淺談VoWiFi面臨的挑戰與發(fā)展前景
2007/08/17
VoWiFi迅速發(fā)展
近來(lái)，各類(lèi)寬帶服務(wù)提供商開(kāi)始越來(lái)越多地向自己的用戶(hù)提供VoIP服務(wù)，其中包括普通消費者和企業(yè)用戶(hù)。如果說(shuō)以前提供這樣的服務(wù)是在嘗試和試點(diǎn)的過(guò)程，那么現在已經(jīng)開(kāi)始了真正的加速前進(jìn)。另一方面網(wǎng)絡(luò )與傳統語(yǔ)音服務(wù)提供商之間的整合和收購逐漸完成，這種加速的趨勢將被保持，甚至還會(huì )越來(lái)越快，許多寬帶服務(wù)現在正越來(lái)越多地圍繞VoIP建設進(jìn)行。隨著(zhù)寬帶通信和Wi-Fi接入點(diǎn)的日益增多，以及VoIP的日益普及，網(wǎng)絡(luò )融合的下一步就是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)與VoIP的融合，即VoIP-over-Wi-Fi（簡(jiǎn)稱(chēng)VoWiFi）。
Infonetics的調查報告顯示，2004年出售的VoWiFi電話(huà)大約為11.3萬(wàn)臺，這種較高的應用比率將一直持續。到2009年，全球VoWiFi電話(huà)的銷(xiāo)售額將達到37億美元。VoWiFi電話(huà)技術(shù)應用最廣的領(lǐng)域就是那些擁有較多移動(dòng)辦公員工的企業(yè)，比如在醫院和工廠(chǎng)工作的人員，各類(lèi)銷(xiāo)售人員等。
VoWiFi的優(yōu)勢
VoWiFi的最大優(yōu)勢在于話(huà)費低廉，尤其是與傳統的蜂窩電話(huà)技術(shù)相比。在很多地區，Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)很普及了，而那些目前沒(méi)有Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )的企業(yè)也可以以低廉的成本很快地部署一套Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )。人們可以在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )覆蓋到的任何地點(diǎn)使用IP電話(huà)，而且VoIP電話(huà)的通話(huà)質(zhì)量正在快速提升，在很多地方，VoWiFi電話(huà)的質(zhì)量已經(jīng)達到或超過(guò)了普通手機的通話(huà)質(zhì)量。
VoWiFi/GSM雙模手機
很多技術(shù)分析人士都認為，VoWiFi的下一波功能將主要集中在雙模手機上，即手機擁有Wi-Fi IP電話(huà)功能和普通蜂窩電話(huà)功能。當用戶(hù)位于家中、辦公室或公共Wi-Fi熱點(diǎn)區域，可以使用Wi-Fi IP電話(huà)功能進(jìn)行通話(huà)，而在沒(méi)有Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )的地區，則可以使用傳統的蜂窩網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通話(huà)。不論采用哪種網(wǎng)絡(luò )，用戶(hù)的手機號碼是唯一的。由于通過(guò)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )撥打IP電話(huà)的費用要低于現有的固定電話(huà)，因此未來(lái)這種電話(huà)很可能會(huì )取代大部分用戶(hù)目前使用的固定電話(huà)。下圖為GUPP公司最新推出的VoWiFi/GSM雙模Linux智能手機PHREEDOM
GUPP公司PHREEDOM手機基于VoWifi/GSM雙模的手機可以讓用戶(hù)自由選擇網(wǎng)絡(luò )。除了正常的GSM網(wǎng)絡(luò )之外，在有WiFi覆蓋的地方，用戶(hù)便可以使用WiFi網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通話(huà)，從而節約話(huà)費。在WiFi環(huán)境中，它還也可以進(jìn)行網(wǎng)頁(yè)瀏覽、郵件收發(fā)、數據下載等操作。
VoWiFi面臨的挑戰
VoWiFi的概念相當不錯：將價(jià)格低廉的VoIP技術(shù)與靈活的無(wú)線(xiàn)技術(shù)相結合。從低成本需求以及移動(dòng)性需求的技術(shù)趨勢看，VoWiFi技術(shù)的出現完全符合邏輯。但是在實(shí)際應用中，VoWiFi技術(shù)還存在4個(gè)主要障礙。
