【正文】 在后面的兩章中，本文將就上述提出的自適應(yīng)路由算法來構(gòu)建一套具高服務(wù)質(zhì)量的VOIP電話系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行深入闡述。 小結(jié)本章在對影響VOIP傳輸質(zhì)量的一系列因素進(jìn)行深入細(xì)致分析，以及在基于傳輸服務(wù)質(zhì)量度量指標(biāo)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用探針和基于服務(wù)質(zhì)量度量的自適應(yīng)路由調(diào)度算法來確保VOIP傳輸質(zhì)量，并通過定量的方法對該算法的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了定量的分析。另外，minbw(vj)為vj到vs的瓶頸帶寬值，del(vj) 為vj到vs的總延遲，jitter(vj)為vj到vs的總延時抖動，loss(vj)為vj到vs的總出錯率。在算法中止時，如果λ(v)=m，則表示從vs到v的最小費(fèi)用路徑上v的前一個節(jié)點(diǎn)為vm；如果λ(v)=m’,則表示G中不存在從vs到v的滿足約束條件的路徑；如果λ(v)＝0，則vs＝v。Si表示第i步時具有pc標(biāo)號的點(diǎn)的集合。本算法的目標(biāo)是使路徑上該啟發(fā)式費(fèi)用越小，即：費(fèi)用計(jì)算的算法步驟如下：源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)分別為vs和vt。稱該權(quán)值為博弈權(quán)值，用Ω表示，定義如下：網(wǎng)絡(luò)提供方效用為wsij，用戶效用為usij，q1和q2分別為網(wǎng)絡(luò)提供方傾斜權(quán)值和用戶權(quán)值，則該段鏈路的啟發(fā)式費(fèi)用Tf（Ω，wsij，usij）定義如下：從上式看出，Ω值體現(xiàn)了是否Nash均衡態(tài)對尋路的影響，q1和q2反映是否向網(wǎng)絡(luò)提供方或用戶傾斜。由于選擇網(wǎng)關(guān)的過程是試探式的，而且語音通信中，網(wǎng)關(guān)負(fù)載相當(dāng)?shù)拇?，關(guān)于在語音編碼壓縮后產(chǎn)生的IP包數(shù)據(jù)量來建立合理的預(yù)測模型協(xié)助負(fù)載均衡是可行的。然而，通過對算法進(jìn)行分析，我們可以看到，可能會嚴(yán)重影響到查詢效率的有兩個地方：分別是第1步和第4步。在呼叫建立時選擇權(quán)值最小者為該呼叫的處理網(wǎng)關(guān)，算法描述如下：（1）查找號碼－線路表，找到對應(yīng)的可用線路列表available Trunk；（2）如果balance為0，則選擇列表中第一個線路作為結(jié)果，返回；（3）balance不為0，在列表中選擇權(quán)值最小的線路作為結(jié)果；（4）根據(jù)預(yù)測模型計(jì)算出β；（5）根據(jù)公式（1）修改該線路的權(quán)值；（6）返回；考慮到預(yù)測通話時長產(chǎn)生的計(jì)算可能帶來的延時，是否進(jìn)行負(fù)載均衡可以設(shè)計(jì)成可選模塊。由此權(quán)值可以分為兩部分：反映網(wǎng)關(guān)本身固定的屬性的因子αi，和根據(jù)預(yù)測模型產(chǎn)生的通話時長因子氏。第二，網(wǎng)關(guān)需要知道什么時候一個通話結(jié)束，這對于網(wǎng)關(guān)來說是不可能的，因?yàn)樾帕羁刂菩畔⒉⒉灰欢ń?jīng)過網(wǎng)關(guān)。同時前文還提到，我們不應(yīng)忽略資源占用時長因素對資源利用率的影響，然而，如果要求網(wǎng)關(guān)在每次通話結(jié)束時都通知路由器某次通話已完成將帶來更多的問題。