新款无线网络标准VoIP详解(1)


无线网络标准VoIP介绍

随着WiFi标准的改善、802.11芯片体积不断减小而功能不断扩充，无线区域网络语音(VoWLAN)电话系统的可行性也逐渐提升。双频移动电话可使用WLAN连线提供可靠的屋内话音服务，而宽带电话服务则通过WLAN连结笔记电脑。另一方面，架构于WLAN的网络电话手机，由于只需一台WLAN基地站便能轻易支持多个手机，与具备低成本优势的传统无线电话机相比毫不逊色。

802.11标准建立了提供可靠、高性能的WiFi网络电话系统所需之基本机制。其中显着的例子为安全性(802.11i/WPA)与QoS(802.11e/Wi-Fi多媒体)。此外，诸如Atheros开放程序码的JumpStart for Wireless这类单键安全设定法，可让所有使用者即使在手机无法显示英文字母与数字的状况下，仍能快速设定WLAN网络电话手机的组态。

WLAN网络电话系统中其中一项尚未标准化的项目为轮询方法(polling method)。因此本文就现有的两种轮询方法，分别讨论其不同的优点和缺点，并且特别着墨于移动装置中最关键的要素──耗电量。

所有降低耗电量的方法，均必须尽可能让用户装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电量以支持此作法802.11芯片必须以睡眠模式的最低可能耗电量支持此种作法。例如，Atheros 的AR6000移动型射频单芯片(radio-on-a-chip mobile;ROCm)装置，实现了极低耗能量的睡眠模式，以及自动省电模式(Automatic Power-Save Delivery;APSD)技术。ROCm同时提供绝佳的性能，能启用高速传输以缩短发送/接收的时间，而芯片上的嵌入式处理器之自给式驱动程序，可分摊处理主机处理器上的经常性的网络维护操作。通过以上的做法与其他省电策略，ROCm芯片能改善WLAN操作的耗电效率，效果可比传统WLAN芯片的高达六倍，因此能改善电池寿命。现时可实现各种VoIP应用的新一代802.11装置，就包含这类的芯片。

将语音导入WLAN

802.11 WLAN可利用高性能的元件以提供可靠的整体性能，然而，此媒体的特性在处理语音流量时，仍面对相当严苛的挑战。由于WLAN使用免执照频谱，因此必须容忍来自不同外部装置与其他WLAN的大量干扰。此外，如同其他IP网络，WLAN并不支持同步操作(synchronous operation)。因此，通常无法在微秒级下做预测。由于VoIP是以固定时间间隔产生VoIP封包(即讯框)的固定数码速率(CBR)应用，因此WLAN的CSMA竞争法明显缺乏中央同步时序(centralized synchronous timing)。
此现象与移动电话系统所实作的标准电话机制形成更大的对比。移动电话系统使用授权频谱与小心规划的基地站部署，务求将无线电干扰减至最低。移动电话系统从电话到骨干线路都保持同步，于是能掌握微秒层级的时序而且永不偏离，也因此能预知容量的大小，且容量提供给单一类别服务设计应用:语音。

这些移动电话系统的特性令它能轻易符合ITU-T建议的G.114标准，此标准指定端点对端点延迟预算不得大于150微秒。由于移动电话系统整体的架构采用可决定的方式应用时脉语音封包，因此不需因为要确保低延迟，而对语音封包以特殊的服务品质(QoS)机制排定优先顺序。移动电话系统利用现有时槽、多工与语音服务管理加入资料服务。

WLAN则刚好相反，语音服务必须借助于原本针对资料而设计的功能。WLAN仅能用到端点对端点延迟预算150微秒的一部份，如果两端都使用WLAN进行对话，那么延迟预算还要更进一步缩限。此外，若语音封包必须跨越网际网络或忙碌的企业网络，那么封包将无法避免延迟抵达，有时甚至无法抵达。迟到的封包可能成群抵达。

只要使用过旧式转码器在网际网络或通用WLAN中以语音通信的人，都会熟悉这些问题。建立高品质VoWLAN的作法之一是改变WLAN以符合传统编码器的需要。事实上，无论是全时或分时，专属实作均显示802.11 MAC可改变为使用同步、时槽式的TDMA作法;此作法能有效解决以WLAN传输话音问题，不过这类系统通常与现有的WiFi装置与网络不相容。

虽然完全同步的网络颇具吸引力，但缺乏严格同步却也正是802.11的主要强项。这些年来，我们可在以太网络和ATM网络之间的竞争中看到这类IP网络的优点。当可靠而具适应式(够好)之通道存取对上严格时(完美)序式作法时，够令人满意的作法通常因更具多样性而比受欢迎。

在设计VoWLAN系统时避免使用同步作法的另一个原因，是这些系统并非在封闭环境下运作。使用WLAN传输语音的主要卖点，是让双模移动电话与其他语音装置能利用现有的WLAN基础结构。


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