影響VoIP服務(wù)質(zhì)量的因素分析
2004/03/02
隨著VoIP在Internet各類應(yīng)用中占據(jù)越來(lái)越大的比重，其服務(wù)質(zhì)量保證的問(wèn)題也日益為業(yè)界所關(guān)注。實(shí)際上，VoIP的服務(wù)質(zhì)量與網(wǎng)絡(luò)的性能有著直接的關(guān)系，尤其是其中的四個(gè)性能參數(shù)：端到端時(shí)延、時(shí)延抖動(dòng)、幀擦除和失序的包傳輸。而改進(jìn)服務(wù)質(zhì)量也往往通過(guò)對(duì)這四個(gè)參數(shù)進(jìn)行控制和調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)。本文將對(duì)這四個(gè)參數(shù)進(jìn)行具體分析。
VoIP應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量主要受到四個(gè)性能參數(shù)的影響：端到端時(shí)延（End－to－Delay）、時(shí)延抖動(dòng)（DelayJitter）、幀擦除（FrameErasure）以及失序的包傳輸（Out－of－OrderPacketDelivery）。下面我們將逐一進(jìn)行討論。
端到端時(shí)延
端到端時(shí)延是影響交互式語(yǔ)音通信質(zhì)量的最重要因素之一。它必須被控制在一個(gè)合理的值以內(nèi)，否則收聽(tīng)的一方會(huì)誤認(rèn)為說(shuō)話的一方還沒(méi)有開(kāi)始講話而開(kāi)口，但恰好此時(shí)另一方的通話也到了，從而發(fā)生沖突。對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，嚴(yán)格的端到端時(shí)延應(yīng)該是指語(yǔ)音信息從說(shuō)話方的嘴到收聽(tīng)方的耳朵所經(jīng)歷的時(shí)延，但我們通常只考慮承載語(yǔ)音信息的包從發(fā)射系統(tǒng)到接收系統(tǒng)所經(jīng)歷的時(shí)延。根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載狀況，端到端的時(shí)延會(huì)發(fā)生變化。
時(shí)延抖動(dòng)
在VoIP中，時(shí)延抖動(dòng)一般是指語(yǔ)音流中兩個(gè)連續(xù)的語(yǔ)音包的端到端時(shí)延的差值。時(shí)延抖動(dòng)對(duì)需要規(guī)則化傳輸包的VoIP等應(yīng)用（其他還包括視頻播放等）的性能有著顯著的影響。具體來(lái)說(shuō)，它對(duì)語(yǔ)音包按照原始序列和周期模式進(jìn)行重建的工作具有負(fù)面的作用。此時(shí)最大時(shí)延抖動(dòng)是衡量性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。由于IP包本身就存在著時(shí)延抖動(dòng)，想在網(wǎng)絡(luò)中消除語(yǔ)音包的時(shí)延抖動(dòng)是不可能的。因此設(shè)法減輕時(shí)延抖動(dòng)的不利影響就成為VoIP應(yīng)用需要解決的一個(gè)主要問(wèn)題。通常的方式是在接收端采用抖動(dòng)緩存，在將包輸出為聲音流之前對(duì)時(shí)延抖動(dòng)進(jìn)行吸收。也就是說(shuō)，在收到語(yǔ)音包之后并不立即進(jìn)行播放，而是暫時(shí)保留在緩存中，直到預(yù)定的播放時(shí)間到來(lái)，再將緩存中積累的包進(jìn)行規(guī)則播放，從而將時(shí)延抖動(dòng)減少到最小。雖然這樣可以使得一些遲到的包得以規(guī)則播放，但它卻為早到的包引入了附加時(shí)延，因此在平均緩存時(shí)延和由于太晚到達(dá)而不得不被丟棄的包數(shù)之間需要采取折中的考慮。預(yù)定的截止時(shí)間越晚，就可能重放越多的包，而且丟包率也越低，但代價(jià)是緩存時(shí)延過(guò)高。另一方面，如果緩存時(shí)延設(shè)得較低，就會(huì)導(dǎo)致較高的丟包率而造成對(duì)語(yǔ)音的破壞。
幀擦除
幀擦除是指承載語(yǔ)音幀的包沒(méi)有及時(shí)到達(dá)接收端。這可能是由于幾個(gè)原因造成的：包在通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪^(guò)程中被破壞，包由于網(wǎng)絡(luò)擁塞（網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的隊(duì)列已滿）而被丟棄，包由于網(wǎng)絡(luò)的故障而丟失，或者僅僅由于到達(dá)接收端太晚而無(wú)法包括在重放語(yǔ)音中并被丟棄。幀擦除可能是某一個(gè)幀的丟失，也可能是一次丟失一整塊連續(xù)的幀。很高的幀擦除和很高時(shí)延的共同結(jié)果可能會(huì)導(dǎo)致本已存在的由語(yǔ)音丟失造成的對(duì)語(yǔ)音的破壞持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間。
失序的包傳輸
每個(gè)語(yǔ)音幀都有一個(gè)序列號(hào)，包括在RTP（實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議）的頭部，用于標(biāo)示包在流中的正確順序。如果在沿網(wǎng)絡(luò)路徑傳輸?shù)倪^(guò)程中出現(xiàn)了失序的包，到達(dá)接收端的語(yǔ)音幀的順序就會(huì)發(fā)生改變。失序的包傳輸嚴(yán)重地影響著VoIP應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量。在極端的情況下，接收方無(wú)法恢復(fù)失序的幀，從而引起語(yǔ)音質(zhì)量的下降。通常采取的解決辦法同樣是在接收系統(tǒng)中使用抖動(dòng)緩存，在等待預(yù)定的播放時(shí)間到來(lái)的時(shí)候，可以對(duì)失序到達(dá)的包進(jìn)行有序的調(diào)整，恢復(fù)在發(fā)送端的順序。
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