輪詢在實(shí)現(xiàn)上非常簡單，而且沒有過多的計(jì)算，避免帶來過多的延時，但在實(shí)際環(huán)境中，由于各資源能力、可用性都不相同，這樣可能會使得某些能力差的資源超負(fù)荷運(yùn)行，而另外一些能力強(qiáng)的資源沒有完全利用，為各資源賦予相應(yīng)的權(quán)值，并通過動態(tài)的權(quán)值調(diào)整來充分發(fā)揮各部分的效用是一個很好的解決辦法。 空閑狀態(tài)：RM_S_IDLE，可以接受任何消息，系統(tǒng)啟動時為此狀態(tài)；查詢狀態(tài)：RM_S_QUERY，空閑狀態(tài)接收路由查詢消息或者非修改路由表的命令行（路由表打印等）消息后轉(zhuǎn)入此狀態(tài)，此時執(zhí)行號碼查詢，中繼查詢或者路由表打??；命令處理狀態(tài)：RM_S_MODIFY，空閑狀態(tài)接收路由表修改消息后轉(zhuǎn)入此狀態(tài)，此時執(zhí)行各種路由表修改命令，取消所有正在執(zhí)行的查詢，接收到退出消息時回到空閑狀態(tài)。 呼叫路由與撥號串鏈路 自適應(yīng)路由調(diào)度算法路由可以看成是一種服務(wù)，因此必須明確每一次請求所處的服務(wù)狀態(tài)。若樹上節(jié)點(diǎn)有兩個指針指向不同的撥號計(jì)劃,這時就應(yīng)該根據(jù)路由優(yōu)先權(quán)找到最優(yōu)的一條路由。即先在呼叫路由樹中,查對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。例如,本節(jié)點(diǎn)的dialPeerSt r 為“12”,本節(jié)點(diǎn)的child[0]指向的孩子結(jié)點(diǎn)的dialPeerSt r 為“12034”。其中,理解TreeNode t 結(jié)構(gòu)中的成員child[12] 尤為關(guān)鍵。 // 3 3 節(jié)點(diǎn)類型3 3 　DialPeer 3 pdialpeer [10 ] 。 // 3 3 指向節(jié)點(diǎn)的父親節(jié)點(diǎn)3 3 　char dialPeerSt r [24] 。/* 33指向節(jié)點(diǎn)的孩子節(jié)點(diǎn)。但是,可以通過一種特殊的樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來提高呼叫路由的效率。由于撥號計(jì)劃中存在“x”和“. ”這樣的模糊情況。如果呼叫路由模塊簡單的通過查找撥號計(jì)劃鏈表或數(shù)組的方式來實(shí)現(xiàn),在用戶配置撥號計(jì)劃比較多時,就很可能造成網(wǎng)關(guān)查找被叫號碼地址的路由時間過長,從而使用戶難以忍受。這種方法的基本思想是：利用rtcp提供的網(wǎng)絡(luò)QoS性能檢測手段來分析當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的QoS，從而決定接納或拒絕新的呼叫。 呼叫路由接入算法基于利用現(xiàn)有QoS協(xié)議以保證ip網(wǎng)絡(luò)電話質(zhì)量的策略要求網(wǎng)絡(luò)支持相應(yīng)的QoS協(xié)議，然而現(xiàn)在的大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)，如internet對QoS的支持還比較薄弱，不能很好的滿足ip電話的QoS需求[47]。如果度量中只有一個取無界整數(shù)，而其他度量的取值空間為有界整數(shù)，則此類問題不屬NPC問題，可以用推廣Dijkstra或BellmanFord算法在多項(xiàng)式時間內(nèi)求解。如路徑約束路徑優(yōu)化問題、路徑多約束問題等。如約束帶寬－最小延遲路由就屬于鏈路約束－路徑優(yōu)化問題，要尋找滿足帶寬需求的最小延遲路由，可以通過把小符合帶寬需求的鏈路刪除后，用最短路徑算法來解決。路徑約束和優(yōu)化問題則都可以由Dijkstra算法或BellmanFord算法來求解。（4）路徑優(yōu)化問題：例如最小費(fèi)用路由，就是尋找一條路山使其所通過的所有鏈路的費(fèi)用和為最小，屬路徑優(yōu)化問題。（2）鏈路優(yōu)化問題：例如帶寬優(yōu)化路由問題，就是尋找一個路由使其瓶頸鏈路帶寬最大，屬鏈路優(yōu)化問題。