun ja pakettien katoamiseen. Tutkittiin myös erilaisia puheen laadun mittauksen keinoja ja LTE:n VoIP-vaatimuksia. Testausta varten tutustuttiin RUDE-verkkoemulaattoriin ja sen tärkeimpiin ominaisuuksiin. Käytännön osiossa tarkoituksena oli testata erilaisten verkkoolosuhteiden ja muiden laatuun vaikuttavien tekijöiden vaikutusta VoIPpuheluun. Testauksessa käytettiin RUDE-verkkoemulaattoria, Asteriskserveriohjelmistoa ja X-Lite-ohjelmistopuhelinta.

Työn tuloksena saatiin selvitettyä tärkeimmät puheen laatuun vaikuttavat tekijät LTE-verkossa sekä niiden aiheuttajat. Näiden pohjalta voitiin määrittää erilaisia VoIP-testitapauksia, joita RUDE-verkkoemulaattorilla voidaan toteuttaa. Selvitettyjen osa-alueiden perusteella RUDElle voidaan mahdollisesti jatkossa luoda laajemmin valmiita testitapauksia tietyille puhelutilanteille ja esimerkiksi handovereille.

LTE is a mobile technology, where network architecture and hence also the voice services will be IP-based. The purpose of this thesis was to find out the factors affecting the voice quality in LTE voice calls and to perform IP-based voice quality measurements by using the RUDE network emulator. This thesis was made for Rugged Tooling ltd. It has developed the RUDE network emulator that can be used for IP application and device testing. In this thesis the network emulator was used to emulate the factors affecting the voice quality.

LTE network architecture and the capabilities to offer voice servises were first examined. Since the handover-procedures are one of the main factors affecting the voice quality, they were examined comprehensively. Other factors like voice codecs, delay, delay jitter and packet loss were further studied. The different ways to measure voice quality and the VoIP requirements in LTE are also presented. RUDE-emulator and its main features were explored. In the practical part the purpose was to test different network conditions and other voice quality factors that affect to VoIP call. In the measurements the RUDE network emulator, Asterisk server software and X-Lite softphone were used.

As a result of this thesis the main factors affecting the voice quality were resolved. Using these factors as basis, the VoIP test cases to be implemented with RUDE were found. The information of the quality affecting factors and procedures can help to create new test cases for different voice calls and handovers.