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1、VOIP中的QoS应用研究第23卷第7期2007年7月甘肃科技GansuScienceandTechnologyV.23N0.7Ju1.2007VOIP中的QoS应用研究王圣伟,商江华(1.西北师范大学数信学院,甘肃兰州730070;2.甘肃移动业务支撑中心,甘肃兰州730000)摘要:针对VolP(VoiceoverIP)语音通信技术中所出现的服务质量要求,分析影响VoIP中QoS因素.并从应用层和网络层分别研究了对应的qoS控制方法和机制.比较了当前VoIP的QoS流行解决方案:集成服务IntServ/,区分服务Diffserv和多协议标签交换(MPLS),
2、最后得出实时业务VoIP在IP网络上的服务质量需要多层次的机制保证.关键词:VoIP;服务质量(QoS);包丢失;抖动;IntServ,Diffserv;MPLS中图分类号_.TP393,091前言VoIP(VoiceoverIP)是建立在IP技术上的分组化,数字化语音传输技术,其基本原理是:通过语音压缩算法对语音数据进行压缩编码处理,然后把这些语音数据按IP等相关协议进行打包,经过IP网络把数据包传输到接收地;在接收端再把这些语音数据包串起来,经过解码解压处理后,恢复成原来的语音信号,从而达到通过IP网络传送语音的目的.语音通信由于PCM技术,数字程控交换机的
3、出现步人了数字化时代.随着互联网的广泛普及和拓展,语音通信又迅速进入了网络电话时代.而VoIP作为NGN(NextGenerationNetwork)的关键技术和Internet主要的增值业务,迅速成为全球网络运营商和传统电信运营商的关注焦点.而我国VoIP业务量也得到了迅猛发展,2006年VoIP业务量(包括移动VoIP和视频VoIP服务)已与PSTN业务量基本已经持平,预计未来2至3年将超越其他电信业务量.但同时我们也意识到VoIP实现优势在于获得更低成本的语音,话音服务,其中服务质量QoS成为VoIP的关键保障.由于网络流量的激增和容量的限制,以及基于TC
4、P/IP协议的IP网络本身QoS要求低和网络非智能化的特性,VoIP的QoS应用显的更为重要.传统的IP网络主要是用来传输数据业务,采用的是尽力而为的,无连接的技术,因此没有服务质量保证,存在分组丢失,失序到达和时延抖动等情况.数据业务对此要求不高,但话音属于实时业务,对时序,时延等有严格的要求.因此必须采取特殊措施来保障一定的业务质量.2影响VolP服务质量的因素QoS具有层次性,下层的服务质量会影响上层,最终影响用户服务质量.并且对于各层的服务质量的解决不是孤立的,相互之间是密切联系和影响的.从客观上看,服务质量可以由特定的参数描述.由于VoIP是实时通信传
5、输系统,VoIP的QoS很大程度上基于链路上的负载和延迟,而IP网络的基本问题是:数据流是突发和不可预计的,TCP流的贪婪性,它会占用所有它能得到的带宽直到有包丢失为止.故IP网络对于负载和延迟是动态不确定的,这对于VoIP服务质量的提高是相悖的.VoIP的QoS要求连接流畅,语音质量和业务扩展.而影响VoIP的QoS因素主要有:(1)呼叫建立时间:是指从传输服务用户要求建立连接到收到连接确认之间所经历的时间,呼叫建立时间包括:呼叫信令穿过lP网络的时间,与GK(gatekeeper)进行呼叫建立的时间,认证和目录服务等呼叫处理时间,GW(gateway)间呼叫
6、建立时间.这个时间越短质量越好.(2)连接建立失败概率:指在最大连接建立延迟时间内未能建立连接的可能性.网络拥塞或应用程序的许可控制机制常常造成连接建立失败.(3)语音延迟:延迟是直接影响语音质量的主要因素.其会引起丢包,VoIP可容忍的丢包率一般在5以下.造成语音延迟的原因有:语音编码压缩算法产生的时延.由于VoIP网关不断有用户的接人与退出,网络处于变化状态既定的参数及编码方案并不是总处于最优状态.故根第7期王圣伟等:VOIP中的QoS应用研究47据不同网络不同编码方案.如:采用ITU—T建议标准语音压缩协议G.711编码速率64Kbps语音质量较好但带宽要
7、求高.如果网络带宽比较低,可以选用编码速率5.3Kbps一6.3Kbps的G.723或8Kbps的G.729.网络传输时延:指语音IP数据包在网络中经过各路由器的处理时间和缓冲区排队时间.由于采取的芯片和排队算法不同以及各网络路由器数量多少产生的时延会有较大出入.根据M0S(MeanOp—tionScore)判定方法,VoIP可承受的最大单向传输延迟在400ms以内,否则语音质量无法保证.(4)抖动:指由于网络负载变化和路由不确定性产生各种时延的变化引起的包到达速率变化,产生话音的断续及部分失真从而导致语音质量下降.通常的方式是在接收端采用抖动缓存,在将包输出为
8、声音流之前对时延抖动进行
