VANET中基于移动性预测的VoIP语音质量的研究

摘要

随着多媒体技术的快速发展，网络电话VoIP(Voiceover IP)以其资费低廉，资源利用率高等优点也得到了极大的推广，而且正在逐步占领传统电话(Public Switched Telephone Network,PSTN)业务的市场。但是相比于传统电话，由于网络环境对通话质量的影响，VoIP的通话质量还有待提高。尤其是在车载自组织网络(Vehicle Ad-hoc Networks，VANETs)中，目前的研究表明VoIP在车载网中的通话质量并不让人满意。
　　 本文针对车载网的网络特性对VoIP的抖动缓冲区算法进行了研究。论文首先介绍了VoIP的系统结构和影响语音质量的因素，然后对现有的VoIP的抖动缓冲区算法进行了详细的描述，并分析了现有算法在车载网环境下的不足之处。本论文对抖动缓冲区算法Concord进行了改进，提出了一种适用于车载网环境的抖动缓冲区算法CJBAMP(Concord-based Jitter Buffer Algorithmwith Mobility Prediction)。最后通过仿真实验，验证了算法的性能。本文主要工作体现在以下几个方面:
　　 (1)对VoIP的语音质量进行研究，详细介绍了现有的VoIP抖动缓冲区算法，并根据车载网的特性分析了现有算法的不足。
　　 (2)借鉴Concord算法中利用历史数据预测网络时延的思想，对历史数据进行相关性聚类，提出了适用于VANET环境的抖动缓冲区算法CJBAMP，根据车辆移动性（车速和车距）对车载网网络状态的影响，对历史数据进行聚类，然后利用历史数据来预测当前数据包的时延，确定数据包的播放时刻。
　　 (3)在NS2上引入ns2voip++框架，并对框架中的抖动缓冲区算法进行修改，加入本论文提出的CJBAMP算法。随后进行仿真实验，根据E-Model模型对语音进行打分，最后与现有的算法进行了多方位的比较，详细地分析了实验结果。
　　 实验结果表明，本文设计的抖动缓冲区算法能够针对车载网环境的特性更有效地权衡丢包和时延，相比于其他算法，VoIP的语音质量得到了显著的提高。

目录

声明

摘要

论文插图索引

论文表格索引

第一章 引言

1．1 VoIP技术

1．1．1 VoIP系统结构

1．1．2 VoIP系统中的核心技术

1．1．3 VoIP语音质量

1．1．4 VoIP语音质量评测方法

1．2 VoIP技术在车载自组织网络中的应用研究

1．2．1 车载自组织网络技术

1．2．2 相关成果

1．3 研究目标及内容

1．4 论文的主要贡献

1．5 论文的组织安排

第二章 研究基础

2．1 抖动缓冲区的概念

2．2 抖动缓冲区调整算法

2．2．1 Loss-intolerant调整算法

2．2．2 Loss-tolerant调整算法

2．2．3 Intro-talkspurt调整算法

2．3 抖动缓冲区调整算法比较

2．4 VANET环境中现有算法的不足

2．5 本章小结

第三章 CJBAMP算法模型

3．1 CJBAMP算法描述

3．1．1 算法适用场景

3．1．2 算法流程和参数

3．2 基于时延的数据处理

3．2．1 数据时延直方图的建立

3．2．2 老化算法

3．3 数据相关性聚类

3．4 基于时延分布的播放时刻选择

3．4．1 数据时延分布的建立

3．4．2 播放时刻的选择

3．5 本章小结

第四章 CJBAMP算法的设计与实现

4．1 算法主要数据结构

4．1．1 语音包结构

4．1．2 接收端数据结构

4．2 算法的实现流程

4．3 数据包聚类模块

4．4 数据处理中的老化和更新

4．4．1 老化模块

4．4．2 直方图更新模块

4．5 时延分布的建立和播放时延的确定

4．5．1 建立时延分布模块

4．5．2 确定播放时延模块

4．6 本章小结

第五章 CJBAMP算法的仿真实验及性能分析

5．1 NS2网络模拟器

5．2 ns2voip++模块

5．2．1 ns2voip++介绍

5．2．2 ns2voip++框架

5．3 实验基本条件

5．3．1 实验参数

5．3．2 性能指标

5．4 仿真实验和性能分析

5．4．1 时延和丢包率测试

5．4．2 MOS值测试

5．4．3 时延聚合范围的比较

5．4．4 不同分组数量的分析

5．4．5 老化算法比较

5．5 本章小结

第六章 论文总结及未来工作

6．1 论文总结

6．2 未来工作

致谢

参考文献

硕士阶段的研究成果