Sicherung der Sprachqualität in der Flugsicherung mit Rohde & Schwarz

Sichern Sie die Sprachqualität gemäß den Anforderungen von ED-136 und korrigieren Sie rasch jegliche Abweichungen

Ihre Anforderung

Die korrekte Funktion von Sprachvermittlungssystemen ist für die Sicherheit von Flugpassagieren und für den kontinuierlichen Betrieb im Luftraum von entscheidender Bedeutung. Die Kommunikationsqualität spielt eine entscheidende Rolle, da eine klare Verständigung für den sicheren und störungsfreien Ablauf unabdingbar ist.

Mit der Einführung moderner VoIP-Kommunikationstechnologie nutzen die Flugsicherungsbetreiber die Vorteile IP-basierter Kommunikation, beispielsweise eine höhere Verfügbarkeit, Sicherheit und Flexibilität.

Voice over IP gehört heutzutage zu den anspruchsvollsten IP-basierten Diensten. Um dasselbe Benutzererlebnis wie bei digitalen Netzwerken sicherzustellen, wurden in ED-136 und ED-137 Mindestanforderungen festgelegt. In den Standards wird ein MOS-Wert über 4,0 und eine Ende-zu-Ende-Verzögerung bis maximal 130 ms gefordert.

Erfahrungen aus den Netzbetreiber- und Enterprise-Sektoren zeigen, dass Qualitäts-Monitoring notwendig ist, um solche Anforderungen sicherzustellen. Rohde & Schwarz hat VoIP-Monitoringsysteme, die für Mobilfunkbetreiber konzipiert wurden, für Qualitätsmessungen innerhalb der Sprachnetze in der Flugsicherung angepasst.

Lösung von Rohde & Schwarz

Das System zur Sicherstellung der Sprachqualität in der Flugsicherung (ATC Voice Quality Assurance System, R&S®AQUA) von Rohde & Schwarz ermöglicht Dienstleistern in der Luftfahrt sowie Flugsicherungsbetreibern (Air Navigation Service Provider, ANSP) die volle Kontrolle über die Qualität ihrer Sprachdienste. Die marktführende Monitoringtechnologie gewährt einen tiefen Einblick in den Verkehr auf Medien- und Steuerebene. R&S®AQUA vereint leistungsstarke Analytik- und Protokollierungsfähigkeiten mit einer hoch skalierbaren Systemarchitektur, sodass es zu einem unverzichtbaren Werkzeug für jeden ANSP wird.

Das leistungsfähige Sprachmonitoring von R&S®AQUA deckt alle Aspekte zur Sicherung der Sprachqualität ab, einschließlich Evaluierung der Netz-Performance, Monitoring der ED-136-Konformität, Fehlersuche und Monitoring der IP-Verbindung. Statistiken und detaillierte Informationen zur Qualität liefern verschiedensten ANSP-Stakeholdern wertvolle Einblicke:

  • Abteilungen für Qualitätssicherung
  • Systemadministratoren von Sprachvermittlungssystemen
  • Administratoren von Betriebsräumen
  • Verwaltung der Service Level Agreements (SLA)

Das ED-136-Konformitätsprotokoll kann auch an die Zivilluftfahrt-Behörde ausgehändigt werden, um einen korrekten Systembetrieb nachzuweisen.

Evaluierung der Netz-Performance

Ein reibungsloser Betrieb des zugrundeliegenden IP-Netzes ist für eine ordnungsgemäße Sprachübermittlung von wesentlicher Bedeutung. Durch das Monitoring der Netz-Performance-Metriken lässt sich die tatsächliche Transportqualität bestimmen. R&S®AQUA liefert alle relevanten Informationen für das Monitoring der Leistungsfähigkeit eines IP-basierten Sprachnetzes einschließlich Metriken zur Transport-Performance wie Jitter und detaillierte Zwischenankunfts-Zeithistogramme, Paketverluste, Datenverluste durch Burst und Verlustdichte, Rundlaufverzögerung und Daten zur Transportstrategie (z. B. VLANs und DSCP-Codefelder).

Auf Basis dieser Parameter bestimmt und identifiziert R&S®AQUA automatisch die zugrunde liegende Ursache für verschiedene Störungen auf Transportebene. Dadurch reduziert sich die Zeit für die Fehlersuche signifikant.

Monitoring der Steuerebene

R&S®AQUA verfügt über eine breite Palette an Metriken für die Servicequalität und Leistungskennzahlen (KPI) für die Steuerebene, d. h. für die SIP-basierte Signalisierung. Die meisten dieser KPIs, beispielsweise das Session Establishment Effectiveness Ratio (SEER), basieren auf IETF RFC 6076. Diese Informationen sind primär für die Evaluierung der Boden-Boden-Kommunikation aber auch für die Funkverfügbarkeit innerhalb des Luft-Boden-Verbindungsaufbaus gedacht.

