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新款無線網絡標準VoIP詳解(一)

責任編輯:Solaris Lee

2010-08-06 18:07:39

來源:企業網D1Net

原創

隨著WiFi標準的改善、802.11芯片體積不斷減小而功能不斷擴充,無線區域網絡語音(VoWLAN)電話系統的可行性也逐漸提升

無線網絡標準VoIP介紹

隨著WiFi標準的改善、802.11芯片體積不斷減小而功能不斷擴充,無線區域網絡語音(VoWLAN)電話系統的可行性也逐漸提升。雙頻移動電話可使用WLAN連線提供可靠的屋內話音服務,而寬帶電話服務則通過WLAN連結筆記電腦。另一方面,架構于WLAN的網絡電話手機,由于只需一臺WLAN基地站便能輕易支持多個手機,與具備低成本優勢的傳統無線電話機相比毫不遜色。

802.11標準建立了提供可靠、高性能的WiFi網絡電話系統所需之基本機制。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這類單鍵安全設定法,可讓所有使用者即使在手機無法顯示英文字母與數字的狀況下,仍能快速設定WLAN網絡電話手機的組態。

WLAN網絡電話系統中其中一項尚未標準化的項目為輪詢方法(polling method)。因此本文就現有的兩種輪詢方法,分別討論其不同的優點和缺點,并且特別著墨于移動裝置中最關鍵的要素──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移動型射頻單芯片(radio-on-a-chip mobile;ROCm)裝置,實現了極低耗能量的睡眠模式,以及自動省電模式(Automatic Power-Save Delivery;APSD)技術。ROCm同時提供絕佳的性能,能啟用高速傳輸以縮短發送/接收的時間,而芯片上的嵌入式處理器之自給式驅動程序,可分攤處理主機處理器上的經常性的網絡維護操作。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WLAN芯片的高達六倍,因此能改善電池壽命。現時可實現各種VoIP應用的新一代802.11裝置,就包含這類的芯片。

將語音導入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,仍面對相當嚴苛的挑戰。由于WLAN使用免執照頻譜,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網絡,WLAN并不支持同步操作(synchronous operation)。因此,通常無法在微秒級下做預測。由于VoIP是以固定時間間隔產生VoIP封包(即訊框)的固定數碼速率(CBR)應用,因此WLAN的CSMA競爭法明顯缺乏中央同步時序(centralized synchronous timing)。

此現象與移動電話系統所實作的標準電話機制形成更大的對比。移動電話系統使用授權頻譜與小心規劃的基地站部署,務求將無線電干擾減至最低。移動電話系統從電話到骨干線路都保持同步,于是能掌握微秒層級的時序而且永不偏離,也因此能預知容量的大小,且容量提供給單一類別服務設計應用:語音。

這些移動電話系統的特性令它能輕易符合ITU-T建議的G.114標準,此標準指定端點對端點延遲預算不得大于150微秒。由于移動電話系統整體的架構采用可決定的方式應用時脈語音封包,因此不需因為要確保低延遲,而對語音封包以特殊的服務品質(QoS)機制排定優先順序。移動電話系統利用現有時槽、多工與語音服務管理加入資料服務。

WLAN則剛好相反,語音服務必須借助于原本針對資料而設計的功能。WLAN僅能用到端點對端點延遲預算150微秒的一部份,如果兩端都使用WLAN進行對話,那么延遲預算還要更進一步縮限。此外,若語音封包必須跨越網際網絡或忙碌的企業網絡,那么封包將無法避免延遲抵達,有時甚至無法抵達。遲到的封包可能成群抵達。

只要使用過舊式轉碼器在網際網絡或通用。WLAN中以語音通信的人,都會熟悉這些問題。建立高品質VoWLAN的作法之一是改變WLAN以符合傳統編碼器的需要。事實上,無論是全時或分時,專屬實作均顯示802.11 MAC可改變為使用同步、時槽式的TDMA作法;此作法能有效解決以WLAN傳輸話音問題,不過這類系統通常與現有的WiFi裝置與網絡不相容。

雖然完全同步的網絡頗具吸引力,但缺乏嚴格同步卻也正是802.11的主要強項。這些年來,我們可在以太網絡和ATM網絡之間的競爭中看到這類IP網絡的優點。當可靠而具適應式(夠好)之通道存取對上嚴格時(完美)序式作法時,夠令人滿意的作法通常因更具多樣性而比受歡迎。

在設計VoWLAN系統時避免使用同步作法的另一個原因,是這些系統并非在封閉環境下運作。使用WLAN傳輸語音的主要賣點,是讓雙模移動電話與其他語音裝置能利用現有的WLAN基礎結構。

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