毕业设计(论文)VoIP网络QoS设计.doc
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1、VoIP网络QoS设计作者姓名:*专业名称:*指导教师:* 讲师成都理工大学工程技术学院学位论文诚信承诺书本人慎重承诺和声明:1.本人已认真学习学位论文作假行为处理办法(中华人民共和国教育部第34号令)、成都理工大学工程技术学院学位论文作假行为处理实施细则(试行)(成理工教发201330号)文件并已知晓教育部、学院对论文作假行为处理的有关规定,知晓论文作假可能导致作假者被取消学位申请资格、注销学位证书、开除学籍甚至被追究法律责任等后果。2.本人已认真学习成都理工大学工程技术学院毕业设计指导手册,已知晓学院对论文撰写的内容和格式要求。3.本人所提交的学位论文(题目: ),是在指导教师指导下独立完
2、成,本人对该论文的真实性、原创性负责。若论文按有关程序调查后被认定存在作假行为,本人自行承担相应的后果。承诺人(学生签名): 20 年 月 日 注:学位论文指向我校申请学士学位所提交的本科学生毕业实习报告、毕业论文和毕业设计报告。摘要由于在使用IP网络时没有考虑语音传送的因素,因而IP网络的交换能力达不到稳定传输的通信级别。怎样保证VoIP语音服务质量,达到稳定的通信级别,QoS具有层次性,能够在VoIP语音通信中使其达到稳定水平。本文在VoIP网络中针对QoS进行研究,从语音处理上和IP网络上对VoIP进行研究,重点介绍了VoIP的语音通信原理、系统组成、VoIP语音通信时运用QoS来使语音
3、信号优先通过,还重点分析了QoS的原理和QoS在VoIP网络中对VoIP的影响及QoS技术参数。在语音处理上,主要解决各个客户端之间的语音通话,并且解决语音通话中出现的杂音,回音,延迟等情况。并且是这些客户端在进行语音通话时,是不能进行网上访问的,本文主要解决的就是语音通话优先于其它服务。理解VoIP的工作原理以及QoS对其的影响。关键词: VoIP QoS 优先级AbstractDue to using an IP network without considering the factors of the transmission of voice and IP network commu
4、nication ability not up to the stable transmission of the communication level. How to guarantee the QoS of VoIP voice, can reach stable levels of communication, QoS has level, can in the VoIP voice communication to reach a stable level.This paper in the VoIP network for QoS research, the research on
5、 VoIP from the speech processing and IP network, and emphatically introduces the VoIP voice communication principle, system composition, VOIP voice communication using QoS to enable voice signal via priority, has focused on the analysis of the principle and QoS of QoS in VoIP network of VoIP influen
6、ce and QoS parameters. In speech processing, mainly to solve the voice calls between each client, and solve the voice of noise, echo, delay, etc. And the client during voice calls, is can not access the Internet and solved in this thesis is the voice of call priority to other services. To understand
