1、引言
VoIP是将模拟语音信号通过压缩编码处理变成语音数据流,然后按TCP/IP标准打包,再通过IP网络传输,在接收端通过解压缩编码还原成模拟语音信号,完成整个通话过程[1]。由于IP网络无业务质量保障,会带来一定的语音包时延和丢失,影响语音质量,语音质量问题是影响VoIP发展的重要因素。
2、P2P VoIP的应用
Skype与GTalk使用的是UDP/TCP传输协议,使用相同的编解码器。Skype与GTalk继承了P2P网络的一些特性,如各节点间合作且共享网络资源。Skype采用全球搜索目录(GI)技术,GI是一种可扩展网络技术,它使用多层的网络结构,利用超节点来实现网络中的每个节点可以获取所有其他可利用节点的资源,并将这些节点资源动态组合,来参与流量分配、路径选择、处理需要较大带宽的任务等,并保证最小的时延。GTalk采用IETF制定的XMPP协议,可提供与其他VoIP应用的免费连接,GTalk网络可以与其他VoIP网络协同工作。
有关VoIP应用的研究工作现在正在不断取得进展。参考文献[2]中评估了在GPRS网络中VoIP的性能及业务质量。Furuya评测了VoIP的服务质量与网络参数(容量与时延)的关系[3]。Baset S A和Schulzrinne H是Skype最早的研究者并初步分析了Skype的一些相关的技术[4],后来Guha等通过具体的实验重点研究了Skype中的超节点,为研究VoIP的流量模型奠定了基础[5]。
3、评测方法
本文的工作是分析和比较Skype与GTalk在网络环境状况发生变化时,它们的语音质量及其服务质量,这里所说的服务质量是指对于网络状况发生变化的适应能力。本文通过两种方法来进行研究。一是通过分析网络传送数据包的有效负载,以及所使用的编解码规则和相关的参数信息,基于这些信息可以推断它们的语音质量和服务质量[3]。另一种方法是通过一个评测模型来评估音质量的优劣,如E-model,它可以客观地评价语音质量但是需要利用各种网络参数来评定语音质情况。需要注意的是Skype使用专有的协议,并且采用了加密机制,这就阻止了对网络传送的数据包的分析,也就不能准确地分析出它的语音质量和服务质量。基于以上研究可以把VoIP网络看作是一个黑盒子,在两端对网络参数进行测试,来评估Skype与GTalk语音质量。
3.1 实验环境
本文所建立的实验系统如图1所示。主机S与主机R分别是发送端与接收端,负责语音信号的发送与接收。音频记录软件使用Audacity。NAT-R与NAT-S是两个NAT-Boxes,主机S和R通过它们与外界网络进行连接。Network Emulator(网络仿真器)使用的是NIST.Net,完成各种网络情景的再现,CD播放器重复地产生一个长达1 h的采样音频,这些音频数据通过网络仿真器传到R。
1 朱海毅,周春楠.VoIP基本原理.信息技术.2003,5(5)
2 Shen Q.Performance of VoIP over GPRS.In:17th International Conference.on Advanced Information Networking and Applications(AINA’03),2003
3 Furuya H,Nomoto S,Yamada H.Experimental investigation of the relationship between IP network performances and speech quality of VoIP.In:10th International Conference on Telecommunications(ICT 2003),March 2003
4 Salman A B,Henning S.An analysis of the peer-to-peer Internet telephony protocol.In:IEEE INFOCOM 2006,April 2006
5 Guha S,Daswani N,Jain R.An experimental study of the skype peer-to-peer VoIP system.In:5th Workshop on Peer-to-Peer Systems(IPTPS),February 2006
6 International Telecommunications Union.Methods for subjective determination of transmission quality. Recommendation P.800,August 1996
7 International Telecommunications Union.The E-model,a computational model for use in transmission planning. Recommendation G.107,1998
8 吴耀文,王平.VoIP语音评价方法综述.舰船电子工程,2006(1)
9 Miras D.A survey on network QoS needs of advanced Internet applications. Internet QoS Working Group,2002
电信科学