CN1505377A - 一种发送语音报文的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发送语音报文的方法，属电信技术领域。本方法首先在网络设备的出接口为语音流量创建一个实时传输优先队列；使语音报文进入实时传输优先队列；使实时传输优先队列中的语音报文优先发送。本发明方法的优点是，RTP优先队列独立于QoS的其他队列，可以与其他QoS队列共存，可以采用FIFO和RTP、WFQ和RTP等多种组合，有很强的灵活性和扩展性。RTP优先队列在保证拥塞情况下绝对优先发送语音报文的同时，还对语音报文的带宽进行了限制，即语音流量所占用的带宽小于实际物理带宽，从而保证了其他报文的正常发送。

Description

一种发送语音报文的方法
技术领域
本发明涉及一种发送语音报文的方法，属电信技术领域。
背景技术
互联网电话(Voice over IP，以下简称VoIP)的应用越来越广泛，语音流量是实时性流量，对延迟非常敏感。为了使VoIP正常工作，必须提供具有服务质量(Quality of Service，以下简称QoS)保障的网络，来保证语音流量比其他非实时性流量有更高的优先级，当网络发生拥塞时，保证语音报文绝对优先发送。
根据网络上不同流量的需求，采用相应的QoS队列机制是当前解决网络服务质量的有效技术。当网络发送拥塞时，通过QoS的各种队列机制，将队列中的报文缓冲到相应队列中，再根据不同的队列机制，采取相应的发送方式。QoS队列机制主要有先进先出队列(First in First out，以下简称FIFO)、优先队列(Priority Queuing，以下简称PQ)、定制队列(Custom Queuing，以下简称CQ)、加权公平队列(Weighted FairQueuing，以下简称WFQ)等，目前，利用PQ队列机制，理论上可以解决语音报文优先发送的问题。如图1所示，PQ队列有4个队列，分别为高、中、正常、低，其中高队列优先级最高，低队列优先级最低。通过让语音报文入高优先级队列，可以实现语音报文的优先发送。
1)在出接口应用当前QoS队列时，只能应用QoS队列中某一种队列，即或者是PQ，或者是WFQ。PQ只有高、中、正常、低四个优先级队列，语音报文占用了高优先级队列，其余流量只有3个队列可用，也就是说只能将其余流量分为3个类别。相对丰富的网络流量，3个类别显然缺少扩展性和灵活性。如果此时出接口有大量的流，有应用WFQ队列的需求，在接口上应用PQ队列解决语音报文的优先发送显然是不合适的。
2)在低速链路上，例如出接口为64Kbps的串口，语音流量超过64Kbps是非常正常的，如果采用PQ队列解决语音流量优先发送，那么，由于语音流量的优先发送，会将带宽全部占用，使其他网络流量得不到发送，这种情况是无法容忍的。
发明内容
本发明的目的是提出一种发送语音报文的方法，，通过识别实时传输协议的(Real-Time Transport Protocol，以下简称RTP)端口号，为语音报文提供一个严格的RTP优先队列，保证在网络拥塞时，严格区分其他非实时性流量，实现语音报文的绝对优先发送。
本发明提出的发送语音报文的方法，包括如下步骤：
1、在网络设备的出接口为语音流量创建一个实时传输优先队列；
2、使语音报文进入实时传输优先队列；
3、发送实时传输优先队列中的语音报文。
上述方法中，可以限制网络设备出接口上语音流量的带宽，例如使其带宽为实际物理流量的1～75％，限制语音流量的方法包括如下步骤：
1、语音报文到达时，向令牌桶中添加令牌，添加的令牌数为：语音报文的允许通过平均速率与当前报文到达的时间减去上一报文到达的时间之差的乘积；
2、检查令牌桶中的令牌数，使其不超过令牌桶的最大令牌数Bc，多余的令牌丢弃；
3、将语音报文的比特数与令牌桶中的令牌数相比较，若语音报文的比特数小于令牌数，则使语音报文进入RTP优先队列，同时从令牌数中减去语音报文的比特数，否则将语音报文丢弃。
