新款無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)VoIP詳解（一）

2009/10/19

無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)VoIP介紹

　　隨著WiFi標(biāo)準(zhǔn)的改善、802.11芯片體積不斷減小而功能不斷擴(kuò)充，無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)語音(VoWLAN)電話系統(tǒng)的可行性也逐漸提升。雙頻移動(dòng)電話可使用WLAN連線提供可靠的屋內(nèi)話音服務(wù)，而寬帶電話服務(wù)則通過WLAN連結(jié)筆記電腦。另一方面，架構(gòu)于WLAN的網(wǎng)絡(luò)電話手機(jī)，由于只需一臺(tái)WLAN基地站便能輕易支持多個(gè)手機(jī)，與具備低成本優(yōu)勢的傳統(tǒng)無線電話機(jī)相比毫不遜色。

　　802.11標(biāo)準(zhǔn)建立了提供可靠、高性能的WiFi網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)所需之基本機(jī)制。其中顯著的例子為安全性(802.11i/WPA)與QoS(802.11e/Wi-Fi多媒體)。此外，諸如Atheros開放程序碼的JumpStart for Wireless這類單鍵安全設(shè)定法，可讓所有使用者即使在手機(jī)無法顯示英文字母與數(shù)字的狀況下，仍能快速設(shè)定WLAN網(wǎng)絡(luò)電話手機(jī)的組態(tài)。

　　WLAN網(wǎng)絡(luò)電話系統(tǒng)中其中一項(xiàng)尚未標(biāo)準(zhǔn)化的項(xiàng)目為輪詢方法(polling method)。因此本文就現(xiàn)有的兩種輪詢方法，分別討論其不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，并且特別著墨于移動(dòng)裝置中最關(guān)鍵的要素──耗電量。

　　所有降低耗電量的方法，均必須盡可能讓用戶裝置使用低功耗的睡眠模式，而802.11芯片必需以睡眠模式中最低的耗電量以支持此作法802.11芯片必須以睡眠模式的最低可能耗電量支持此種作法。例如，Atheros 的AR6000移動(dòng)型射頻單芯片(radio-on-a-chip mobile;ROCm)裝置，實(shí)現(xiàn)了極低耗能量的睡眠模式，以及自動(dòng)省電模式(Automatic Power-Save Delivery;APSD)技術(shù)。ROCm同時(shí)提供絕佳的性能，能啟用高速傳輸以縮短發(fā)送/接收的時(shí)間，而芯片上的嵌入式處理器之自給式驅(qū)動(dòng)程序，可分?jǐn)偺幚碇鳈C(jī)處理器上的經(jīng)常性的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)操作。通過以上的做法與其他省電策略，ROCm芯片能改善WLAN操作的耗電效率，效果可比傳統(tǒng)WLAN芯片的高達(dá)六倍，因此能改善電池壽命�，F(xiàn)時(shí)可實(shí)現(xiàn)各種VoIP應(yīng)用的新一代802.11裝置，就包含這類的芯片。

將語音導(dǎo)入WLAN

　　802.11 WLAN可利用高性能的元件以提供可靠的整體性能，然而，此媒體的特性在處理語音流量時(shí)，仍面對(duì)相當(dāng)嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)。由于WLAN使用免執(zhí)照頻譜，因此必須容忍來自不同外部裝置與其他WLAN的大量干擾。此外，如同其他IP網(wǎng)絡(luò)，WLAN并不支持同步操作(synchronous operation)。因此，通常無法在微秒級(jí)下做預(yù)測。由于VoIP是以固定時(shí)間間隔產(chǎn)生VoIP封包(即訊框)的固定數(shù)碼速率(CBR)應(yīng)用，因此WLAN的CSMA競爭法明顯缺乏中央同步時(shí)序(centralized synchronous timing)。

　　此現(xiàn)象與移動(dòng)電話系統(tǒng)所實(shí)作的標(biāo)準(zhǔn)電話機(jī)制形成更大的對(duì)比。移動(dòng)電話系統(tǒng)使用授權(quán)頻譜與小心規(guī)劃的基地站部署，務(wù)求將無線電干擾減至最低。移動(dòng)電話系統(tǒng)從電話到骨干線路都保持同步，于是能掌握微秒層級(jí)的時(shí)序而且永不偏離，也因此能預(yù)知容量的大小，且容量提供給單一類別服務(wù)設(shè)計(jì)應(yīng)用:語音。

　　這些移動(dòng)電話系統(tǒng)的特性令它能輕易符合ITU-T建議的G.114標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)指定端點(diǎn)對(duì)端點(diǎn)延遲預(yù)算不得大于150微秒。由于移動(dòng)電話系統(tǒng)整體的架構(gòu)采用可決定的方式應(yīng)用時(shí)脈語音封包，因此不需因?yàn)橐�確保低延遲，而對(duì)語音封包以特殊的服務(wù)品質(zhì)(QoS)機(jī)制排定優(yōu)先順序。移動(dòng)電話系統(tǒng)利用現(xiàn)有時(shí)槽、多工與語音服務(wù)管理加入資料服務(wù)。

　　WLAN則剛好相反，語音服務(wù)必須借助于原本針對(duì)資料而設(shè)計(jì)的功能。WLAN僅能用到端點(diǎn)對(duì)端點(diǎn)延遲預(yù)算150微秒的一部份，如果兩端都使用WLAN進(jìn)行對(duì)話，那么延遲預(yù)算還要更進(jìn)一步縮限。此外，若語音封包必須跨越網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)或忙碌的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，那么封包將無法避免延遲抵達(dá)，有時(shí)甚至無法抵達(dá)。遲到的封包可能成群抵達(dá)。

　　只要使用過舊式轉(zhuǎn)碼器在網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)或通用WLAN中以語音通信的人，都會(huì)熟悉這些問題。建立高品質(zhì)VoWLAN的作法之一是改變WLAN以符合傳統(tǒng)編碼器的需要。事實(shí)上，無論是全時(shí)或分時(shí)，專屬實(shí)作均顯示802.11 MAC可改變?yōu)槭褂猛�步、時(shí)槽式的TDMA作法;此作法能有效解決以WLAN傳輸話音問題，不過這類系統(tǒng)通常與現(xiàn)有的WiFi裝置與網(wǎng)絡(luò)不相容。

　　雖然完全同步的網(wǎng)絡(luò)頗具吸引力，但缺乏嚴(yán)格同步卻也正是802.11的主要強(qiáng)項(xiàng)。這些年來，我們可在以太網(wǎng)絡(luò)和ATM網(wǎng)絡(luò)之間的競爭中看到這類IP網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)可靠而具適應(yīng)式(夠好)之通道存取對(duì)上嚴(yán)格時(shí)(完美)序式作法時(shí)，夠令人滿意的作法通常因更具多樣性而比受歡迎。

　　在設(shè)計(jì)VoWLAN系統(tǒng)時(shí)避免使用同步作法的另一個(gè)原因，是這些系統(tǒng)并非在封閉環(huán)境下運(yùn)作。使用WLAN傳輸語音的主要賣點(diǎn)，是讓雙模移動(dòng)電話與其他語音裝置能利用現(xiàn)有的WLAN基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

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C114中國通信網(wǎng)