1.VoWiFi的帶寬問(wèn)題
當拿每個(gè)VoIP通道所需的典型帶寬與大多數Wi-Fi接入點(diǎn)的可用帶寬比較時(shí)，我們發(fā)現似乎沒(méi)有必要討論VoIP應用的帶寬可用性。畢竟，即使是舊的802.11b標準也有11Mbit/s的傳輸速率。因為G.711（VoIP編解碼器）運行在相對來(lái)說(shuō)微不足道的64kbit/s速率，Wi-Fi帶寬似乎遠遠超過(guò)VoIP編解碼器的最低要求。
然而，請想一想爭取Wi-Fi頻段的應用的巨大數量：家庭媒體服務(wù)器的流式MP3音頻、多玩家游戲、網(wǎng)上沖浪和其他設備到設備的數據傳輸，再想一想會(huì )迅速把連接速率從11 Mbits/s下降為5.5、2甚至1 Mbits/s的各種環(huán)境因素；這樣，你就不會(huì )再認為單次VoIP通話(huà)所需的帶寬與實(shí)際剩余帶寬之間的差異很巨大了。
2.VoWiFi可靠性問(wèn)題
大部分對于電腦和數據網(wǎng)絡(luò )偶爾出現的死機或者延遲等情況，都有一定的容忍能力。人們不需要即時(shí)收到電子郵件，就算網(wǎng)絡(luò )延遲讓郵件遲到了幾分鐘甚至幾小時(shí)，對于大部分人來(lái)說(shuō)，這也不是什么嚴重問(wèn)題。
而在語(yǔ)音通信領(lǐng)域，公眾交換電話(huà)網(wǎng)絡(luò )（PSTN）已經(jīng)把人們寵壞了。人們希望電話(huà)可以隨時(shí)使用。人們希望高質(zhì)量的語(yǔ)音通信。而且人們希望電話(huà)線(xiàn)路能夠時(shí)時(shí)保持暢通，只有在通話(huà)雙方掛斷電話(huà)時(shí)，線(xiàn)路才會(huì )斷開(kāi)。
可靠性問(wèn)題是很多企業(yè)沒(méi)有馬上采用VoIP電話(huà)的一個(gè)重要因素。由于語(yǔ)音通信是一個(gè)實(shí)時(shí)的應用，與普通的數據應用相比，VoIP對于網(wǎng)絡(luò )中出現的數據包丟失或者其他網(wǎng)絡(luò )問(wèn)題是非常敏感的。
而將VoIP應用到無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，無(wú)疑會(huì )增加網(wǎng)絡(luò )的不穩定因素，使得VoIP的可靠性進(jìn)一步受到影響。各種電波干擾，頻段限制、信號衰落以及其他各種因素，都會(huì )導致VoWiFi電話(huà)在通話(huà)過(guò)程中突然中斷或受到干擾。VoWiFi連接的通話(huà)質(zhì)量和性能與網(wǎng)絡(luò )帶寬、 QoS設置或設備（如手機或網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器）都有關(guān)系。
3.VoWiFi安全問(wèn)題
對無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )安全性的擔心是很多企業(yè)拒絕使用802.11網(wǎng)絡(luò )的主要原因，而這種安全問(wèn)題對于VoIP來(lái)說(shuō)，風(fēng)險性并不比其它通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸數據的應用程序低。由于無(wú)線(xiàn)VoIP是通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波傳送的，因此很容易在傳輸過(guò)程中被入侵者或黑客截獲。如果對VoWiFi系統中不增強對安全的鑒權和對數據的保密，將會(huì )對系統造成很大的威脅，VoWiFi潛在的威脅和存在的攻擊的方式主要有：竊聽(tīng)（Eavesdropping）和嗅探（Sniffing）VoIP呼叫，中間人（Man in the Middle）攻擊，拒絕服務(wù)（Denial of Service）攻擊，呼叫中斷（Call Interruption）和建立錯誤呼叫等。
4.VoWiFi的電池壽命問(wèn)題
阻礙VoWiFi手機迅速普及的一個(gè)重要因素可能是電池壽命。許多第一代設備的待機時(shí)間比大多數便攜式電話(huà)的通話(huà)時(shí)間還要短。顯然，要使VoWiFi手機為消費者所廣泛采用，這些設備的電池壽命必須能夠比得上目前的便攜式、無(wú)繩或DECT電話(huà)的電池壽命。更復雜的問(wèn)題是，用戶(hù)已習慣便攜式電話(huà)的小體積，這就在設備可使用的電池大小方面對OEM或ODM設置了限制。