Die Signalqualität bestimmt im Wesentlichen, ob überhaupt eine Verbindung zustande kommt. Nach Aufbau der Verbindung wird das Benutzererlebnis durch die Sprachqualität definiert, d. h. die Qualität der RTP-Flüsse.

Monitoring der Sprachebene

R&S®AQUA analysiert jeden RTP-Stream in Echtzeit und weist jedem 5-Sekunden-Segment eines Streams eine mittlere Beurteilungsnote (MOS-Wert) zu. Dieser einzigartige Ansatz mit festen Zeitabschnitten wird empfohlen, um der veränderlichen Beschaffenheit der Sprachqualität in IP-Netzen Rechnung zu tragen. Zudem passt er auch perfekt zu der typischen Länge von Kommunikationsbefehlen in der Flugsicherungskommunikation. Eine herkömmliche Mittelwertbildung pro Anruf oder Verbindung führt zu einem signifikanten Verlust an Informationen.

Beispielsweise wird die durchschnittliche Qualität einer perfekten 1-Tages-Verbindung, die sich aufgrund von zahlreichen Störungen in den letzten 5 s deutlich verschlechtert, als nahezu perfekt bewertet werden, obgleich sich der Lotse über die unzureichende Qualität beschweren wird. Zudem helfen gemittelte Metrikdaten nicht einmal bei der Fehlersuche oder Bestätigung solcher Probleme.

Da die Sprachqualität in festen Zeitabschnitten analysiert wird, ist es möglich, Störungen an festen Zeitpunkten festzumachen, zeitkorrelierte Ereignisse im Netz zu identifizieren und exakte Informationen über das Benutzererlebnis bereitzustellen. Die qualitätsbezogenen Daten für feste Zeiteinheiten erlauben es dem Anwender zudem, die Informationen zur Servicequalität zu vergleichen und anzusammeln.

Mit festen Zeiteinheiten bietet R&S®AQUA ein Aggregieren im Hinblick auf die MOS-Qualitätsminuten, d. h. eine Qualitätsbewertung für jede Minute. MOS-Minuten ermöglichen eine sehr knappe und präzise Repräsentation der allgemeinen Qualität des Sprachdienstes. Der Bad Minute Indicator (BMI) zeigt die Anzahl an 5-Sekunden-Zeiteinheiten, die nicht den Anforderungen der ED-136 (MOS < 4,0) genügen, und liefert perfekte Statistikinformationen zum Zustand des Sprachnetzes.

Der BMI ist die Schlüsselkennzahl für die Evaluierung von Sprachnetzen der Flugsicherungsbetreiber und sollte möglichst bei 0 liegen.

Mittlere Beurteilungsnote (MOS-Wert)

Die mittlere Beurteilungsnote (MOS-Wert) liegt auf einer Skala zwischen 1 (schlecht) und 5 (überragend) und kommt für die Evaluierung der Sprachqualität zum Einsatz. Der MOS-Wert stammt ursprünglich aus subjektiven Messungen, bei denen Zuhörer in einem „stillen Raum“ sitzen und die Qualität des Telefonanrufes ihrem Empfinden nach beurteilen. Diese Art von Testmethodik wurde in der ITU-T Recommendation P.800 standardisiert. Die Gewinnung von subjektiven MOS-Werten kann zeitaufwendig und kostspielig sein, sodass Qualitätsmodelle für die MOS-Abschätzung definiert wurden, z. B. ITU-T G.107 (E-Modell), das bei passiven Monitoringsystemen zum Einsatz kommt.

R&S®AQUA: Technologie

R&S®AQUA ist eine passive Mid-Point-Monitoringlösung für Echtzeit-Kommunikationsdienste. Sie besteht aus verteilten R&S®AQUA-Sensoren und dem zentralen R&S®AQUA-Manager. Die R&S®AQUA-Sensoren erhalten eine Kopie des evaluierten Netzes über Non-Intrusive-TAP- oder SPAN-Ports. Die Sensoren ermöglichen eine Echtzeitanalyse der Medienströme sowie der Signalisierung und erzeugen Quality Data Records (QDRs), die an den zentralen R&S®AQUA-Manager gesendet werden. Der zentrale R&S®AQUA-Manager stellt die Business-Logik und das Data Warehouse zur Verfügung. Er ruft die Daten mit den Qualitätsinformationen von den Sensoren ab, unterzieht diese einer Nachverarbeitung und generiert definierte KPI-Protokolle und Alarme.