上述方法中，可以对队列中的语音报文进行发送速率限制，包括如下步骤：
1、从队列中发送语音报文时，向令牌桶中添加令牌，添加的令牌数为：语音报文的允许通过平均速率与当前报文到达的时间减去上一报文到达的时间之差的乘积；
2、检查令牌桶中的令牌数，使其不超过令牌桶的最大令牌数Bc，多余的令牌丢弃；
3、将语音报文的比特数与令牌桶中的令牌数相比较，若语音报文的比特数小于令牌数，则使语音报文发送，同时从令牌数中减去语音报文的比特数，否则发送非实时传输队列中的报文。
本发明提出的保证语音报文绝对优先发送的方法，其优点如下：
1、RTP优先队列独立于QoS的其他队列，可以与其他QoS队列共存，可以采用FIFO和RTP、WFQ和RTP等多种组合，有很强的灵活性和扩展性。
2、RTP优先队列在保证拥塞情况下绝对优先发送语音报文的同时，还对语音报文的带宽进行了限制，即语音流量所占用的带宽小于实际物理带宽，从而保证了其他报文的正常发送。
附图说明
图1是已有技术中用优先队列方式发送语音报文流程图。
图2是本发明实时传输协议语音报文优先队列的入队、出队流程图。
具体实施方式
本发明提出的保证语音报文绝对优先发送的方法，首先在网络设备的出接口为语音流量创建一个实时传输优先队列；使语音报文进入实时传输优先队列；发送实时传输优先队列中的语音报文。
上述方法中的网络设备可以为交换机。
上述方法中，可以限制网络设备出接口上语音流量，例如使其带宽为实际物理流量的1～75％，限制语音流量的方法包括：语音报文到达时，向令牌桶中添加令牌，添加的令牌数为：语音报文的允许通过平均速率与当前报文到达的时间减去上一报文到达的时间之差的乘积；检查令牌桶中的令牌数，使其不超过令牌桶的最大令牌数Bc，多余的令牌丢弃；将语音报文的比特数与令牌桶中的令牌数相比较，若语音报文的比特数小于令牌数，则使语音报文进入RTP优先队列，同时从令牌数中减去语音报文的比特数，否则将语音报文丢弃。
上述方法中，可以对队列中的语音报文进行发送速率限制，限制方法为令牌桶算法，包括：从队列中发送语音报文时，向令牌桶中添加令牌，添加的令牌数为：语音报文的允许通过平均速率与当前报文到达的时间减去上一报文到达的时间之差的乘积；检查令牌桶中的令牌数，使其不超过令牌桶的最大令牌数Bc，多余的令牌丢弃；将语音报文的比特数与令牌桶中的令牌数相比较，若语音报文的比特数小于令牌数，则使语音报文发送，同时从令牌数中减去语音报文的比特数，否则发送非实时传输队列中的报文。
上述方法中，为语音流量单独创建一个RTP优先队列，可以与其他QoS队列共存，如图2所示，以丰富接口的队列控制。
本发明中的RTP优先队列在保证拥塞情况下语音报文绝对优先发送的同时，采用了在网络设备的出进口上对语音报文的带宽进行限制方法，即语音流量所占用的带宽小于实际物理带宽，从而保证了其他流量的正常发送。
语音报文是用户数据报协议(简称UDP)报文，其目的端口号在16384～32767之间。在语音流量中，目的端口号为偶数的报文为数据报文，目的端口号为奇数的报文是控制报文，只需要保证语音数据报文的绝对优先发送，就可以保证通话质量。因此，通过识别协议类型以及目的端口号，使目的端口号在16384～32767之间且为偶数的UDP报文入RTP优先队列，这样，就保证了语音报文的绝对优先发送。
当网络设备的出接口发生拥塞时，对时延敏感的语音报文要确保绝对优先发送。如果对语音流量不进行带宽限制，当语音流量超过接口带宽时，网络上的其他流量根本得不到发送，这是不能忍受的。因此，必须为网络上除语音外的其他流量保证一定的带宽。通过在入队列时限制语音流量的带宽，来保证其他网络流量的带宽。
在入队列方向上，对语音带宽的限定是通过令牌桶(TockenBucket)算法。令牌桶中的令牌数为令牌生成速度×令牌生成时间TI(Time Interval时间间隔)。令牌桶的容量即令牌桶中的最大令牌数(Conformed burst size，单位：比特)为Bc，承诺信息速率CIR(Committed Information Rate，单位：bps)即语音报文的允许通过平均速率。令牌桶中的令牌数不能超过令牌桶的容量Bc，多余的令牌被丢弃。