設備中的WiFi組件是VoWiFi手機中消耗最多電池電量的組件之一。雖然新一代WiFi芯片的耗電量將大大減少，但VoWiFi手機中許多其他器件要共享有限的電量。例如，傳統的DSP設計需要多個(gè)處理器或系統級芯片器件來(lái)執行所有的VoIP功能。
在這些設計中，一般的人機界面(MMI)以及VoIP通話(huà)控制功能使用傳統的應用處理器(ARM、MIPS等)，而DSP則用于語(yǔ)音到數據包到語(yǔ)音的轉換。此方法在便攜設備的設計中暴露出很多缺點(diǎn)。
最后，使用分立的應用處理器和DSP(不管是作為獨立組件還是作為系統級芯片的核心)會(huì )導致更大的物理封裝，從而減少了產(chǎn)品中較大電池的可用內部面積。此外，整個(gè)系統中組件的增多會(huì )增加設備的整體電量消耗。
VoWi-Fi的前景
對于VoWiFi面臨4種的挑戰，業(yè)界已經(jīng)想出了一系列的解決方法。
1.為了更有效地利用網(wǎng)絡(luò )帶寬進(jìn)行語(yǔ)音傳輸，業(yè)界已開(kāi)發(fā)出多種備選語(yǔ)音編解碼器。這些編解碼器如G.729、G.723.1和iLBC使用多種復雜的處理技術(shù)來(lái)壓縮捕獲到的語(yǔ)音流，這意味著(zhù)可大大減少傳輸相同電話(huà)聲道所需的網(wǎng)絡(luò )帶寬。
2.802.11規范對服務(wù)質(zhì)量沒(méi)有直接的規定，該協(xié)議設計為對訪(fǎng)問(wèn)介質(zhì)的所有設備具有公平、相等的接入權。然而，由于Wi-Fi已取得發(fā)展，應用范圍已擴大，因此提高固有服務(wù)質(zhì)量水平的需要已變得很明顯。為滿(mǎn)足此需求，業(yè)界已開(kāi)發(fā)出802.11e規范，其主要目標是為Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )定義服務(wù)質(zhì)量。802.11e規范設計的其中一個(gè)主要特點(diǎn)是，它對各種不同類(lèi)型的通信流采用不同的“優(yōu)先級別”。
通過(guò)為特定類(lèi)型的通信流指定較高的優(yōu)先級，網(wǎng)絡(luò )設備可以恰當地排列和管理流量，以在網(wǎng)絡(luò )擁擠的情況下傳送更高優(yōu)先級的通信流。802.11e標準定義了四種接入類(lèi)別，語(yǔ)音相關(guān)的通信流被指定為最高優(yōu)先級，而為視頻數據、盡力傳送型數據和后臺數據按遞減順序指定剩余的級別。像所有優(yōu)先級方案一樣，流量分類(lèi)的工作交由應用程序執行，所有應用程序都必須“公平”地對待優(yōu)先級排序方案，以在網(wǎng)絡(luò )層上發(fā)揮作用。
3.安全性通過(guò)Wi-Fi安全措施(WEP或WPA)組合，并利用電話(huà)與服務(wù)提供商的Softswitch或網(wǎng)關(guān)間的IecV連接來(lái)處理—從而為提供者(認證和呼叫控制數據)和用戶(hù)(語(yǔ)音包安全性)提供了安全。
4.有一種技術(shù)可改善VoWi-Fi設備電量消耗，即充分利用“無(wú)DSP”設計方法，在這種設計中，語(yǔ)音處理是在應用處理器中進(jìn)行的。隨著(zhù)用于便攜式用途的通用應用處理器的發(fā)展，它們已有足夠的處理能力執行需進(jìn)行大量計算的工作(如語(yǔ)音處理)以及其他的一般應用功能。在應用處理器上執行語(yǔ)音處理功能以及去掉DSP，可直接實(shí)現節能和減少物理封裝體積。
無(wú)DSP的VoWi-Fi架構
雖然部署VoWiFi電話(huà)面臨許多挑戰，但適當地合并考慮以下因素可輕易克服這些挑戰：選擇VoIP編解碼器以獲得適當的帶寬并實(shí)現質(zhì)量最優(yōu)化、使用支持802.11e的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )以確保語(yǔ)音話(huà)務(wù)的優(yōu)先級以及使用無(wú)DSP架構以延長(cháng)VoWi-Fi手機的電池壽命。
如果部署和使用得當，VoWiFi電話(huà)將成為傳統蜂窩電話(huà)以及有線(xiàn)VoIP電話(huà)的強有力競爭對手。世界上主要的VoIP運營(yíng)商都已經(jīng)開(kāi)始向無(wú)線(xiàn)VoIP電話(huà)市場(chǎng)前進(jìn)。比如Skype就已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了可以用于Windows Mobile移動(dòng)設備上的電話(huà)軟件。相信VoWiFi電話(huà)將會(huì )很快的在我們生活中普及起來(lái)，我們不妨拭目以待。
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