首頁(yè)>>>技術(shù)>>>VoIP

VoWLAN中輪詢(xún)方法的探討

2007/03/07

無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )標準VoIP介紹

　　隨著(zhù)WiFi標準的改善、802.11芯片體積不斷減小而功能不斷擴充，無(wú)線(xiàn)區域網(wǎng)絡(luò )語(yǔ)音（VoWLAN）電話(huà)系統的可行性也逐漸提升。

　　雙頻移動(dòng)電話(huà)可使用WLAN連線(xiàn)提供可靠的屋內話(huà)音服務(wù)，而寬帶電話(huà)服務(wù)則通過(guò)WLAN連結筆記電腦。另一方面，架構于WLAN的網(wǎng)絡(luò )電話(huà)手機，由于只需一臺WLAN基地站便能輕易支持多個(gè)手機，與具備低成本優(yōu)勢的傳統無(wú)線(xiàn)電話(huà)機相比毫不遜色。

　　802.11標準建立了提供可靠、高性能的WiFi網(wǎng)絡(luò )電話(huà)系統所需之基本機制。其中顯著(zhù)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(kāi)放程序碼的JumpStart for Wireless這類(lèi)單鍵安全設定法，可讓所有使用者即使在手機無(wú)法顯示英文字母與數字的狀況下，仍能快速設定WLAN網(wǎng)絡(luò )電話(huà)手機的組態(tài)。

　　WLAN網(wǎng)絡(luò )電話(huà)系統中其中一項尚未標準化的項目為輪詢(xún)方法（polling method）。因此本文就現有的兩種輪詢(xún)方法，分別討論其不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，并且特別著(zhù)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(hù)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動(dòng)程序，可分攤處理主機處理器上的經(jīng)常性的網(wǎng)絡(luò )維護操作。通過(guò)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(shí)可實(shí)現各種VoIP應用的新一代802.11裝置，就包含這類(lèi)的芯片。

將語(yǔ)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(yǔ)音流量時(shí)，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(lái)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(wú)法在微秒級下做預測。由于VoIP是以固定時(shí)間間隔產(chǎn)生VoIP封包（即訊框）的固定數碼速率（CBR）應用，因此 WLAN的CSMA競爭法明顯缺乏中央同步時(shí)序（centralized synchronous timing）。

　　此現象與移動(dòng)電話(huà)系統所實(shí)作的標準電話(huà)機制形成更大的對比。移動(dòng)電話(huà)系統使用授權頻譜與小心規劃的基地站部署，務(wù)求將無(wú)線(xiàn)電干擾減至最低。移動(dòng)電話(huà)系統從電話(huà)到骨干線(xiàn)路都保持同步，于是能掌握微秒層級的時(shí)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(lèi)別服務(wù)設計應用：語(yǔ)音。

　　這些移動(dòng)電話(huà)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(diǎn)對端點(diǎn)延遲預算不得大于150微秒。由于移動(dòng)電話(huà)系統整體的架構采用可決定的方式應用時(shí)脈語(yǔ)音封包，因此不需因為要確保低延遲，而對語(yǔ)音封包以特殊的服務(wù)品質(zhì)（QoS）機制排定優(yōu)先順序。移動(dòng)電話(huà)系統利用現有時(shí)槽、多工與語(yǔ)音服務(wù)管理加入資料服務(wù)。

　　WLAN則剛好相反，語(yǔ)音服務(wù)必須借助于原本針對資料而設計的功能。WLAN僅能用到端點(diǎn)對端點(diǎn)延遲預算150微秒的一部份，如果兩端都使用WLAN進(jìn)行對話(huà)，那么延遲預算還要更進(jìn)一步縮限。此外，若語(yǔ)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(wú)法避免延遲抵達，有時(shí)甚至無(wú)法抵達。遲到的封包可能成群抵達。

　　只要使用過(guò)舊式轉碼器在網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò )或通用 WLAN中以語(yǔ)音通信的人，都會(huì )熟悉這些問(wèn)題。建立高品質(zhì)VoWLAN的作法之一是改變WLAN以符合傳統編碼器的需要。事實(shí)上，無(wú)論是全時(shí)或分時(shí)，專(zhuān)屬實(shí)作均顯示802.11 MAC可改變?yōu)槭褂猛健r(shí)槽式的TDMA作法；此作法能有效解決以WLAN傳輸話(huà)音問(wèn)題，不過(guò)這類(lèi)系統通常與現有的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，但缺乏嚴格同步卻也正是802.11的主要強項。這些年來(lái)，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(lèi)IP 網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)點(diǎn)。當可靠而具適應式（夠好）之通道存取對上嚴格時(shí)（完美）序式作法時(shí)，夠令人滿(mǎn)意的作法通常因更具多樣性而比受歡迎。

