提高无线局域网语音质量的若干技术的研究

摘要

无线局域网语音技术(VoWLAN,Voice over Wireless LAN)发展迅速,已经成为了目前无线通信领域的一个研究热点。它是一种利用无线局域网(WLAN,Wireless Loacal Area Networks)传输语音业务的技术,能够为用户提供接入方便而且费用低廉的无线语音通信服务。但是,传统的无线局域网技术并不适合于语音业务等实时性很强的网络业务的传输,无法为语音业务提供一个确保的服务质量(QoS,Quality of Service),满足语音质量的要求。本文针对当前无线局域网语音质量的影响因素,对提高无线局域网语音质量的若干关键技术进行了研究,主要的工作如下： 1.目前网络语音质量的评价平台主要集中在无线局域网的传输过程,评价无线信道对语音质量产生的影响,而无线局域网语音技术作为一个整体系统,语音编码、传输和解码等过程都会对语音质量产生很大的影响。针对这一问题,对网络语音质量的评价模型进行了详细的分析和研究,提出基于丢包率界限模型的无线局域网语音质量评价平台。评价平台对无线局域网语音应用过程中的语音编解码、无线信道传输和播放缓存控制等语音质量的影响因素进行加权综合,对影响权重大的因素,以模块的形式加入到评价平台当中。理论分析和实验对比表明,评价平台在性能的可靠性和评价结果的准确性方面作出了改进。 2.详细分析了以用户对语音质量的感受作为衡量的提高网络语音质量的自适应算法,针对语音数据包造成的网络语音质量的影响情况,概括出“语音数据包平均重要性”这一网络语音质量影响因素的概念,推导出了具体的表达式。在此基础上提出了语音数据包平均重要性的自适应算法(AAVPI)和增强的动态α算法(E-dynamic α),从语音业务的服务质量界限和播放算法两个角度,研究语音数据包平均重要性这一指标在网络条件变化较大时对提高无线局域网语音质量的影响。两种算法在网络条件无法得到确保和语音质量受到较大影响的情况下,能够进行有效的自适应调整,降低网络条件变化的影响,提高无线局域网的语音质量。 3.对于无线局域网的EDCA模式来说,属于同一个接入等级的不同语音编码的语音业务有不同的服务质量要求,但EDCA模式不能满足同一个接入等级的业务的不同服务质量要求。针对这一问题,深入研究了无线局域网MAC层接入机制的各种分析模型和优化配置算法,基于马尔可夫链模型对EDCA模式的性能优化进行了分析,提出多语音业务EDCA模式优化配置算法,引入“服务质量区分因子”,对属于同一个接入等级的有不同服务质量要求的语音业务进行服务质量区分。理论分析和实验结果表明,这个算法实现了对不同语音编码的语音业务的服务质量确保,在服务质量区分因子选取最优化配置取值时,能够提供性能和公平性之间最好的平衡。 4.研究了无线局域网的接纳控制(Admission Control)策略和各种具体的接纳控制算法,结合无线局域网语音业务的服务质量界限,提出基于数据流的增强接纳控制算法(EF-DAC)。EF-DAC算法属于基于模型的接纳控制算法,是对传统的基于数据流的接纳控制算法(F-DAC)的改进,不仅保留了F-DAC算法针对具体数据流的高效的接纳控制,同时能够根据网络语音业务的服务质量要求和具体的网络条件,进行第二次甚至多次接纳控制判断,实现自适应的接纳控制。实验显示,相比F-DAC算法,EF-DAC算法能够在服务质量确保和网络利用率之间取得最优的平衡,同时在网络语音质量和算法公平性之间也取得最优的平衡。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1论文研究背景

1.1.1无线局域网语音技术的发展及应用

1.1.2无线局域网语音技术的关键问题

1.2论文研究的主要任务与意义

1.3论文各部分的内容安排

第二章无线局域网语音质量相关背景技术研究

2.1引言

2.2网络语音相关技术研究

2.2.1网络语音质量的影响因素

2.2.2网络语音技术的信令协议

2.2.3网络语音业务的服务质量保障机制

2.3无线局域网相关技术研究

2.3.1 IEEE 802.11无线局域网

2.3.2 IEEE 802.11 MAC层标准的访问机制研究

2.3.3 IEEE 802.11e MAC层标准的访问机制研究

2.4无线局域网语音系统的解决方案

2.5本章小结

第三章无线局域网语音质量评价平台的构建

3.1引言

3.2网络语音质量的评价

3.2.1 E模型

3.2.2基于延迟的模型

3.2.3基于丢包率的模型

3.3基于丢包率界限模型的无线局域网语音质量评价平台

3.3.1相关研究

3.3.2基于丢包率界限模型的无线局域网语音质量评价平台

3.4评价平台的性能分析

3.4.1评价平台性能的可靠性分析

3.4.2无线局域网语音质量的评价分析

3.5本章小结

第四章提高网络语音质量的自适应算法研究

4.1引言

4.2与网络语音技术相关的自适应算法研究

4.2.1针对服务质量的自适应算法

4.2.2基于差错控制的自适应算法

4.2.3基于播放缓存控制的自适应算法

4.3针对网络语音质量的自适应算法研究

4.4提高网络语音质量的自适应算法研究

4.4.1语音数据包平均重要性的自适应算法

4.4.2增强的动态α算法

4.5本章小结

第五章针对网络语音的无线局域网优化配置研究

5.1引言

5.2无线局域网MAC层接入机制的分析模型研究

5.2.1 DCF模式的分析模型

5.2.2 PCF模式的分析模型

5.2.3 EDCA模式的分析模型

5.2.4 HCCA模式的分析模型

5.3针对网络语音质量的无线局域网优化配置研究

5.3.1 EDCA模式的优化配置

5.3.2 HCCA模式的优化配置

5.4提高网络语音质量的无线局域网优化配置研究

5.4.1多语音业务EDCA优化配置算法的设计

5.4.2多语音业务EDCA优化配置算法的实验仿真与结果分析

5.5本章小结

第六章针对网络语音的无线局域网接纳控制策略研究

6.1引言

6.2接纳控制策略的分类

6.2.1基于模型的接纳控制算法

6.2.2基于测量的接纳控制算法

6.2.3基于探测的接纳控制算法

6.2.4其他接纳控制算法

6.3无线局域网中的接纳控制算法研究

6.3.1 EDCA模式的接纳控制算法

6.3.2 HCCA模式的接纳控制算法

6.4提高网络语音质量的无线局域网接纳控制策略研究

6.4.1基于数据流的增强接纳控制算法的设计

6.4.2基于数据流的增强接纳控制算法的实验仿真与结果分析

6.5本章小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间取得的研究成果

致谢