基于NS-2的VoIP模擬與仿真

為了檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)擁塞下新VoIP系統(tǒng)的性能，需要對(duì)上述語(yǔ)音模型的一些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整：(1)公共交換網(wǎng)(PSTN)傳輸帶寬的設(shè)定。節(jié)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(xiàn)帶寬資源的寶貴性，設(shè)置此鏈路的傳輸帶寬為64 Kb，同理節(jié)點(diǎn)1~3之間、節(jié)點(diǎn)5~4之間、節(jié)點(diǎn)6~4之間的傳輸帶寬也設(shè)為64 Kb；(2)Internet網(wǎng)傳輸帶寬的設(shè)定。節(jié)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(shù)據(jù)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(xiàn)網(wǎng)絡(luò)帶寬的有限性，設(shè)置此鏈路的傳輸帶寬為1 Mb。同理節(jié)點(diǎn)2~3之間、節(jié)點(diǎn)4~7之間的傳輸帶寬也設(shè)為1 Mb；(3)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)信道質(zhì)量的度量。為了度量當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)信道質(zhì)量，選取衡量VoIP系統(tǒng)性能的參數(shù)如時(shí)延、抖動(dòng)、數(shù)據(jù)包丟失率等來(lái)作為衡量當(dāng)前信道質(zhì)量的參數(shù)。在本實(shí)驗(yàn)中，選取的是在一定時(shí)間內(nèi)的語(yǔ)音數(shù)據(jù)丟包率，其計(jì)算公式為：λ=Sd/SRTT，式中Sd為固定時(shí)間內(nèi)丟失的語(yǔ)音包數(shù)目，SRTT為固定時(shí)間內(nèi)發(fā)送的語(yǔ)音包數(shù)目[4]；(4)AMR信源編碼模式的選擇。由于AMR有8種信源編碼模式，且8種信源編碼模式均是基于ACELP模型，各個(gè)模式下重構(gòu)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(jù)不同的語(yǔ)音數(shù)據(jù)包丟失率來(lái)自適應(yīng)地選取其中的3種，即：MR122、MR74、MR475[3]。選擇標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)λ≤1%時(shí)，選取MR122模式；當(dāng)1%λ≤3%時(shí)，選取MR74模式；當(dāng)λ>3%時(shí)，選取MR475模式；初始信源編碼模式為MR122。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
新VoIP系統(tǒng)在NS-2平臺(tái)下的運(yùn)行情況如圖2所示。在該運(yùn)行模型中，節(jié)點(diǎn)2~7之間流量的大小代表了網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)3~4之間鏈路的狀況。即當(dāng)節(jié)點(diǎn)2~7之間傳送的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)很大時(shí)(>1 Mb)，則認(rèn)為節(jié)點(diǎn)3~4之間的鏈路發(fā)生了擁塞狀況；當(dāng)節(jié)點(diǎn)2~7之間傳送的數(shù)據(jù)量較小時(shí)(1 Mb)，則認(rèn)為不會(huì)發(fā)生擁塞狀況。節(jié)點(diǎn)0~6是語(yǔ)音數(shù)據(jù)包的發(fā)送節(jié)點(diǎn)，且具有根據(jù)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量來(lái)自適應(yīng)地調(diào)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(shù)據(jù)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(cè)技術(shù)(VAD)對(duì)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(yàn)數(shù)據(jù)，需要對(duì)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(jié)點(diǎn)2為網(wǎng)關(guān)，節(jié)點(diǎn)3既是網(wǎng)關(guān)也是所有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的接收節(jié)點(diǎn)；節(jié)點(diǎn)0為語(yǔ)音數(shù)據(jù)包的發(fā)送節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)1為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量的發(fā)送節(jié)點(diǎn)。