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VoWLAN技術中若干問題探討(1)
2008-05-21   中國IT實驗室

 隨著以IEEE802.11為基礎的無線局域網(WLAN)的普及和VoIP的應用,人們看到了無線網絡電話可以實現的希望。90年代末期就有公司開始提供專用的VoWLAN解決方案。目前,摩托羅拉、諾基亞、NEC等公司已開始為下一代Wi-Fi/蜂窩融合型網絡提供產品和服務。

  VoWLAN技術是基于WLAN的語音通信技術。從某種程度上講,VoWLAN技術是對VoIP的擴展和更新,將VoIP無線化,使用戶能更方便更直接地進行語音通信。

  由于VoWLAN融合了VoIP和WLAN兩種技術,因而繼承了這兩種技術話費便宜和使用方便的優勢。但是VoIP和WLAN的固有缺陷和不足同時也在VoWLAN中顯現出來。在有線環境中,QoS和安全性就一直困擾著VoIP,而在采用無牌照無線電頻譜的WLAN中,這兩個問題就變得更加復雜,QoS和安全性就更加難以得到保障。除了上述問題,由于VoWLAN利用無線鏈路作為最后1 km的傳輸通道,使得VoWLAN手機可以在WLAN接入點間自由往來,顯然,VoWLAN手機的功耗和移動性管理成為VoWLAN的兩個關鍵問題。同時,還有其他問題制約著VoWLAN。以下將對VoWLAN技術中的語音質量、安全、功耗和移動性管理4個主要問題及其解決方案進行探討。

  2. 語音質量

  VoWLAN完全建立在分組交換基礎上,分組交換固有的時延、丟包等弱點使VoWLAN系統的通話質量一直無法保證。對傳統的有線網絡,可通過增加帶寬來提高VoIP的語音質量,但是在WLAN環境之下,帶寬資源是有限的,使問題難以解決。

  2.1 時延

  與傳統的數據業務相比,語音業務受時延的影響大得多。時延過大會導致語音失真,嚴重時甚至可以使通話無法進行。VoWLAN中的時延主要包含傳播時延、傳輸時延和處理時延。

  傳播時延是指信號通過介質從一個地方傳播到另外一個地方所花費的時間。其大小由通信距離決定,因為無線電波的速度與光速一樣,通常傳播時延可以忽略不計。但是,如果通信距離太大(如跨洋通信和洲際通信)就必須考慮傳播時延。

  傳輸時延是由網絡設備造成的時延。一般來講,所有網絡設備都會造成一定時延,并且不同的網絡設備造成的時延是不同的。例如,集線器造成的時延是相對不變的,而路由器造成的時延則會隨網絡的流量和擁塞程度的變化而變化。在WLAN環境下,通信時的數據速率決定了傳輸時延,在IEEE 802.11b網絡中,傳輸時延與數據傳輸速率成正比。

  處理時延涉及的范圍較廣,從模/數轉換到編/解碼,從排隊等待到緩沖器接收等,都會產生一定的時延。如果處理不好就會造成通話的瞬間中斷。

  以上三種時延中,只有傳輸時延在一定程度上是受控的,可通過優化網絡結構加以改善。

  2.2 丟包

  無線網絡中有兩個主要的原因會造成數據包的丟失:a)時延變化過大;b)載波偵聽多路訪問(CSMA)域中流量過大,監聽到有沖突的數據包就會被丟失。由于語音IP包的實時性,沒有時間重發丟失的包,因而丟失的IP包會使通話中斷。

  從影響VoWLAN的語音質量的主要因素可看出,提高語音質量要從縮短時延和減少丟包著手。VoWLAN采用了一些優化語音質量的新興IEEE標準,主要有IEEE 802.11e、IEEE 802.11r、IEEE 802.11i和IEEE 802.11k。這些優先協議規定,語音通信在通過Wi-Fi基礎架構時具有路徑選擇權,從而可將影響語音質量的丟包、時延和抖動減到最少。

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