　　在設計VoWLAN系統時(shí)避免使用同步作法的另一個(gè)原因，是這些系統并非在封閉環(huán)境下運作。使用WLAN傳輸語(yǔ)音的主要賣(mài)點(diǎn)，是讓雙模移動(dòng)電話(huà)與其他語(yǔ)音裝置能利用現有的WLAN基礎結構。

低攻耗、高性能

　　為了提供我們的客戶(hù)更良好的服務(wù)，所有的華碩技術(shù)支援工程師都接受過(guò)嚴格的技術(shù)訓練與客戶(hù)服務(wù)訓練，以提供您更迅速可靠的服務(wù)。

　　只要是華碩筆記本電腦的用戶(hù)，對於產(chǎn)品有任何的問(wèn)題，都能夠利用該客服專(zhuān)線(xiàn)與華碩客服人員聯(lián)系，享受最優(yōu)質(zhì)、最　　改善現有802.11基礎結構的方法之一，是利用針對網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò )應用而開(kāi)發(fā)的比新語(yǔ)音解碼器。這些解碼器大幅簡(jiǎn)化VoWLAN的設計。效率不彰的網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò )電話(huà)環(huán)境，促成解碼器的開(kāi)發(fā)，能以極低位的速度達到良好的語(yǔ)音品質(zhì)。

　　例如：廣受歡迎的Skype網(wǎng)絡(luò )電話(huà)系統核心之iLBC解碼器，能提供相當于高端ITU G.729解碼器的特性；ITU解碼器只以8kbps，能提供公用電話(huà)般的語(yǔ)音品質(zhì)；而來(lái)自Global IP Sound的iLBC解碼器，所需的位速率稍高-13.3kbps.Global IP Sound稱(chēng)他們的編碼器語(yǔ)音品質(zhì)優(yōu)于PSTN，而且能忍受高達30%的封包損失。網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò )工程研究團隊（Internet Engineering Task Force；IETF）已對此解碼器制定標準。CAbleLabs應用于多媒體終端配接器與媒體閘道的PacketCable影音解碼器規格以被指定其為必要的解碼器。

　　有了此類(lèi)解碼器，必要的VoWLAN語(yǔ)音品質(zhì)就更易于實(shí)現，而且也能解決網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò )所造成的延遲與抖動(dòng)現象，故此特別適合如802.11這種非同步開(kāi)放系統使用。既然解碼器如此靈活，為何還要發(fā)展復雜的時(shí)序與同步方法呢？

挑戰耗電量

　　盡管現今的解碼器如此靈活，時(shí)序仍然是十分重要的，因為它對耗電量影響重大。移動(dòng)電話(huà)系統的同步特性，使它能輕易而直接地實(shí)現手機睡眠/喚醒排程。手機能在封包之間知道能安全地進(jìn)入睡眠模式。然而，802.11的裝置就永遠不知道何時(shí)可能接收突發(fā)的流量，或因其他理由而必須回應存取點(diǎn)。

　　雖然移動(dòng)電話(huà)與VoWLAN系統之間有此差異，后者還是必須讓它的電池壽命能媲美移動(dòng)電話(huà)手機。雙模移動(dòng)電話(huà)手機的兩種類(lèi)型功能都使用同一顆電池，因此勢必會(huì )互相比比。

　　說(shuō)到這里，我們不禁又會(huì )想令WLAN同步操作。若存取點(diǎn)知道手機于何時(shí)進(jìn)入睡眠模式，只在它準備好時(shí)進(jìn)行傳輸，此時(shí)手機就可類(lèi)似移動(dòng)電話(huà)，定期進(jìn)入睡眠模式。存取點(diǎn)不必在VoIP訊框抵達時(shí)立刻傳輸至手機，必要時(shí)可先將這些訊框置于緩沖區。

　　目前有兩種操作模式，能以足夠的同步在802.11 WLAN中實(shí)作良好的省電時(shí)序技術(shù)，因此不需完全同步操作。這些模式包括以‘混合控制功能(Hybrid Control Function;HCF)’控制的通道存取(HCF Controlled Channel Access;HCCA)以及增強分散式通道存取(Enhanced Distributed Channel Access;EDCA)。此兩種模式都是IEEE 802.11e標準當中，服務(wù)品質(zhì)(QoS)規定的一環(huán)，而兩者皆可用于發(fā)展中的省電傳訊方法，于存取點(diǎn)和站臺之間以同步固定數碼速率傳輸，而不需對整個(gè) WLAN進(jìn)行同步。

