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華平VoIP去抖動緩沖區的處理方法
2013-07-02 14:57:01 來源:網絡通信中國網 作者:【
關鍵詞:華平 VoIP
 
目前,VoIP(Voice over Internet Protocol) 在Internet 各類應用中占據越來越大的比重,VoIP 是一種以IP電話為主,并推出相應的增值業務的技術。

  網絡通信中國網(voipchina.cn)7月2日消息

  技術背景
  目前,VoIP(Voice over Internet Protocol) 在Internet 各類應用中占據越來越大的比重,VoIP 是一種以IP電話為主,并推出相應的增值業務的技術。它以IP分組交換網絡為傳輸平臺,對模擬的語音信號進行壓縮、打包等一系列的特殊處理,使之可以采用無連接的UDP(User Datagram Protocol,用戶數據報協議) 進行傳輸,其最大的優勢是能廣泛地采用Internet和全球IP互連的環境,提供比傳統業務更多、更好的服務。VoIP可以在IP網絡上傳送語音、傳真、視頻和數據等業務,如統一消息、虛擬電話、虛擬語音/ 傳真郵箱、查號業務、Internet呼叫中心、Internet呼叫管理、電視會議、電子商務、傳真存儲轉發和各種信息的存儲轉發等。由于是一種典型的實時性業務,這決定了VoIP必須具有較高的QoS( 服務質量)。隨著VoIP 的廣泛應用,服務質量保證的問題也日益為業界所關注。

  當前面臨的問題
  VoIP的實現是基于IP網絡的,IP網絡可以是企業內部的局域網或者是互聯網,IP網絡是基于盡力而為的服務體系結構,當網絡負載小時,服務質量相對較高,反之負載過高時如圖1所示,必然會出現網絡的丟包和延時抖動等問題。


 
圖 1 模擬實際的 IP 網絡中音頻包的延時抖動示意圖

  對于延時抖動而言,在實時的VoIP 語音網絡會議中,語音數據是經過壓縮打包后傳輸的。每個數據包都包含壓縮后的語音數據以及目地IP地址信息,雖然語音包在發送端是按一定間隔有序發送的,但是由于網絡傳輸路徑可能不同,不同的數據包到達接收端的時間間隔并不一致。另外,在采用UDP進行語音數據實時傳輸時,到達接收端的語音次序也有可能發生錯亂。這兩個現象就是我們通常說的抖動。當網絡抖動嚴重的時候,某些遲到達的數據包將被丟棄;也存在等待一段時間沒有任何數據到達,然后突然接收到很多個數據包的情況,這些突然接收到的多個數據包,會覆蓋掉之前的數據,從而造成需要播放的數據不連續,導致語音回放失真和斷續。例如在一個由多人參加的VoIP 音頻網絡會議中,劇烈的數據包抖動會導致語音時斷時續,嚴重影響參會者的語音實時交流。對于一般的數據業務,丟失和傳輸延時都可以通過重傳或等待來彌補,然而在音頻通話之類的實時業務中,對延時和抖動等有著更為苛刻的要求,所以對于實時性業務必須保障音頻數據的實時接收和回放。那么延時抖動也成為了影響VoIP 的最為重要的QoS 的指標之一。
  為了有效的解決抖動問題,通常在接收端引入抖動緩沖區技術來消除抖動的影響。

  常見處理問題的方法
  常見的去抖動緩沖方法有兩種:靜態去抖動緩沖控制算法和動態自適應去抖動緩沖控制算法。
  1)靜態去抖動緩沖控制算法:該類算法實現簡單,運算復雜度小,可靠性高;但是網絡抖動較大時,丟包數量也很高,網絡抖動小時,也存在固定的和較大的語音延時,導致了語音質量下降。
  2)自適應去抖動緩沖控制算法:在一定范圍內能更好的解決抖動延時的問題,降低丟包的數量,提高音頻的質量,并且在網絡抖動較小的時候提供更低的延遲,但該類算法的實現難度較高,可靠性也相對低。

  華平提供的技術方法
  華平提供一種去抖動緩沖方法,用于解決去抖動緩沖技術中復雜程度高、可靠性和穩定性較弱的問題。
  該VoIP 去抖動緩沖區的處理方法為:初始化去抖動緩沖區——執行音頻數據幀的保存操作,將遠端傳輸過來的新的音頻數據幀保存至去抖動緩沖區中——更新突發等級狀態——執行音頻數據幀的讀取操作,從去抖動緩沖區中將音頻數據幀讀取出——更新突發等級狀態——根據對去抖動緩沖區中音頻數據幀進行的保存操作和讀取操作以及突發等級,計算出當前的有效突發等級——根據計算得到的當前的有效突發等級,調整去抖動緩沖區的大小。

 
  圖 2采用固定長度去抖動緩沖算法的輸出結果

 
  圖 3采用本方法去抖動緩沖區的輸出結果

  華平處理技術的優勢
    相較于現有技術,結合比對圖2和圖3的輸出效果,并綜合上述介紹,我們可以看出,這種基于去抖動緩沖區數據的存取操作和突發等級狀態,來計算抖動突發等級,通過對突發等級狀態參數的不斷更新,根據有效突發等級的變化來調整去抖動緩沖區,以達到更低的延時和盡量大的自適應去抖動能力的方法,不僅可以降低丟包的數量,提高音頻的質量,更具有實現難度低,可靠性高的優點。

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