7、 the working principle of VoIP and the effect of QoS on it.Keywords: VoIP ,QoS, Priority目录摘要IAbstractII目录III前言11 VoIP网络21.1 VoIP的工作原理21.2 VoIP的实现方式和系统组成21.3 VOIP协议31.4 RTP协议41.5 VoIP语音的改善和处理52 QoS介绍62.1 QoS概述62.2 QoS模型62.2.1 字段帧与标识62.2.2 QoS与报文头Ipv482.2.3 DSCP92.2.4 MPLS标签与QoS102.3 QoS应用113 数据的分类与标记
8、123.1 分类123.2 流量整形124 流量整形144.1队列管理144.2 交换机上的队列144.3 关于流量整形155 程序仿真165.1 拓扑的简单介绍165.2 设备的IP配置和访问网站175.3 电话语音配置205.3.1 注册电话号码205.3.2 VPN设置225.4 实现所有语音通话245.5 QoS设计265.5.1 数据流量265.5.2 语音流量27总结33参考文献34致谢35附件36前言VoIP(Voice over IP)是建立在IP技术上传输技术具有分组化、数字语音化,VoIP工作原理是:先对输入的模拟信号及语音信号进行压缩编码,然后在使用VoIP中的协议对数据
9、进行打包处理,通过IP网络把数据包传到接收方;接受方接受信息并且将这些信息收集起来,收集到的数据被解压后,转换成可以在网上传输的数字数据,还原成原本的语音信号,进而达到通过IP网络的目的。由于VoIP语音通信的方便,价格便宜,这种简单的通话方式逐渐的进入人们的视线。接着互联网的广泛普及和拓展,语音通信又快速的步入了网络电话时代。VoIP作为NGN(Next Generation Network)的关键技术和Internet主要的增值业务,快速的成为全球网络运营商和传统电信运营商的关注点。我国VoIP业务量也飞快的发展。但是在这时我们也意识到要实现VoIP的优势在于得到更低的成本,其中最重要的是
10、服务质量QoS成为VoIP的关键保障。由于网络流量的增长和容量的限制,以及基于TCP/IP协议的IP网络本身QoS低,并且要求非智能话的特性,VoIP的QoS应用显得更加重要。在本文中将会主要介绍VoIP网络中QoS的设计。1 VoIP网络作为当今发展最迅速、应用最广泛、的通信网络Internet,它的交换网络是依靠数据包的数据分组。通常来说,Internet比较适合数据的传输,音频视频信号经过模数转换成数字信号,这些被转换的数字信号也可以在Internet上传递,这会使我们怀疑,数字化的视频、音频信号在Internet上传递,最终是否可以达到我们预期的效果?其中最让人瞩目的语音通信VoIP,
11、更是业界关注的焦点。本章主要是对VoIP的相关知识进行介绍。首先介绍VoIP的通信原理、VoIP的实现方式,最后介绍VoIP的系统组成。1.1 VoIP的工作原理从最开始的因特网联网飞速的发展到现在的利用网络进行语音通话,这受到了高度的注视。让我们不再担心因在不同国家、不同省市通话带给我们的高昂费用,这是一款方便而又便宜的通话方式。在VoIP通话时会使用到TCP/IP协议,TCP/IP协议先将数据进行分组排队,在按照分组排队的方式发送,地址和数据等重组信息被包含在这些分组队列中,用来保证分组队列中数据的安全和数据包交换正确率。传统的电话只能在特定的电话网中进行电话通信,现在的VoIP语音电话能
12、够将电话网的语音信号和因特网的语音信号进行转换,使二者之间可以语音通信。最大的降低了传统电话式的电话费,使消费者更好的消费。1.2 VoIP的实现方式和系统组成VoIP的工作原理:IP电话从当初的PC到PC,发展到今天的多元化,PC到PC、电话到电话、PC到电话等,不管是当今还是未来,IP的承载网络都是Internet,更多的是遵循TCP/IP协议的专用网或Internet。VoIP的硬件部分:网络电话系统设计核心是VoIP语音网关。VoIP语音网关由存储器、音频接口、以太网接口、主芯片和I/O扩展电路等几部分组成,VoIP的系统组成:VoIP电话由网关(GW)和网守(GK)构成。网关主要处理
13、信令、语音编解码、和路由协议和H.323协议。连接PSTN网的中继接口和连接IP网络接口由外部提供。网关主要用于用户认证、区域管理、带宽管理、路由管理、地址解析和安全管理。VoIP语音网关是电话经过语音编码器进行编码在经过主芯片,在以太网上经过模数转换,把在电话上传输的信号转换为可以在因特网上传输的数字信号,在经过交换机输出到接收端。接收端接受信号并将数字信号还原成原始信号,在输出给接受者。这大大的降低了通话语音成本,更接近大众的消费观。在便宜的同时,吸引更多的客户来尝试。1.3 VOIP协议目前在网络电话中使用的协议主要有两种:H.323协议和SIP协议。在本次论文中还会介绍其它几种会应用到