優(yōu)化問題要求最優(yōu)解，而約束問題次優(yōu)解就有可能滿足需求。最優(yōu)化問題就是尋找對應(yīng)傳輸質(zhì)量度量的最優(yōu)路徑。如取d`(a,b)= ln(d(a,b))，則乘性度量就可以轉(zhuǎn)化為加性度量。（2）加性度量：如果d(a,g)=d(a,b)+ d (b, c)+...+d(f,g),那么度量由傳輸通道中所有鏈路的特性共同決定，如延遲、延遲抖動、網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用等。而每個節(jié)點(diǎn)也有相應(yīng)的狀態(tài)，它可以單獨(dú)表示，也可把它折算到與節(jié)點(diǎn)相連的鏈路狀態(tài)中去。因?yàn)閷ΨQ線路對兩個方同上的數(shù)據(jù)都有同樣的特性如果傳輸線路是非對稱的，則其每條鏈路對應(yīng)于模型中，就是兩條有向的加權(quán)邊。其中（V）點(diǎn)代表網(wǎng)絡(luò)中的交換設(shè)備，邊（E）代表傳輸線路。網(wǎng)絡(luò)條件很好的情況PSQM的平均值；網(wǎng)絡(luò)條件較差條件時（丟包率=1%，網(wǎng)絡(luò)抖動=20ms，時延=100ms）PSQM的平均值；惡劣網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下（丟包率=5%，網(wǎng)絡(luò)抖動=60ms，時延=400ms）PSQM的平均值。PSQM 法能得到與主觀結(jié)果相關(guān)性很強(qiáng)的結(jié)果,可信度比較高。PSQM 法模擬人耳處理聲音的機(jī)制,把聲音從物理域映射到精神物理域，從而把人耳能察覺到的經(jīng)過Vo IP 后的信號，相對于原始信號的畸變提取出來，加以量化，就得到傳輸后的信號質(zhì)量。小規(guī)模測試一般不采用此方法，而是采用客觀評估法。話音質(zhì)量本來就是一個很主觀的指標(biāo)，因此這種方法最準(zhǔn)確，最有說服力。對話音進(jìn)行質(zhì)量評估時,請?jiān)S多不同性別、年齡的人來試聽測試聲音,根據(jù)他們的主觀判斷,給所聽到的聲音打分,把他們所給的分?jǐn)?shù)平均起來, 就得到MOS分。 話音質(zhì)量測量話音質(zhì)量是QoS 最重要的一個方面,有兩種測試話音質(zhì)量的方法,一種是主觀測試法,另一種是客觀測試法[46]。時間精度：用于衡量一個時鐘的精度標(biāo)準(zhǔn)，指一個tick多少ms。時鐘頻率偏差：時鐘頻率偏差指的是由于兩臺機(jī)器上的時鐘頻率的不同而造成的隨著時間的增加，時鐘差值而隨著變化的現(xiàn)象。在rfc1305中，NTP(network time protocol)協(xié)議被提出用了同步時鐘。時鐘偏差：時鐘偏差指的是兩臺機(jī)器對當(dāng)前時間的值不一致，即兩個機(jī)器時鐘不同步。但是要測量單向延遲的話，就要考慮上述問題，因?yàn)槿绻麅膳_機(jī)器的時鐘存在偏差，那么簡單的利用接收方收到包時的本地時間減去打在包上的發(fā)送方的發(fā)送時間是不能夠準(zhǔn)確獲得時延值的，相反有時可能會得到一個負(fù)的時延值，而這是萬萬不可以發(fā)生的，而這種結(jié)果就是由于時鐘偏差等各種原因造成的，在測量時延抖動時，由于只要比較包達(dá)到目的地時的時間間隔的變化，就無需考慮時鐘偏差問題。由于他們的存在導(dǎo)致了不能簡單的利用上面兩個時間戳的時間差值來進(jìn)行時延的估算。在測量時延中，主要會利用發(fā)送方的發(fā)送時間和接收方的接收時間來進(jìn)行時延的計(jì)算。（3）抖動（延遲變化）：延遲的變化應(yīng)該在 10%以內(nèi)為好。當(dāng)分組丟失率超過 l0%時將極大影響服務(wù)質(zhì)量。通常要求：網(wǎng)關(guān)延遲小于100ms； IP 網(wǎng)絡(luò)延遲小于 150ms。 