P2P VoIP应用的性能评测

4、性能评测

4.1　信道容量影响

在此实验中，设定时延25 ms且没有明显的丢包和抖动。要研究的是当信道容量逐渐变化（50 kbit/s、40 kbit/s、30 kbit/s、20 kbit/s、15 kbit/s）时，Skype与GTalk相应的变化。通过观察传输率（见图2）和PESQ MOS（见图3），发现在信道容量为50 kbit/s时GTalk利用了更多的带宽，传输速率比Skype更高。当信道容量变为40 kbit/s时，GTalk发生了很明显的变化，传输速率降低到了35 kbit/s。这个变化使得其PESQ MOS分数与Skype相比有所提高，而Skype的传输速率则接近信道容量。当信道容量变为30 kbit/s时，两者间差异不大。当信道容量为20 kbit/s时，Skype首次优于Gtalk，当信道容量为15 kbit/s时，Skype的PESQ MOS分数比GTalk高5.5%。通过观察知道，在容量为20 kbit/s时两者的传输率相同，但PESQ MOS分数却不一致，合理的解释就是GTalk出现了很严重的网络抖动情况（如图4所示）。

图2　吞吐量随信道容量变化状况

图3　PESQ MOS随信道容量变化状况

图4　平均抖动随信道容量变化状况

4.2　时延影响

网络参数设置为信道容量50 kbit/s且没有丢包和抖动发生。确定几个等级范围，其中时延为1 ms、10 ms、100 ms时通话是可以接受的，时延为500 ms、1 000 ms时语音质量就变得不可接受。对于Skype，时延对其服务质量的影响更为明显，如图5所示，传输率从37.5 kbit/s降为19.36 kbit/s。然而，对于GTalk其传输率则没有明显变化。由图6可知，在时延为1 ms、10 ms、100 ms时Skype的PESQ MOS高于GTalk，在时延为500 ms、1 000 ms时GTalk则略优于Skype。

图5　不同时延下吞吐量的变化状况

图6　PESQ MOS随时延的变化状况

4.3　丢包影响

设置信道容量为50 kbit/s，时延为25 ms，没有抖动，丢包率分别定为0、1%、5%、10%、30%、40%。如图7所示，GTalk对于丢包发生，没有适应性机制。可以设想Skype对数据流增加了冗余信息来减少丢包对语音质量的影响，这就解释了在丢包率为1%、5%、10%时传输率的增长。然而，Skype的这些适应机制并没有使得PESQ MOS分数比GTalk高，如图8所示。在丢包率为5%时，Skype添加了过多的冗余，消耗了过多的网络带宽，而PESQ MOS并没有期待中的提高。

图7　不同丢包率下的吞吐量的变化状况

图8　不同丢包率下的PESQ MOS变化状况

4.4　抖动影响

设置信道容量为50 kbit/s，没有丢包，时延为100 ms，抖动为0 ms、20 ms、40 ms、60 ms、80 ms。但是测量数据没有显示出任何适应性的迹象。在本实验中抖动只是改变了接收端的缓冲区大小，对数据流传送没有任何影响，并且实验结果也显示PESQ MOS或者说语音质量与抖动没直接关系，具体的实验图示不再赘述。

4.5　实验分析

虽然实验比较了VoIP的两个应用GTalk与Skype，但目的不是要分出它们的优劣，而是要找出普遍存在问题，给VoIP的应用开发商提出建议。

采用不同的编解码方式，其对应的业务质量可能不同。即使是使用相同的编解码方式，也可能会表现出不同的语音质量。对于VoIP的应用来说，具有高效的适应机制来适应复杂可变的网络环境相当重要，适应性好的应用会更有优势，例如，当带宽有限时，GTalk始终保持一个较高的传输率，从而产生了严重的抖动和PESQ MOS分数的下降。另一方面，Skype在有较高时，传输率有明显的下降，导致业务质量更糟。

数据流中添加冗余信息可能会产生好的效果，如图7、8所示，当丢包率小于10%时，Skype可以使PESQ MOS的分数保持在3分之上，GTalk没有采用适应性机制，从而其语音质量随着丢包率而线性下降。但是，也需要对添加冗余信息的量度有一个把握，否则会产生不好的效果，因此还需要进一步地提出更有效的冗余设计方案来适应可变网络。

5、结束语

本实验比较了P2P VoIP的两个应用Skype和Gtalk，讨论了它们在网络状况变化时的动态适应策略，并且通过PESQ MOS方法评估了它们语音质量的优劣。通过实验可知：在理想的网络状况下，Skype表现得更好一些（两者PESQ MOS的分数差别为0.1），总体而言它们的语音质量还是较为接近。在网络有较长的时延时，Skype有不必要的适应性。当丢包情况发生时，GTalk没有实施任何机制来提高其性能，与此同时，Skype使用数据冗余机制来对抗丢包以提高其语音质量。在抖动情况发生时，两者都没有很好的机制来提高其适应性。当有较长的时延时，PESQ MOS并不是最佳的评估语音质量的方法。所以，尽管实验中包含有时延对语音质量的影响结果，但这可能不是十分准确，有待于进一步研究。另外，以上的实验是Skype与GTalk分别进行，之间没有相互影响，若是VoIP的具体应用需要竞争相同的网络资源时，它们的表现情况如何研究者需要进一步的研究。