14、的协议,ESP协议、RTP协议、TCP协议、SCCP协议等。1. H.323协议构成H.323协议族体系结构是创立在运输层上的,H.323协议由三个模块组成包括媒体传输、信令控制、数据会议,状态RAS信令被H.225.0认证和接受。H.245媒体控制信令和H.225.0呼叫信令构成信令模块。音频和视频两个传输组成媒体传输模块,音频和视频模块有分别都包括RTP实时传输、和RTCP实时传输控制、编码标准。最后数据会议由T.120协议族来负责。2. SIP协议概述SIP是核心协议之一被IETF用来制定通信架框的IP多媒体,是基于HTTP的应用层协议被用来进行改变、终止、建立多媒体会话的协议。它会与其
15、它协议一起完成会话及数据交换,SIP采用的通信方式是客户机与服务器,SIP被客户机构建和发送,服务器接受处理,并返回应答。SIP与H.323网络可以互通,SIP协议有好的扩展性,可以嵌入各种终端新功能。语法和编码在第一层;传输层在第二层,此层是介绍服务器和客户机如何接受请求和发送响应;事物层是三层,基本元素是SIP。SIP有四种逻辑功能,每种逻辑功能对应4种元素,这四种元素是:注册服务器,重定向服务器,代理服务器,用户代理。1.4 RTP协议RTP及我们现在所说的实时传输,RTP是一个传输协议,主要针对在因特网上传输的数据流等,它与ISP一样都是由IETF发布。RTP主要在UDP上工作用来提供
16、时间消息以此来确认流的同步。除了在UDP上,RTP还能在TCP等协议上工作。需知RTP不能单独的按顺序传输数据包,但是它可以依靠RTCP来控制流量传输,控制拥塞。这里的RTCP就是实时传输控制协议,主要协助RTP在因特网上管理传输质量,二者相互配合使用,使流量传输产生拥塞的情况很大的减少。图 1.1 RTP/RTP由图1.1可以看出,在局域网和广域网中实时传输与实时传输协议相互配合对数据包进行封装,并传输媒体流。RTCP能够调整服务质量,有效的解决网络拥塞的问题。RTP按照要求把数据包封装成RTP数据包发送,RTP在工作的时候,从上层接受数据流,把数据流封装成RTP数据包派送给下层,下层在解封
17、装进行分流。在进行会话的时候,RTP随机的选择初始时间,它是时间顺序正确回复的关键。在进行语音通话时,网络负载的加重,常常会遇到时延和抖动,RTP与RTCP为了保证数据包的正确读取,采集正确的时间,降低语音抖动相互配合解决这些问题。RTP提供的机制有抖动补偿和数据无序列到达检测,在网络中因为IP的传输特性,无序的数据是很常见的,所以数据会传输到多个地方。在语音传输中RTP被作为基本标准。1.5 VoIP语音的改善和处理当下科技水品发展日益快速,现有的语音通话会带来一些影响,人们对通话要求越发的高,所以这就使我们对通话中的一些问题进行优化和改善,使通话效果更加的高效迅速,于是对在因特网上进行语音
18、通话,会产生网络时延和阻塞,这些问题格外引人注重,当网络过载或拥塞时语音通话会受到严重的影响。此时,我们会找更高标准的网络服务来代替受到影响的语音通话过程,以此来消除时延、阻塞和回声等问题。此时我们就要采用QoS来解决这些问题。2 QoS介绍2.1 QoS概述第一次尝试将QoS标准化是在20世纪90年代中期,当时Internet工程任务小组(IETF)公布了Internet Services Request For Comment(以1994年6月RFC 1633开始的IntServRFC).这些RFC文档集中讨论了一个名为资源预留协议(RSVP)的心灵协议。RSVP为每一个会话沿某个分组可能
19、采用的从发送端到接收端的路径(逻辑电路)在每个节点标识出带宽和时延需求。为了更好地处理这一问题,DiffServ模型作为另一个系列的标准将会作为第二次标准化QoS的尝试。在因特网初期,没有考虑到QoS的需求,所以丢弃数据包,延迟等问题没有得到良好的解决。QoS就很好的解决了这个问题,QoS每个柔性节点(compliant node)采用的各种行为被仔细的解答在DiffServ模型中。任何功能在节点中被允许使用,一致性更好的实现了。分组标记就在其中,如DSCP区分服务代码点、IPP(IP优先权)极其后续,定义了分组标记了每跳行为(PHB)为关键的流量类型详细。用一句老话来描述QoS很合适:其强壮
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