论文部分内容阅读
IMS提供了一套多媒体服务的标准体系架构，作为下一代通信网络的核心技术，已经被设备提供商和运营商广泛接受。与此同时，无线网也有了长足发展，移动终端更是得到全面普及，然而基于移动终端的IMS应用却没有得到普及，究其原因，主要有两方面:第一，IMS终端的体系结构没有标准，创新应用不能快速集成，IMS终端的发展严重滞后于应用需求，IMS终端对人们的吸引力不够;第二，通过无线接入的移动终端，受无线网高误码、低带宽、带宽易波动的影响，提供的服务质量不被人们接受。本文针对这些问题，重点研究了IMS移动终端的软件架构，提出一种单信令栈多媒体栈的结构，便于IMS移动终端基于会话应用的集成;针对无线接入带来的问题，重点研究了语音、视频和基于MSRP数据应用的媒体优化处理技术，本文结合媒体传输和编解码两方面的技术，来提高移动终端上IMS应用的服务质量。 1.研究了IMS系统的体系架构，结合IMS终端的功能需求，提出开放媒体服务的分层式终端系统结构;重点研究了基于会话服务应用的信令栈处理流程、媒体协商的机制，归纳了会话状态变化规律和媒体控制规律，提出了一种基于会话服务应用的媒体控制框架，并详细定义了媒体栈和信令栈交互的接口，避免了基于会话服务应用集成时对会话管理和媒体控制的重复实现，便于IMS移动终端快速集成新的服务。 2.在语音媒体优化处理方面，针对无线网高误码、高丢包的问题，从两个方面进行了改进，既丢包恢复和丢包隐藏。在丢包恢复方面，基于前向纠错技术，使用K帧关联的奇偶校验码作为冗余信息，采用K帧关联的方式，在不增加带宽占用的情况下增强抵抗连续丢包的能力。结合冗余码的特征和AMR-WB编解码，提出一种自适应的动态冗余编码方法，以到达一种更好的语音效果。在丢包隐藏方面，针对无线网中丢包引起的AMR-WB编解码错误蔓延的问题，改进了一种基于多脉冲的丢包隐藏算法，通过冗余脉冲对激励信号恢复，进而加快了自适应码本的恢复，降低了丢包对语音质量的影响。 3.在视频媒体优化处理方面，由于无线信道带宽的波动，要取得较好的视频效果码流要能根据无线信道的状况而自动适应，但是如果只是简单的降低码率必然会对视频质量造成严重影响，所以本文在码率控制上提出一种视觉宏块级的比特分配方法，根据宏块的类型进行比特分配，实验验证码率失真性能上优于H.264的码率控制算法。另外在错误隐藏方面，采用上下半宏块来对丢失宏块进行差错隐藏，取得了更好的隐藏效果。 4.在基于MSRP的数据应用方面，无线网短时中断会造成MSRP连接的中断，进而造成基于MSRP会话中断，当移动终端通过基于MSRP的应用进行较大数据量的传输时，无线网的短时中断将大大降低基于MSRP数据应用的可用性，通过仔细研究基于MSRP应用的信令交互流程，在遵循信令交互的标准的基础上，对SDP进行扩展，并定义了扩展部分的协商规范，使得通用的基于MSRP应用，具备断点续传的能力。在SIP会话层提出一种自动重新协商的机制，在网络短时中断时，能够自动的进行重新协商，重新建立MSRP连接，改善用户体验。由于无线网的高误码，造成TCP拥塞控制的性能大大下降，最终导致基于MSRP应用的可用性降低，本文在TCPVeno算法的基础上，改进了拥塞避免阶段和拥塞时拥塞窗口的调整策略，经过仿真测试，TCP的性能有了明显提高，进而提高了基于MSRP应用的可用性。 IMS终端特别是移动终端是IMS业务体验的直接载体，将是IMS业务能否普及的决定性因素之一，在未来的通信系统中将扮演重要角色。本文的研究成果已经部分应用到了实验室开发的IMS终端SIPHello和IMS移动终端MSIPHello上，具有丰富的特性，并在爱立信的核心网上通过了测试。本文的研究成果对IMS移动终端的开发有指导作用，对IMS通信系统的发展有推动作用。