基于NS-2的VoIP模拟与仿真

为了检测网络拥塞下新VoIP系统的性能，需要对上述语音模型的一些参数进行调整：(1)公共交换网(PSTN)传输带宽的设定。节点0~3之间的链路是用来模拟PSTN的，而PSTN中最大的语音传输速率(无损语音编码方案G.711)为64 Kb/s，因此为了体现带宽资源的宝贵性，设置此链路的传输带宽为64 Kb，同理节点1~3之间、节点5~4之间、节点6~4之间的传输带宽也设为64 Kb；(2)Internet网传输带宽的设定。节点3~4之间的链路是用来模拟Internet网的，由于Internet网中传输数据量往往很大，而分配给每个用户之间的传输带宽是有限的，因此为了体现网络带宽的有限性，设置此链路的传输带宽为1 Mb。同理节点2~3之间、节点4~7之间的传输带宽也设为1 Mb；(3)当前网络信道质量的度量。为了度量当前网络信道质量，选取衡量VoIP系统性能的参数如时延、抖动、数据包丢失率等来作为衡量当前信道质量的参数。在本实验中，选取的是在一定时间内的语音数据丢包率，其计算公式为：λ=Sd/SRTT，式中Sd为固定时间内丢失的语音包数目，SRTT为固定时间内发送的语音包数目[4]；(4)AMR信源编码模式的选择。由于AMR有8种信源编码模式，且8种信源编码模式均是基于ACELP模型，各个模式下重构后的语音MOS值相差也不大，但是AMR总的代码量却很大，所以综合衡量起来，可以根据不同的语音数据包丢失率来自适应地选取其中的3种，即：MR122、MR74、MR475[3]。选择标准为：当λ≤1%时，选取MR122模式；当1%λ≤3%时，选取MR74模式；当λ>3%时，选取MR475模式；初始信源编码模式为MR122。
3 实验结果与分析
新VoIP系统在NS-2平台下的运行情况如图2所示。在该运行模型中，节点2~7之间流量的大小代表了网关节点3~4之间链路的状况。即当节点2~7之间传送的网络数据很大时(>1 Mb)，则认为节点3~4之间的链路发生了拥塞状况；当节点2~7之间传送的数据量较小时(1 Mb)，则认为不会发生拥塞状况。节点0~6是语音数据包的发送节点，且具有根据网络质量来自适应地调整语音发送速率的功能，其中初始发送速率为12.2 Kb/s；数据包的发送用NS-2自带的Pareto分布流量产生器，这主要是考虑到话音激活检测技术(VAD)对IP话音的影响[2]。

此外，为了更加方便和有效地分析实验数据，需要对上述VoIP模型进行简化处理，简化后的VoIP传输模型如图3所示。其中节点2为网关，节点3既是网关也是所有网络数据的接收节点；节点0为语音数据包的发送节点，节点1为网络数据量的发送节点。