802.11e下VoIP系统容量提升算法分析

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要当前，互联网协议上语音传输（VoIP）的因特网协议的运用变得越来越广泛。和传统的电话相比，VoIP的业务有显著优势：首先，VoIP便于与其他诸如多媒体和数据业务一起组成新的业务，其次，在运用语音编码和压缩技术，VoIP可以节省更多的带宽，从而显著提高包交换网络的带宽利用率。然而在应用中，很多技术问题趋待解决：1）在与其他业务共存而导致语音业务的时延过大无法满足用户的需要；2）无线局域网可容纳的语音业务过少，并且上层包头的载荷过大，消耗很大部分的带宽。一般说来，语音流的需要的带宽小于10kb/s，而无线局域网具有11Mb/s的带宽，

2、理论上可以接纳上千个VoIP服务。然而，在实际上可同时接纳的VoIP要远远小于理论值。为了解决该问题，本文提出一种新的跨层优化算法，该算法可显著地提高无线局域网的语音业务容量。本文首先介绍了VoIPoverWLAN的关键技术：信令技术、编码技术、实时传输技术以及服务质量QoS保证技术等，并着重介绍了802.11与802.11e协议。为本文所提出的算法提供了理论背景知识。其次，本文分析了当前VoIP应用中所存在的缺点。并针对802.11e下VoIP的缺点，研究了在各节点具有相同恒定物理层速率情况下的WLAN模型。并且在该模型上提出两种基于提高信道容量和降低语音

3、包时延的跨层优化算法STXOP和TTXOP，以及基于静音检测技术的优化算法TRST与TRTT。在此策略下，每个语音流享有固定带宽。由于跨层设计，语音业务的时延可以降到最小。本文提出的算法在不同的物理层速率和不同的编解码器的情况下进行了仿真和理论分析。最后，本文从网络容量、CFP长度和TRST算法的系统容量三个方面对所提算法进行了仿真，并且与原始的HCCA算法进行了对比。与传统的802.11e的HCCA相比，该算法显著的提高了语音业务的可接纳数目，而且，该算法降低了无竞争时期CFP的长度，因此，可以给其他业务提供更多的带宽。由此，本文提出的算法给语音和其他业务

4、的共存提供了更好的兼容性。关键词：互联网协议上语音传输；802.11e；无线局域网；跨层优化I华中科技大学硕士学位论文AbstractVoiceoverInternetProtocol(VoIP)isanincreasinglysignificantInternetapplicationtoday.Comparedwithtraditionaltelephones,itsfundamentalbenefitisobvious:First,itfacilitatesthecreationofnewservicesthatcombinevoicecommunic

5、ationwithothermediaanddataapplicationssuchasvideocall,webbrowsing,andfilesharing.Secondly,withthehelpofvoicecodingandcompressiontechnology,VoIPcansavemorebandwidthanddramaticallyimprovebandwidthefficiencyinpacket-switchednetworks.However，severaltechnicalproblemsexistinthisapplicati

6、on:1)unacceptablevoicedelayinthepresenceofcoexistingwithotherapplications，2)lowvoicecapacitycausedbytheinherentcharacteristicofWLANandheavypacketheadersfromupperlayers.Sinceatypicalvoicestreamrequireslessthan10kb/s，an802.11WLANoperatedat11Mb/scouldtheoreticallysupporthundredsofVoIP

7、sessions.However，inactuality，thenumberofvoicestreamsthatcanbesupportedsimultaneouslyisfarlessthanthistheoreticalvalue.Toaddresstheseproblems，inthispaperweproposeandstudyacross-layerschemethatcanadvancethevoicecapacityinWLANsignificantly.WefirstlyintroduceseveralkeytechnologiesofVoI

8、PoverWLAN,andespeciallyint