[論文レビュー] Analysis of QoS of VoIP Traffic through WiFi-UMTS Networks

Mahdi H. Miraz, Suhail A. Molvi+3 more|arXiv (Cornell University)|Aug 9, 2017

Wireless Networks and Protocols参考文献 4被引用数 14

ひとこと要約

本稿は、シミュレーションを用いて、異種のWiFi-UMTSネットワークにおけるVoIPトラフィックのサービス品質（QoS）を評価している。結果として、単独のWiFiまたはUMTSと比較して、統合されたWiFi-UMTS環境ではジャッタとエンドツーエンド遅延が低減され、MOSスコアが向上していることが示された。これは、マルチホップ無線環境ではジャッタが高くなると予想されるが、実際には逆の結果となった。

ABSTRACT

Simulation of VoIP (Voice over Internet Protocol) traffic through UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) and WiFi (IEEE 802.11x) alone and together are analysed for Quality of Service (QoS) performance. The average jitter of VoIP transiting the WiFi-UMTS network has been found to be lower than that of either solely through the WiFi and the UMTS networks. It is normally expected to be higher than traversing through the WiFi network only. Both the MOS (Mean Opinion Score) and the packet end-to-end delay were also found to be much lower than expected through the heterogeneous WiFi-UMTS network.

研究の動機と目的

• 異種のWiFi-UMTSネットワーク環境におけるVoIPトラフィックのエンドツーエンドQoS性能を評価すること。
• 単独のWiFi、単独のUMTS、および統合されたWiFi-UMTSネットワーク間で、ジャッタ、遅延、MOSなどのQoSメトリクスを比較すること。
• ハンドオーバーやマルチホップの課題が生じるにもかかわらず、WiFiとUMTSの統合がVoIP品質を向上させるかどうかを調査すること。
• リアルタイム音声トラフィックのQoSにおいて、ハイブリッドアクセスが単一アクセスネットワークを上回ることを仮説検証すること。

提案手法

• 単独のWiFi（IEEE 802.11x）および単独のUMTS（Universal Mobile Telecommunication System）ネットワークを用いたシミュレートされたVoIPトラフィック。
• 異種のWiFi-UMTSハイブリッドネットワークアーキテクチャを想定したVoIPトラフィックのシミュレーション。
• エンドツーエンド遅延、ジャッタ、および平均評価スコア（MOS）を含む主要なQoSメトリクスを測定し、音声品質の評価に用いた。
• ネットワークシミュレーションツールを用いて、両方のアクセス技術間でのハンドオーバーやトラフィック行動をモデル化した。
• WiFiオンリー、UMTSオンリー、およびWiFi-UMTSハイブリッドの3つの構成すべての性能メトリクスを比較した。
• シミュレーションにおけるリアルなVoIPトラフィック行動を保証するため、標準的な音声コーディングおよびトラフィックモデリングを適用した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 統合されたWiFi-UMTSネットワークを介して送信されたVoIPトラフィックのジャッタは、単独のWiFiまたはUMTSと比較してどのように異なるか？
• RQ2 異種のWiFi-UMTSネットワークが、VoIPトラフィックのエンドツーエンド遅延に及ぼす影響は何か？
• RQ3 異なるネットワーク構成におけるVoIP品質の平均評価スコア（MOS）はどのように変化するか？
• RQ4 ハイブリッドWiFi-UMTSネットワーク構成は、単独ネットワークよりも優れたQoSパフォーマンスを示すか？
• RQ5 マルチアクセスルーティングの複雑さにもかかわらず、ハイブリッドネットワークでは予想より低いジャッタが観測される理由は何か？

主な発見

• WiFi-UMTSハイブリッドネットワークにおける平均ジャッタは、単独のWiFiまたは単独のUMTSネットワークよりも低かった。
• VoIPパケットのエンドツーエンド遅延は、統合されたWiFi-UMTSネットワークにおいて、単独導入のものと比較して顕著に低減された。
• 音声品質の平均評価スコア（MOS）はハイブリッドネットワークで高かったことから、認識される音声品質が向上したと示された。
• マルチアクセスの複雑さによってジャッタが増加すると予想されたが、実際には逆の結果が得られ、当初の予想と反対の結果となった。
• 統合ネットワークは単独ネットワークよりも優れたQoSメトリクスを達成しており、WiFiとUMTSの間で相乗効果が発生していることが示唆された。
• 結果から、異種ネットワークにおける適切な負荷分散およびハンドオーバー管理が、リアルタイム音声通信品質の向上に寄与することが明らかになった。