基于IP的语音传输通话质量改进研究与实现

论文摘要

VoIP是一种近十年出现的具有挑战意义的新兴技术。传统电话业务随着技术的更新换代,其不足之处逐渐显现。与此同时,分组数据网络在网络经济中和业务质量控制方面取得了巨大的进步和发展。在语音业务迅速发展的今天,VoIP可望成为下一代电信基础设施建设的核心技术,正逐步替代传统电话技术。VoIP可以将语音业务和数据业务综合在一起,其最大的优势是能广泛地采用全球IP互联的环境,提供比传统业务更多、更好的服务,使得VoIP大有发展前途。尽管VoIP比传统电话有更多优势,但是到目前为止它的应用并不理想。语音质量是阻碍其进一步发展的主要因素。由于IP网络提供的是一种“尽力而为”的服务,因此承载VoIP应用的网络层并不提供任何QoS保证,但是VoIP这种实时传输应用却对此要求甚多。应用层QoS控制技术的研究是当前的一大热点。本文以Bolot算法为目标算法,并以其为核心分析实现过程及相关技术和问题,同时提出一种改进算法。本文首先介绍了VoIP的相关研究背景,分析了影响VoIP语音质量的因素,如:延迟、抖动和丢包;同时,研究国内语音质量发展的现状,了解这些发展中采用的前向纠错、编解码方式、回音消除技术等。其次,了解实际应用中采用的QoS技术,分析其优缺点以及具体方案中的应用。其中包括:排队机制、分片、流量整形、压缩分组头、区分服务等。对适用于恢复机制的FEC和LBR进行比较。同时,文中也对一些与VoIP相关的技术进行了分析。本文对Bolot算法的实现进行了深入的剖析。重点分析其采用的丢包恢复机制,如:丢失过程、错误控制机制等。对其不足之处提出改进方案,即考虑上一个RTCP包的反馈信息,并与本次的反馈信息共同决定未来冗余数据量。在原算法和实验的基础上,分析出一套改进算法使用的冗余数据与组合值相对应的关系。在得出改进方案后,在NS-2的模拟环境中对改进前后的两种算法机制进行实验比较。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 VoIP 语音质量研究
• 1.2.1 VoIP 语音质量的影响因素
• 1.2.2 VoIP 语音质量的研究及发展现状
• 1.3 本文主要工作
• 1.4 本文组织结构
• 第2章 VoIP 的QoS 技术分析
• 2.1 服务质量的需求
• 2.2 数据分组分类
• 2.3 QoS 排队机制
• 2.3.1 低延迟排队
• 2.3.2 其它QoS 排队机制
• 2.4 分片和交错操作
• 2.5 流量整形
• 2.6 IP 、RTP 分组头的压缩及带宽节省
• 2.7 VoIP 的区分服务
• 2.8 丢包恢复机制的比较
• 2.9 冗余控制机制
• 2.10 VoIP 其它相关技术
• 2.11 小结
• 第3章 Bolot 算法的研究与分析
• 3.1 Bolot 算法简介
• 3.2 语音设备的分析
• 3.3 丢失恢复机制分析
• 3.3.1 分析丢失过程
• 3.3.2 丢包恢复机制的分析
• 3.4 综合速率与错误控制机制的分析
• 3.5 小结
• 第4章 Bolot 算法的改进与验证
• 4.1 应用层丢包补偿
• 4.2 Bolot 算法的缺陷分析
• 4.3 改进的算法
• 4.3.1 算法概述
• 4.3.2 算法的关键技术
• 4.3.3 算法实现简述
• 4.4 基于NS-2 的实验
• 4.4.1 NS 原理概述
• 4.4.2 仿真实验场景的建立
• 4.4.3 仿真实验的输入数据及分析方法
• 4.4.4 改进算法与Bolot 算法的实验比较
• 4.5 成果分析
• 4.6 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文
• 致谢