论文摘要
近年来,网络电话因为其部署简单,通话价格低廉而被广泛应用。随着电子设备成本的逐渐下降,基于IEEE 802.11协议标准的无线局域网络被广泛的应用于教室、机场、办公室内。越来越多的设备,特别是手持移动设备集成了无线局域网模块。基于这些技术的发展,无线局域中的语音通话近年来得到了越来越广泛的关注。然而传统的IEEE 802.11使用的是基于冲突竞争机制的媒体介入控制技术（MAC）,即分布式协调技术（DCF）。虽然分布式协调技术可以很好的支持尽力传输业务（Best Effort Traffic）,但是它会带来巨大的传输时延和时延抖动。因此它不适合对服务质量要求严格的实时语音传输。本文针对IEEE 802.11无线局域网中语音通话的问题进行了研究。首先,对于IEEE 802.11的媒体接入控制协议基于CSMA/CA的DCF模式进行了详细的分析,进而介绍了用二维马尔可夫链建立DCF模式下饱和节点的模型的方法。通过对IEEE 802.11无线局域网中语音通话模型的建立,从理论方面推导出网络所能支持语音通话的最大数量公式,并通过数值方法求得不同传输间隔时,网络所能容纳语音通话的最大数量。其次,介绍了评估网络语音通话的质量的E模型,在此通话质量模型基础上,用NS2（第二代网络仿真器）对IEEE 802.11无线局域网中语音通话进行了仿真,得到了网络能够容纳语音通话的最大数量,验证了理论推导结论的正确性,并对含有语音通话网络的状况进行了分析,找出了网络不能容纳更多语音通话的原因。再次,基于理论和仿真的分析结果,提出了一种新的接入控制技术,即自适应传输间隔接入控制技术,应用在IEEE 802.11无线局域网中的语音通话中。该技术在保证网络中语音通话质量的同时,提高了网络支持语音通话的数量。在该技术中,基站通过控制网络冲突概率p c,使网络始终工作在非饱和状态。当一个语音通话或数据业务流请求加入或者离开网络时,基站将自适应的调整网络中语音通话的传输间隔,允许或拒绝新业务的加入,使信道利用率达到最大。最后,从理论分析和网络仿真两个方面对提出的自适应传输间隔接入控制技术的性能进行了评估。在理论分析方面,分别建立了应用和不应用自适应传输间隔接入控制技术时网络的二维马尔可夫链模型。通过理论推导,分别得到了应用和不应用该技术时,网络中语音通话和数据业务流阻塞率的公式。在仿真评估中,应用NS2（第二代网络仿真器）对应用和不应用该技术的网络进行仿真,并从语音通话性能和网络阻塞率两个方面,对自适应传输间隔接入控制技术的性能进行了分析和评估,结果表明,自适应传输间隔接入控制技术可以使网络容纳语音通话数量增加50%-100%,并且将网络的阻塞率降低了50%-80%,从而证明了该技术的优越性和理论分析的正确性。在实际应用方面,本文在实在Linux和Windows两种平台上应用JRTPLIB库实现了基于RTP/RTCP协议的网络语音传输系统,提出并实现了通过分析RTP/RTCP包计算语音传输时延,时延抖动,丢包率等性能指标方法,为将来进行大规模语音通话实际测试打下了软件基础。