參數(shù)指標(biāo)測量目前，Internet測量研究工作大致可劃分為三部分[46]:端到端性能測最(主要包括性能拓?fù)渫茰y、時延、丟包率測量帶寬測量等)、路由器相關(guān)測量(包括流量抽樣技術(shù)、根據(jù)路由器端口流雖推測端到端流量特征、路由器參數(shù)推測、路由器協(xié)作測量協(xié)議、路由測煲、網(wǎng)絡(luò)距離推測等)、應(yīng)用層測量{Web測量、DNS系統(tǒng)性能測il等)。t2＝t－△t因此一次最短通話時間在系統(tǒng)里計(jì)算都最小大于15秒，因此我們判斷低于15秒屬于無效通話[]。至于IP語音包的丟失對語音的影響，典型的語言編碼可以允許包丟失率為3％，采取一些特殊措施后，包丟失率達(dá)到8％～10％時語音質(zhì)量也還可容忍。對于 IP協(xié)議采用無連接傳輸機(jī)制，擁塞是不可避免的。3. 網(wǎng)絡(luò)擁塞。IP數(shù)據(jù)包由于是best effort 的，其在IP網(wǎng)絡(luò)中的尋徑是隨機(jī)的，為避免數(shù)據(jù)包進(jìn)入死循環(huán)，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)包的生存時間控制。網(wǎng)絡(luò)中由于傳輸設(shè)備出現(xiàn)損傷如線路斷裂等，會導(dǎo)致大量數(shù)據(jù)分組丟失。一般來說在語音傳輸中分組丟失率 3％～5％是允許的。語音數(shù)據(jù)分組出現(xiàn)丟失情況時，如果是偶然一個數(shù)據(jù)丟失，媒體網(wǎng)關(guān)可以根據(jù)一定的機(jī)制恢復(fù)該數(shù)據(jù)分組，以保證語音質(zhì)量。在相對穩(wěn)定情況下，設(shè)某種語音編碼方式使用了寬帶 B（字節(jié)/秒），幀大小為 F（字節(jié)/幀，假設(shè)對語音采用了幀編碼方式）。從統(tǒng)計(jì)意義上講，總是有某個分組的傳輸十分順利，其傳輸?shù)臅r間接近網(wǎng)絡(luò)線路的固定傳輸時間。通常的方法為加入去抖動緩沖器，對分組進(jìn)行延時緩沖平滑。而話音編解碼器通常需要接近恒速率的輸入碼流，時延抖動的存在會影響其正常工作。其中后三項(xiàng)延時對IP 電話的延時影響較小，前四項(xiàng)在圖中表示了它們之間的關(guān)系 延時為 T0=T1+T2+T3+T4 抖動分組傳輸中的抖動也會嚴(yán)重影響實(shí)時 IP 業(yè)務(wù)的質(zhì)量。當(dāng)回聲得到充分抑制時，150ms 以下的延時，對于大多數(shù)應(yīng)用來說是可接受的；150ms 到300ms 之間的延時，在用戶預(yù)知延時狀況的前提下，是可以接受的；大于300ms的延時，即使完全沒有回音，已有10％的人感覺到通話困難，它的語音質(zhì)量基本是不可接受的。ITUT ：正常情況下端到端延時大于25ms時，或者雖然延時小于 25ms，但回聲水平非常大時，要加入回聲抑制。然而在Internet上同一時刻會產(chǎn)生許多業(yè)務(wù)，這就使得數(shù)據(jù)必須進(jìn)行緩沖，排隊(duì)等待發(fā)送，因而就要產(chǎn)生一定的延時，所以帶寬與延時是相關(guān)的。所有的Qos控制技術(shù)都是在帶寬一定的情況研究怎樣保證服務(wù)質(zhì)量。帶寬是指在網(wǎng)上傳輸任何業(yè)務(wù)信息時每秒所能傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)。本章首先討論了路由調(diào)度判斷的主要因素，并介紹了Qos參數(shù)的評測方法，然后詳細(xì)描述了依據(jù)實(shí)時Qos參數(shù)采取的自適應(yīng)路由調(diào)度算法 VOIP路由調(diào)度判斷因素目前影響voip服務(wù)質(zhì)量的主要因素是帶寬、端到端的延時、抖動、分組丟失[43]。