第五章 實驗與效能評估
5.5 實驗三
5.5.4 三種傳輸方式實驗結果與分析
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5.5.4 三種傳輸方式實驗結果與分析
圖 46, 47 及表 17 顯示了 UDP、DCCP 以及 Flexible Bit-rate 三種方式傳輸 VoIP 的 效能比較，分別為封包遺失率、通話品質(MOS)，以及頻寬效率。
結果顯示，在頻寬充裕的情況下，使用 UDP 傳輸封包的 VoIP，能有最佳的通話品 質，但頻寬不足時將使得 VoIP 的封包遺失率增加，在實驗中的網路環境中能支持 70 通 以 UDP 傳輸的 VoIP 進行高品質的語音通話，但當同時通話數量到達 100 通時，比起 10 通 VoIP 時，話品質指標 MOS 下降了 56.7%，封包遺失率增加了 25%。
而使用 DCCP 傳輸封包的 VoIP，其壅塞控制機無法與其他傳輸協議公平的分享頻 寬，使得傳輸速率下降，語音封包的延遲加長而造成封包遺失。當通話數量到達 30 通 時，比起只有 10 通 VoIP 時，MOS 下降了 24%，因延遲而造成的封包遺失率就已高達 13%；當網路中充滿 100 通 VoIP 時，比起初始時，封包遺失率增加了 44%。
使用 Flexible Bit-rate 來傳輸 VoIP 通話時，在網路中充滿 30 通 VoIP 通話時，偵測 到輕微的網路壅塞而降低了 bit-rate，使得 MOS 下降了 13%，直到網路中充滿 100 通電 話時，比起只有 10 通 VoIP 時，MOS 只下降了 17%，而整體的封包遺失率維持在 2%以 下。經由實驗證明，比起使用 UDP 和 DCCP，以 Flexible Bit-rate 來傳輸 VoIP 通話時，
可提高網路中 VoIP 的同時通話數，並維持整體網路封包遺失率低於 2%。
除了比較封包遺失率及 MOS 之外，我們另外定義了一個頻寬效率如(7)所示，表示 單位頻寬所能獲得的 MOS。
ℎ
(7)
在表 17 中利用公式(7)計算出頻寬效率，在計算頻寬效率時，因 MOS 小於 2.5 幾乎 無法進行通話，因此我們將 2.5 以下的頻寬效率視為 0；透過計算出的結果發現，以
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Flexible Bit-rate 傳輸 VoIP 的頻寬效率高於以 UDP 和 DCCP 傳輸 VoIP，在網路壅塞的 情況下尤其明顯。
另外透過 MOS 的平均值可以看到，以 UDP 和 Flexible Bit-rate 傳輸 VoIP 的 MOS 約為 3.5 左右，高於以 DCCP 傳輸 VoIP 的 2.46，這個結果表示以 DCCP 傳輸 VoIP 的通 話品質較差。另一方面，以 UDP 傳輸 VoIP 的 MOS 標準差為 0.943，而以 Flexible Bit-rate 傳輸 VoIP 的 MOS 標準差為 0.168，這表示以 UDP 傳輸 VoIP 的 MOS 會隨著網路壅塞 有較大幅的改變，而以 Flexible Bit-rate 傳輸 VoIP 的 MOS 較不會因為網路壅塞而有大 幅的變動，能維持穩定的通話品質。
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P a c k e t L o s s R a te ( % )
Time (s)
Packet Loss Rate
UDP
Mean Opinion Score
UDP
DCCP
Flexible
Bit-Rate
(UDP vs. DCCP vs. Flexible Bit -Rate)‧ 國
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表 17 三種方式頻寬使用效率之比較
Calls UDP DCCP Flexible Bit-rate
Goodput MOS Efficiency Goodput MOS Efficiency Goodput MOS Efficiency
10 44.35 4.10 0.092 43.64 4.10 0.094 42.52 4.06 0.096 20 44.33 4.10 0.092 38.48 3.45 0.090 34.38 3.67 0.107 30 44.33 4.10 0.092 34.12 3.10 0.091 21.80 3.53 0.162 40 44.32 4.10 0.093 25.35 2.80 0.110 20.99 3.53 0.168 50 44.31 4.10 0.093 17.79 2.36 0 20.41 3.53 0.173 60 44.34 4.10 0.092 15.20 2.36 0 17.62 3.44 0.195 70 44.31 4.10 0.093 14.84 2.20 0 18.89 3.53 0.187 80 39.83 3.45 0.087 12.80 2.20 0 16.22 3.45 0.213 90 32.99 2.36 0 11.75 2.15 0 16.10 3.37 0.209 100 25.52 1.85 0 8.63 1.88 0 15.01 3.32 0.221 100 25.48 1.85 0 8.62 1.85 0 14.34 3.30 0.230 100 25.36 1.85 0 7.90 1.87 0 14.57 3.30 0.227 100 25.38 1.85 0 9.73 1.85 0 17.18 3.30 0.192 90 30.71 2.20 0 10.25 1.95 0 16.34 3.35 0.205 80 37.85 3.21 0.085 12.04 2.15 0 15.90 3.39 0.213 70 42.34 3.82 0.090 14.42 2.31 0 17.63 3.37 0.191 60 44.32 4.10 0.093 12.32 2.20 0 16.64 3.44 0.207 50 44.33 4.10 0.092 14.81 2.21 0 18.62 3.42 0.183 40 44.34 4.10 0.092 21.76 2.44 0 17.74 3.49 0.196 30 44.30 4.10 0.093 26.53 2.71 0.102 18.43 3.44 0.187 20 44.30 4.10 0.093 31.85 3.01 0.094 25.74 3.56 0.138 10 44.33 4.10 0.092 34.23 3.05 0.089 31.18 3.61 0.116
Mean 39.17 3.44
0.07 19.41 2.46 0.03 20.38 3.47 0.18S.D.
0.94 0.58 0.16‧ 國
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5.6 小結
此章節裡我們探討了當網路頻寬不足時，各種 bit-rate 以及語音通話品質 MOS 的變 化。從實驗一中發現，當網路頻寬不足時，利用較低 bit-rate 來傳輸 VoIP，遠比使用較 高的 bit-rate 來傳輸 VoIP 能有較高的通話品質，起因於網路壅塞會造成高的封包遺失率，
此時使用較高的 bit-rate 來傳輸 VoIP 將造成語音封包的遺失率增加，並對通話品質產生 嚴重的影響；此外透過實驗二我們了解到，在通話的過程中遭遇網路頻寬不足的情形時，
經由降低 bit-rate 的方式來傳輸 VoIP，能使得語音通話品質提升，有效的改善 VoIP 通 話品質。
在實驗三中比較了 UDP、DCCP 及可變速率三種方式傳輸網路電話封包，觀察其封 包遺失率及 MOS 變化，結果顯示利用可變速率方法，能有效降低網路電話的封包遺失 率，維持通話品質。本實驗因係在實際網路中實測，除了實驗的網路電話之外，尚有其 他資料流，其封包遺失率無法得知；但因網路對所有類型的封包一視同仁，網路電話的 封包遺失率之升降，可以忠實的反應整體網路封效能的升降，故我們可以推測可變速率 的壅塞控制機制，使得整體網路效能上升。