基于IEEE 802.11b的无线语音性能研究

摘要

随着无线局域网技术和VoIP(Voice over IP)技术的不断发展，利用无线网络来传输IP语音的技术(VoWLAN，Voice over WLAN)成为近些年研究的热点。但是由于传统的IP网络采用的是“尽力而为”的服务机制，以及无线网络有限的带宽资源的限制，使得无线网络在传输实时的语音业务时服务质量不能得到保障。本文评估了无线局域网VoIP的传输效率，提出了802.11b网络不适合传输IP话音的观点，并且从理论和实验两个方面对VoIP容量进行计算和测量，根据实验结果提出了一个呼叫接入控制方案。本文的研究对VoWLAN技术的应用有指导意义，提出的呼叫接入控制方案对保证会话的服务质量有着实际意义。 虽然应用IEEE 802.11b网络传输语音的技术已经得到了广泛的应用，但它本身的传输效率十分低。绝大部分的802.11b设备采用DCF方式竞争信道。DCF平等的对待语音和数据业务，对实时性较高的业务并没有优先服务，导致对延时和丢包率敏感的语音业务的服务质量得不到保障。IEEE 802.11b的MAC层采用CSMA/CA的媒体接入方式，这种方式导致了系统的利用率比较低。本文从分析影响VoWLAN效率的因素入手，考虑到系统的利用率过低以及建设成本过高的问题，提出了在IEEE 802.11b网络中并不适合传输基于DCF方式VoIP的观点。为了证明这个观点，文章首先分析了理想情况下系统的VoIP容量。由于实际网络中会存在各种类型的背景数据流，这些数据流会影响VoIP的性能，文章进一步从时延和丢包率两个角度分析计算了在不同大小的背景数据流情况下VoIP的容量。 为了验证理论分析的结果，本文通过搭建实际的测量环境测量了不同背景流量下VoIP的容量，得出的实验结果与理论分析值相符，证明了文章的结论。 文章以实验的结论为基础提出了一种基于通信容量的呼叫接入控制方案。该方法能够保证正在进行通话的用户的服务质量，避免因为系统中用户过多而造成所有用户服务质量下降，平衡了用户服务满意度与系统资源利用最大化的矛盾，对于维护系统稳定性，防止系统过载具有非常重要的意义。 本文中有图20幅，表5个，参考文献28篇。

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文摘

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致谢

1 引言

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 研究意义

1.4 本文的工作和结构安排

2 无线局域网与VoWLAN概述

2.1 无线局域网的组成

2.1.1 IEEE 802.11无线局域网的网络组件

2.1.2 IEEE 802.11无线局域网组网类型

2.2 IEEE 802.11系列协议

2.2.1 IEEE 802.11系列协议标准的发展过程

2.2.2 IEEE 802.11系列协议的体系结构

2.3 IEEE 802.11 MAC简介

2.3.1 MAC层的功能

2.3.2分布式协调功能DCF

2.3.3 IEEE 802.11 MAC帧间隔

2.3.4 IEEE 802.11 MAC帧结构

2.4 VoIP与VoWLAN

2.4.1VoIP的基本原理

2.4.2 VoWLAN简介

2.5 影响VoIP话音质量的几个因素

2.6 提高VoIP话音质量的技术

2.7 本章总结

3 VoWlAN性能的理论分析

3.1 问题的提出

3.2 影响VoWIAN效率的因素分析

3.2.1 1帧头开销

3.2.2协议开销

3.2.3物理层传输速率

3.2.4无线链路负载

3.3 低效率传输引出的问题

3.4 无背景流量时VoIP系统容量分析

3.5 传输效率计算

3.6 有背景流量时VoIP系统容量分析

3.6.1从时延角度验证系统容量

3.6.2从丢包率角度分析系统容量

3.7 影响通信容量的因素分析

3.7.1编码器的选择

3.7.2封装间隔长短的选择

3.8 本章小结

4 VoWLAN性能测量及结果分析

4.1 测量思路

4.2 产生语音数据流的方案分析

4.3 产生背景数据流的方案分析

4.4 测量工具介绍

4.4.1测量所用实验设备

4.4.2测量所用软件简介

4.5 测试拓扑图和网络环境

4.6 测量结果及分析

4.6.1无背景流时VoIP容量测量结果

4.6.2存在背景流量时VoIP容量测量结果

4.6.3测量结果的分析

4.7 呼叫接入控制的研究

4.7.1 呼叫接入控制的目的

4.7.2基于系统容量的呼叫接入控制算法

4.8 本章总结

5 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 工作展望

参考文献

作者简历