有qos保证的voip子系统的设计与实现

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1、http://www.paper.edu.cn有QoS保证的VoIP子系统的设计与实现曹原铭北京邮电大学网络与交换国家重点实验室，北京（100876）E-mail：grasslandnight@gmail.com摘要：IP技术的独特优势使之成为下一代互联网（NGI，NextGenerationInternet）的承载技术。然而，IP网络是面向无连接的，它无法为其上的各种业务提供QoS保证。另一方面，IP电话（VoIP，VoiceoverIP）等实时多媒体业务又对网络有很高的QoS要求。为了解决这一

2、矛盾，本文设计和实现了一种VoIP子系统，用以给用户提供有QoS保证的VoIP业务。VoIP子系统设计和实现的正确性在“CNGI-QoS机制和组网关键技术及实施方案的研究”系统中得到验证。关键词：有QoS保证，IP电话，下一代互联网1.引言随着互联网技术的飞速发展和网络业务的不断丰富，IP网正在成为承载多种业务、服务于多类用户群体的公共信息传送平台。以IP网为核心承载网的NGI不但要能够提供传统[1]数据业务，同时也需要为各种增值业务提供电信级的QoS支持。然而，“尽力而为”的[2]IP网络无法为

3、用户提供有效的QoS保证。IPv6技术虽然在地址空间、服务质量和安全方面作了改进，但是仍然没有改变IP网络面向无连接、“尽力而为”的传送本质。因此如何在以IP网为核心承载网的下一代互联网上为实时多媒体业务提供电信级的服务质量，成为未来在NGI上开展各种高性能业务的支撑性问题，也是当前的一个研究热点。网络技术的普及使得因特网逐渐走入千家万户，随即，VoIP作为一种语音聊天的方式逐渐引起人们的注意和兴趣。然而，因特网是一个“尽力而为”的网络，它无法保障VoIP的通话效果。因此，人们在使用VoIP方式进

4、行语音聊天的时候，发现网络时延过大、网络丢包过多、网络稳定性过差，VoIP的通话效果无法与传统电话相比。面对廉价甚至是免费的VoIP，越来越多的用户希望它能够有与传统电话有相同或相似的通话效果，使得人们能够切实享受到技术进步所带来的好处。[3]IETFRFC2386给出了服务质量的一种定义：QoS是网络在传输数据流时要求满足的一系列业务请求，具体可以量化为带宽、时延、抖动、分组丢失率和吞吐量等性能指标。定义中的服务是指数据流经过若干网络节点所接受的传输服务。各种不同的业务对于QoS的需求不同。视频

5、点播（VoD，VideoonDemand）和视频会议需要有稳定的吞吐量，而VoIP则对时延和抖动比较敏感。另一方面，不同的用户对于VoIP的QoS需求也有可能不同（有QoS保证的或无QoS保证的）。因此，为了满足各种不同的用户需求，需要VoIP系统能够提供不同的QoS等级。2.设计与实现2.1体系架构VoIP子系统的体系架构如图1所示：-1-http://www.paper.edu.cn图1VoIP子系统体系架构由上图可以看出，VoIP子系统包括客户端和服务器端两部分。客户端与服务器端都是采用so

6、cket连接进行通信。不同的是客户端与服务器端通过socket连接传送信令消息，而两个客户端之间通过socket连接传送语音消息。客户端与服务器端之间通过信令消息的交互，完成用户登录、好友操作（添加、删除、查找）、呼叫操作（发起、接受、结束）、呼叫记录查询等功能。两个客户端之间则通过语音消息的交互，实现有QoS保证或无QoS保证的通话功能。2.2工作原理VoIP子系统为用户提供了接入CNGIQoS系统的接口。用户可以通过VoIP子系统的客户端向服务器端提交呼叫请求，然后由服务器端调用服务提供商（S

7、P，ServiceProvider）后台接口将用户的呼叫请求发送给CNGIQoS系统，为用户提供有QoS保证或无QoS保证的通话功能。VoIP子系统一个完整的呼叫流程如图2所示：-2-http://www.paper.edu.cn:UserA:ClientA:Server:ClientB:UserB1:call_req2:get_IP3:create_Req_Msg4:send_Req_Msg5:analyze_Req_Msg6:Search_Callee7:send_Req_Msg8:analy

8、ze_Req_Msg9:call_Req_Indication10:answer11:call_resapplyfornetworkresourcefromCNGIQoSSystem,startaccounting12:call_res13:call_res图2呼叫流程图2中的呼叫流程描述如下：1.用户A填写如图3所示的呼叫信息后，点击“拨打”按钮，向服务器端提交呼叫请求消息；2.客户端A获取本机IP地址；3.客户端A生成呼叫请求消息，包括用户A和用户B的ID、用户A的IP地址、Q