基于NS-2的VoIP模擬與仿真

為了檢測網(wǎng)絡(luò )擁塞下新VoIP系統的性能，需要對上述語(yǔ)音模型的一些參數進(jìn)行調整：(1)公共交換網(wǎng)(PSTN)傳輸帶寬的設定。節點(diǎn)0~3之間的鏈路是用來(lái)模擬PSTN的，而PSTN中最大的語(yǔ)音傳輸速率(無(wú)損語(yǔ)音編碼方案G.711)為64 Kb/s，因此為了體現帶寬資源的寶貴性，設置此鏈路的傳輸帶寬為64 Kb，同理節點(diǎn)1~3之間、節點(diǎn)5~4之間、節點(diǎn)6~4之間的傳輸帶寬也設為64 Kb；(2)Internet網(wǎng)傳輸帶寬的設定。節點(diǎn)3~4之間的鏈路是用來(lái)模擬Internet網(wǎng)的，由于Internet網(wǎng)中傳輸數據量往往很大，而分配給每個(gè)用戶(hù)之間的傳輸帶寬是有限的，因此為了體現網(wǎng)絡(luò )帶寬的有限性，設置此鏈路的傳輸帶寬為1 Mb。同理節點(diǎn)2~3之間、節點(diǎn)4~7之間的傳輸帶寬也設為1 Mb；(3)當前網(wǎng)絡(luò )信道質(zhì)量的度量。為了度量當前網(wǎng)絡(luò )信道質(zhì)量，選取衡量VoIP系統性能的參數如時(shí)延、抖動(dòng)、數據包丟失率等來(lái)作為衡量當前信道質(zhì)量的參數。在本實(shí)驗中，選取的是在一定時(shí)間內的語(yǔ)音數據丟包率，其計算公式為：λ=Sd/SRTT，式中Sd為固定時(shí)間內丟失的語(yǔ)音包數目，SRTT為固定時(shí)間內發(fā)送的語(yǔ)音包數目[4]；(4)AMR信源編碼模式的選擇。由于A(yíng)MR有8種信源編碼模式，且8種信源編碼模式均是基于A(yíng)CELP模型，各個(gè)模式下重構后的語(yǔ)音MOS值相差也不大，但是AMR總的代碼量卻很大，所以綜合衡量起來(lái)，可以根據不同的語(yǔ)音數據包丟失率來(lái)自適應地選取其中的3種，即：MR122、MR74、MR475[3]。選擇標準為：當λ≤1%時(shí)，選取MR122模式；當1%λ≤3%時(shí)，選取MR74模式；當λ>3%時(shí)，選取MR475模式；初始信源編碼模式為MR122。
3 實(shí)驗結果與分析
新VoIP系統在NS-2平臺下的運行情況如圖2所示。在該運行模型中，節點(diǎn)2~7之間流量的大小代表了網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)3~4之間鏈路的狀況。即當節點(diǎn)2~7之間傳送的網(wǎng)絡(luò )數據很大時(shí)(>1 Mb)，則認為節點(diǎn)3~4之間的鏈路發(fā)生了擁塞狀況；當節點(diǎn)2~7之間傳送的數據量較小時(shí)(1 Mb)，則認為不會(huì )發(fā)生擁塞狀況。節點(diǎn)0~6是語(yǔ)音數據包的發(fā)送節點(diǎn)，且具有根據網(wǎng)絡(luò )質(zhì)量來(lái)自適應地調整語(yǔ)音發(fā)送速率的功能，其中初始發(fā)送速率為12.2 Kb/s；數據包的發(fā)送用NS-2自帶的Pareto分布流量產(chǎn)生器，這主要是考慮到話(huà)音激活檢測技術(shù)(VAD)對IP話(huà)音的影響[2]。

此外，為了更加方便和有效地分析實(shí)驗數據，需要對上述VoIP模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，簡(jiǎn)化后的VoIP傳輸模型如圖3所示。其中節點(diǎn)2為網(wǎng)關(guān)，節點(diǎn)3既是網(wǎng)關(guān)也是所有網(wǎng)絡(luò )數據的接收節點(diǎn)；節點(diǎn)0為語(yǔ)音數據包的發(fā)送節點(diǎn)，節點(diǎn)1為網(wǎng)絡(luò )數據量的發(fā)送節點(diǎn)。