基于NS-2的VoIP模擬與仿真

為了檢測網絡擁塞下新VoIP系統(tǒng)的性能，需要對上述語音模型的一些參數(shù)進行調整：(1)公共交換網(PSTN)傳輸帶寬的設定。節(jié)點0~3之間的鏈路是用來模擬PSTN的，而PSTN中最大的語音傳輸速率(無損語音編碼方案G.711)為64 Kb/s，因此為了體現(xiàn)帶寬資源的寶貴性，設置此鏈路的傳輸帶寬為64 Kb，同理節(jié)點1~3之間、節(jié)點5~4之間、節(jié)點6~4之間的傳輸帶寬也設為64 Kb；(2)Internet網傳輸帶寬的設定。節(jié)點3~4之間的鏈路是用來模擬Internet網的，由于Internet網中傳輸數(shù)據量往往很大，而分配給每個用戶之間的傳輸帶寬是有限的，因此為了體現(xiàn)網絡帶寬的有限性，設置此鏈路的傳輸帶寬為1 Mb。同理節(jié)點2~3之間、節(jié)點4~7之間的傳輸帶寬也設為1 Mb；(3)當前網絡信道質量的度量。為了度量當前網絡信道質量，選取衡量VoIP系統(tǒng)性能的參數(shù)如時延、抖動、數(shù)據包丟失率等來作為衡量當前信道質量的參數(shù)。在本實驗中，選取的是在一定時間內的語音數(shù)據丟包率，其計算公式為：λ=Sd/SRTT，式中Sd為固定時間內丟失的語音包數(shù)目，SRTT為固定時間內發(fā)送的語音包數(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，各個模式下重構后的語音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，可以根據不同的語音數(shù)據包丟失率來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，選取MR122模式；當1%λ≤3%時，選取MR74模式；當λ>3%時，選取MR475模式；初始信源編碼模式為MR122。
3 實驗結果與分析
新VoIP系統(tǒng)在NS-2平臺下的運行情況如圖2所示。在該運行模型中，節(jié)點2~7之間流量的大小代表了網關節(jié)點3~4之間鏈路的狀況。即當節(jié)點2~7之間傳送的網絡數(shù)據很大時(>1 Mb)，則認為節(jié)點3~4之間的鏈路發(fā)生了擁塞狀況；當節(jié)點2~7之間傳送的數(shù)據量較小時(1 Mb)，則認為不會發(fā)生擁塞狀況。節(jié)點0~6是語音數(shù)據包的發(fā)送節(jié)點，且具有根據網絡質量來自適應地調整語音發(fā)送速率的功能，其中初始發(fā)送速率為12.2 Kb/s；數(shù)據包的發(fā)送用NS-2自帶的Pareto分布流量產生器，這主要是考慮到話音激活檢測技術(VAD)對IP話音的影響[2]。

此外，為了更加方便和有效地分析實驗數(shù)據，需要對上述VoIP模型進行簡化處理，簡化后的VoIP傳輸模型如圖3所示。其中節(jié)點2為網關，節(jié)點3既是網關也是所有網絡數(shù)據的接收節(jié)點；節(jié)點0為語音數(shù)據包的發(fā)送節(jié)點，節(jié)點1為網絡數(shù)據量的發(fā)送節(jié)點。