以HCCA進(jìn)行同步

　　HCCA模式就如同N-body同步機制，由存取點(diǎn)為N個(gè)站臺設定CBR輪詢(xún)排程。盡管典型的802.11系統無(wú)規律性，站臺還是盡可能地按排程同步。將這樣的配置描述為N-body系統是相當合理的，因為對輪詢(xún)排程上任一站的時(shí)序干擾，都會(huì )影響到其他N-1個(gè)站的時(shí)序。

　　當AP通過(guò)流量規格(TSPEC)接收到來(lái)自站臺的CBR要求時(shí)，HCCA機制便發(fā)揮作用，然后AP與該站進(jìn)行CBR排程的通信。一旦AP接受站臺作為輪詢(xún)的用戶(hù)，此站臺通常會(huì )進(jìn)入睡眠狀態(tài)，直到來(lái)自 AP預期的下行輪詢(xún)或輪詢(xún)加VoIP訊框抵達為止(圖一)。在規定的時(shí)間內(架構于OFDM的802.11a/g為9μs，802.11b則會(huì )更久)，站臺以上行VoIP資料(或QoS-NULL)訊框回應。若站臺發(fā)送上行資料，AP就以ACK回應。

　　要知道此機制的耗電效率，讓我們先考慮站臺需保持喚醒狀態(tài)的時(shí)間比例。HCCA機制如需正確運作，在A(yíng)P的下行輪詢(xún)前，站臺必須從睡眠模式中喚醒。根據硬件設計而定，喚醒的程序約需0.1到1.0微秒。然后站臺必須等到下行輪詢(xún)抵達，而輪詢(xún)可能在站臺預期的抵達時(shí)間到時(shí)仍未抵達。不同的原因如干擾、通道上長(cháng)持續時(shí)間的訊框、AP中內部排程沖突(輪詢(xún)其他站臺)、更高優(yōu)先順序的操作(AP必須傳輸一Beacon)、前一訊框超出預期的交換時(shí)間或是AP與站臺之間的相對時(shí)脈偏移，均會(huì )造成延遲。不過(guò)一旦下行輪詢(xún)抵達，排程就會(huì )變得可預測。根據所選的解碼器與PHY速率，上行/下行訊框交換應在不到1微秒的時(shí)間內發(fā)生。

HCCA的固定位率排程

　　在HCCA機制中，時(shí)序的不確定性主要來(lái)自CBR輪詢(xún)排程的延遲、失敗后可能的重試以及使用可變PHY速率時(shí)，造成傳輸時(shí)間的變化。根據這些不確定性，站臺喚醒時(shí)間的約為2～5微秒。以20微秒的解碼器周期，此喚醒睡眠比所達成之效率比值為75%以上。

　　存取站可實(shí)作802.11e標準中指定的HCCA操作模式，提供可預測時(shí)間的VoIP輪詢(xún)排程，以在WLAN站臺能以睡眠模式減少耗電量時(shí)進(jìn)行管理。

　　假設平均通話(huà)時(shí)間約為100秒(以移動(dòng)電話(huà)系統平均而言)而AP同時(shí)提供20通電話(huà)應用，WLAN可能每5秒就必須執行通話(huà)設定/解除。即使在各站臺經(jīng)常進(jìn)入與離開(kāi)輪詢(xún)清單的狀況下，AP仍必須與每個(gè)站臺維持已發(fā)布的CBR排程。因此，AP也必須維持固定時(shí)槽的排程。

　　這里所說(shuō)的時(shí)槽，為針對特定站臺之輪詢(xún)訊框交換序列而指定的通道時(shí)段。除非所有訊框都使用相同的PHY速率，使每次交換都占用相同的通道時(shí)間量，否則時(shí)槽的持續時(shí)間也會(huì )隨之變化。在時(shí)槽持續時(shí)間變化的情況下，無(wú)法達成效率佳的省電同步。

　　可選擇的方法之一，是讓所有站臺都以固定的PHY速度(6Mbps)操作，一次性避免不同持續時(shí)間造成的問(wèn)題。盡管此選項會(huì )浪費許多潛在的網(wǎng)絡(luò )容量，但覆蓋范圍卻極佳而且容量良好，能容納約15個(gè)站臺。

　　若希望在使用不同PHY速率時(shí)也能降低耗電量，AP設計師可選擇另外兩種方法。其中一個(gè)方法是變更排程，令AP能可靠地與每個(gè)相關(guān)站臺通信。此作法會(huì )導致額外的負擔與可靠性的問(wèn)題。至于另一個(gè)方法，則是讓AP利用每個(gè)時(shí)槽中未使用的時(shí)間中傳輸，如此非輪詢(xún)站臺就不會(huì )以Wi-Fi封包填入空置的空中。此作法可維持同步排程。