從網(wǎng)絡(luò)終端的角度，可在應(yīng)用層采用語音編碼技術(shù)、語音恢復(fù)技術(shù)、靜音消除技術(shù)和播放延遲技術(shù)來保證通話質(zhì)量；從網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)慕嵌龋稍诰W(wǎng)絡(luò)層或更低層采用分組優(yōu)先級技術(shù)、資源預(yù)留協(xié)議(RSVP)、區(qū)分服務(wù)(Diffserv)等來保障通話質(zhì)量，但這些技術(shù)涉及到整個網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，更多是依靠子網(wǎng)與網(wǎng)絡(luò)路由設(shè)備去實(shí)現(xiàn)，一般應(yīng)用或用戶難以管理。從而為進(jìn)一步解釋自適應(yīng)路由調(diào)度系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。 小結(jié)本章詳細(xì)介紹了VoIP技術(shù)的基本原理與相關(guān)幾種實(shí)現(xiàn)形式，包括VoIP的幾類關(guān)鍵技術(shù)。也就是說，DiffServ不能知道某一特定應(yīng)用的QoS的具體需求細(xì)節(jié)，它提供的QoS能力可能高于也可能低于應(yīng)用需求。在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大和數(shù)據(jù)流量增加時，DiffServ不會像IntServ會引起網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)存儲和轉(zhuǎn)發(fā)處理開銷線性增加。DiffServ網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)元（network element）并不保留資源分配的相關(guān)信息和狀態(tài)，也不記錄每一個數(shù)據(jù)流的相關(guān)狀態(tài)。 DiffservDiffServ不是針對每一個數(shù)據(jù)流進(jìn)行資源預(yù)留分配，而是根據(jù)服務(wù)等級協(xié)議（SLA），將具有相似QoS要求的數(shù)據(jù)流劃歸為一類，對同一類數(shù)據(jù)流采取一致的傳輸處理[42]。它兼具有IP技術(shù)的靈活性、可伸縮性，以及ATM等硬件交換的高速處理性能、QoS、流量控制功能，不僅可以解決當(dāng)前存在的許多重大問題，包括Ｎ平方問題、帶寬瓶頸、多播控制以及VPN管理等；還能夠?qū)崿F(xiàn)流量工程、顯式路由、QoS保證等IP網(wǎng)絡(luò)目前尚不具備的功能。IntServ網(wǎng)絡(luò)的每一個節(jié)點(diǎn)都需要保留資源如何分配、路由如何維護(hù)更新和選路（routing）的相關(guān)信息和狀態(tài)，同時，必須保留一張分組類別狀態(tài)表，用來判斷如何將收到的數(shù)據(jù)分組正確劃分到不同的服務(wù)類別，從而確保相應(yīng)的數(shù)據(jù)流得到可靠的服務(wù)響應(yīng)。 IP Qos標(biāo)準(zhǔn) InservIntServ通過端到端的資源預(yù)約協(xié)商，在發(fā)送方到接收方之間建立起一條保證滿足QoS需求的路徑[40]。向所有與會者發(fā)送接收反饋報(bào)告有助于判斷故障是局部性還是全面性的。它是RTP作為運(yùn)輸層協(xié)議的一項(xiàng)不可或缺的功能，也和其它運(yùn)輸層協(xié)議的流量控制和擁塞控制功能密切相關(guān)。其功能包括:提供數(shù)據(jù)從頭質(zhì)量的反饋信息。在實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸過程中，RTP協(xié)議也不能保證數(shù)據(jù)包按次序依次到達(dá)對方，所以在RTP協(xié)議的報(bào)文頭部中，其提供了Sequence Number域來進(jìn)行數(shù)據(jù)包的序列化，對方利用此域來重組發(fā)送者的序列。RTP被定義為在一對一或一對多的傳輸情況下工作，其目的是提供時間信息和實(shí)現(xiàn)流同步。MGCP的歸宿是電信運(yùn)營市場，由它實(shí)現(xiàn)成千上萬路IP電話的傳送。這樣，需要MGC的運(yùn)營商既可選用MGCP。缺