带宽限制的具体步骤如下：
a.系统启动时，令牌桶为满状态。
b.在网络设备的出接口拥塞的状态下，每当语音报文到达时，首先计算应向令牌桶中添加多少令牌数。添加的令牌数＝令牌生成速度×令牌生成时间TI。其中，令牌生成速度就是承诺信息速率CIR，令牌生成时间TI为当前报文到达的时间减去上一个报文到达的时间。令牌桶中的令牌数不能超过令牌桶的容量Bc，多余的令牌被丢弃。
c.检查令牌桶中的令牌数是否够用。如果够用，则入RTP优先队列，同时消耗与语音报文大小相同的令牌数；否则，将报文丢弃。
通过上述令牌桶算法，设定一定的带宽，其取值范围为接口实际物理带宽的(1～75)％，这样为其他流量保证了至少25％带宽。
RTP队列有自己独立的队列控制块，与QoS的其他队列控制块配合使用。如果缺省情况下接口应用的是WFQ队列，当接口拥塞时，如果此时RTP队列和WFQ队列都有报文，则无条件先发送RTP队列中的报文，直到RTP队列中的报文发送完毕，在发WFQ队列中的报文。由于入队列是已经限制了语音流量的带宽，所以，不必担心RTP优先队列将带宽占满的情况。
本发明还可以在入队列时不进行限制，当网络设备的出接口拥塞时，只要是语音流量，就入RTP优先队列，而在出队列时进行速率限制。限制的方法与上述带宽的限制方法相同，即从队列中发送语音报文时，向令牌桶中添加令牌，添加的令牌数为：语音报文的允许通过平均速率与当前报文到达的时间减去上一报文到达的时间之差的乘积；检查令牌桶中的令牌数，使其不超过令牌桶的最大令牌数Bc，多余的令牌丢弃；将语音报文的比特数与令牌桶中的令牌数相比较，若语音报文的比特数小于令牌数，则使语音报文发送，同时从令牌数中减去语音报文的比特数，否则发送非RTP优先队列中的报文。

Claims (5)

1、一种发送语音报文的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
(1)在网络设备的出接口为语音流量创建一个实时传输优先队列；
(2)使语音报文进入实时传输优先队列；
(3)发送实时传输优先队列中的语音报文。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(1)中所述网络设备为交换机。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(2)还包括在语音报文进入实时传输优先队列之前，在网络设备的出接口上进行语音流量限制。
4、如权利要求3所述的方法，其特征在于语音流量限制包括如下步骤：
(1)语音报文到达时，向令牌桶中添加令牌，添加的令牌数为：语音报文的允许通过平均速率与当前报文到达的时间减去上一报文到达的时间之差的乘积；
(2)检查令牌桶中的令牌数，使其不超过令牌桶的最大令牌数Bc，多余的令牌丢弃；
(3)将语音报文的比特数与令牌桶中的令牌数相比较，若语音报文的比特数小于令牌数，则使语音报文进入RTP优先队列，同时从令牌数中减去语音报文的比特数，否则将语音报文丢弃。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述的第(3)步还包括对队列中的语音报文进行发送速率限制，包括如下步骤：
(1)从队列中发送语音报文时，向令牌桶中添加令牌，添加的令牌数为：语音报文的允许通过平均速率与当前报文到达的时间减去上一报文到达的时间之差的乘积；
(2)检查令牌桶中的令牌数，使其不超过令牌桶的最大令牌数Bc，多余的令牌丢弃；
(3)将语音报文的比特数与令牌桶中的令牌数相比较，若语音报文的比特数小于令牌数，则使语音报文发送，同时从令牌数中减去语音报文的比特数，否则发送非实时传输队列中的报文。
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