1. Quality Enhancement for VoIP by Partial-Reliable UDP Ren-Yuh Lu

2. Outline Introduction –MobileLAN –P2Pnet –Motivation & Objective –Problem Description Quality Enhancement for VoIP by Partial-Reliable UDP – 分辨重要封包的方法 – 封包保護技術 Redundancy 整合型封包保護技術 Evaluation & Performance Analysis Conclusion

3. Introduction VoIP ( Voice over IP ) 是一種透過網際網路以數位 化的方式來傳輸語音封包的技術。 近年來， VoIP 因為其使用簡單、成本低廉等特性， 導致使用率及使用人口與日俱增。 本研究是為了使 VoIP 能夠在 High Loss Rate 的網路 環境下更順暢地運作所設計。 VoIP 運作在 High Loss Rate 的網路環境中會遇到一 些問題，我們將以 MANET 作為例子加以說明。

4. MANET MANET 「群組行動電腦網路」是一種行動式無 線區域網路，對群組行動使用者提供一個可在行 動中使用的電腦網路。 一個 MANET 係由一組行動電腦 ( 筆記型電腦或 具有 WiFi 能力的 PDA 手機 ) 組成， 其間以 Multi- Hop Ad-Hoc 無線區域網路連結成 Wireless Intranet 。 各個行動電腦之間可藉由高速的 Wireless Intranet 進行即時多媒體網路通訊。

5. Motivation & Objective High Loss Rate 的網路環境，例如 MANET ，具有 以下的缺點： – 錯誤率很高 – 沒有 Server 管理節點 在這樣的網路環境中使用 VoIP ，會有一些問題需 要克服。

6. Problem Description VoIP 對時效性的要求極高，為了符合這個要求， 現今的 VoIP 系統大部份都使用 UDP 傳輸層協定。 UDP 的特性： – 不保證一定送達 如果 VoIP 運用在錯誤率很高的網路環境時，可能 會因為遺失太多封包而影響通話品質。 我們即將研究一些機制用以提高 VoIP 的品質。

7. QoS Assurance for VoIP over P2Pnet 我們即將研究一個分辯重要封包的方法，並搭配 Partial-Reliable UDP ，保證重要的封包一定會送達 接收端，因而改善 VoIP 的通話品質。 分辨重要封包的方法 封包保護技術 –Redundancy – 整合型封包保護技術 Using Partial-Reliable UDP

8. 分辨重要封包的方法 基頻： – 小孩： 300~400Hz – 成年女人： 150~250Hz – 成年男人： 100~150Hz – 由以上三種基頻範圍可得一般人類基頻約在 100~400Hz 之間。 若上述論點成立，我們在擷取聲音時，可以用某 些方法找出在此基頻範圍內能量較大者，假設它 為重要的聲音區塊，壓縮後的封包即為重要封包。

9. 分辨重要封包的方法 紅線：實際的能量曲線 ( 能量趨勢線 ) 藍線：用其他方法逼進的圓滑曲線 任取三個通過藍線的點算出藍線的方程式。 100 400 Frequency

10. 封包保護技術 Model-1 ：採用 Redundancy 封包保護技術，設法 從後續的封包還原遺失的封包。 Model-2 ：結合 P-R UDP 和 Model-1 ，提出一個整 合型封包保護技術。

11. Model-1 Redundancy Protected Technology 基本封包時隔為 20 msec/packet 將 Redundant Voice Packets 視為不同的 Packet Stream 定義第一個 Packet Stream 為基本 Stream Time Slot ( msec ) Voice Stream 1 Voice Stream 2 1 23 123 020 40 6080100 120 4 56 4 56

12. Model-2 整合型封包保護技術 每一個 VoIP Stream 包含一個基本 Stream 及二個 Redundant Stream 。 基本 Stream 及第一個 Redundant Stream 採用相同 Codec 及時隔，兩者相差一時隔。 第二個 Redundant Stream 使用較低品質低速率的 Codec ，以三倍時隔，落後於基本 Stream 兩個時隔 送出。 Time Slot ( msec ) Voice Stream 1 Voice Stream 2 1 2 12 020 40 6080100 120 Voice Stream 3 1+2+3 4+5+6 345 6 3 45 6

13. Model-2 整合型封包保護技術 利用 Piggyback 技術將三個 Stream 合併成為一個 Packet Stream 。 將含有第二個 Redundant Stream 的封包視為重要封 包，利用 Partial-Reliable UDP 保護。 Time Slot ( msec ) 020 40 6080100 120 112 233 1+2+3 44 5 Voice Stream 1 Voice Stream 2 Voice Stream 3 566 4+5+6

14. Partial-Reliable UDP Reliable Blast UDP

15. Evaluation & Performance Analysis 模擬的環境與工具： –NS2 做法： – 將網路環境設成有很多干擾及不穩定 – 在不穩定的網路環境下，讓相同的語音串流分別使用 UDP 、 TCP ，和我們提出的方法進行傳輸。 – 在接收端錄製接收到的語音串流，並做比較。

16. Conclusion