　　輪詢(xún)排程面臨更嚴峻的挑戰，是它必須支持使用不同解碼器間隔時(shí)間的各種手機。在此狀況下，通常所建立的輪詢(xún)排程，經(jīng)常發(fā)生CBR用戶(hù)間的時(shí)序沖突。先前所估算的75%最低效率，并未將這種排程沖突列入考慮，這也會(huì )消耗部份站臺睡眠時(shí)間預算。

　　理想的HCCA排程，也會(huì )因偶爾需發(fā)送多份下行VoIP訊框至站臺而受到干擾。當封包因網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò )或路由佇列行為而成群抵達AP時(shí)，就需要多份訊框。除非所有概念時(shí)槽都有足夠的額外時(shí)間預算，否則多份下行訊框會(huì )延遲CBR排程。若需上行重新傳輸時(shí)，也會(huì )發(fā)生此類(lèi)排程延遲。為所有站臺在每個(gè)時(shí)槽都保留額外的時(shí)槽時(shí)間是一種浪費通道時(shí)間的作法，因此排程延遲通常會(huì )以延長(cháng)所有受影響的下行站臺之開(kāi)機時(shí)間加以解決。

　　通常工程師會(huì )把AP組態(tài)設定為避免長(cháng)期猝發(fā)或其他可能增加CBR排程延遲的情況發(fā)生。此組態(tài)對HCCA與EDCA同樣適用。

HCCA的簡(jiǎn)單、便利性能

　　HCCA 輪詢(xún)的時(shí)序相互依賴(lài)性與另一種802.11e操作模式EDCA所應用的省電法時(shí)序獨立形成對比。在HCCA中，AP管理所有時(shí)序并解決所有排程沖突。而在 EDCA中，所有站臺自行管理其時(shí)序(因此時(shí)序管理為分散式)，排程沖突則在空中以通道存取協(xié)定解決。

　　因此，EDCA站臺不像HCCA的站臺必須卑微地配合AP之輪詢(xún)排程，EDCA站臺可使用非排程APSD(Unscheduled APSD;UPSD)的特殊省電模式操作。此模式以站臺和AP之間的信號交握開(kāi)始，因此AP知道站臺將進(jìn)入睡眠模式，直到站臺準備好傳輸VoIP訊框為止 (圖二)。

　　站臺的喚醒程序可在無(wú)排程延遲、輪詢(xún)等待或因其他站臺或沖突排程而造成的時(shí)序效應下發(fā)生。站臺喚醒并以可使用的最高優(yōu)先順序參數傳輸VoIP訊框。上行訊框通常在小于2微秒的耗電量延遲下啟動(dòng)。然后AP以ACK回應上行訊框。若有必要，站臺可重新傳輸并且保持在喚醒狀態(tài)，直到AP發(fā)送一VoIP訊框或null指示(表示無(wú)可用VoIP封包可傳送)。傳統的AP硬件之AP回應時(shí)間小于100?s，而改良后還可能縮短回應時(shí)間。

　　由于一次性為一站臺管理時(shí)序，遠比解決HCCA的N-body同步問(wèn)題簡(jiǎn)單得多，因此在現成的AP上新增EDCA功能，也相對容易許多。此外，EDCA如同HCCA機制，在20-ms CBR的狀況下，可達到大致相同的75%省電效率。使用30-ms CBR間隔時(shí)間則可改善效率約83%。

　　802.11技術(shù)的改良勢必將網(wǎng)絡(luò )電話(huà)、網(wǎng)絡(luò )電話(huà)加資料、視頻加資料、網(wǎng)絡(luò )電話(huà)加視頻加資料等應用帶入主流。盡管802.11標準并未涵蓋所有網(wǎng)絡(luò )電話(huà)服務(wù)的各個(gè)層面，但仍有相當重要的標準。特別是HCCA與EDCA都能提供在相同無(wú)線(xiàn)通道中支持語(yǔ)音加資料的方法，同時(shí)能優(yōu)化手機電池壽命。



　　HCCA之外的選擇為EDCA操作模式，同樣也在802.11e中制定。EDCA可使用非排程自動(dòng)省電模式(Unscheduled Automatic Power-Save Delivery;UPSD)機制，由站臺管理省電輪詢(xún)排程而不是由存取點(diǎn)(AP)管理。

C114網(wǎng)


相關(guān)鏈接:
適應企業(yè)需要 思科統一通訊軟件增加移動(dòng)功能 2007-03-07
體驗無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )VoIP的優(yōu)缺點(diǎn) 2007-03-06
VoIP復雜性阻礙其在SMB中的應用 2007-03-02
2007年 應該主動(dòng)出擊企業(yè)VOIP市場(chǎng) 2007-03-01
網(wǎng)絡(luò )電話(huà)：先規范？先發(fā)展？ 2007-02-28

分類(lèi)信息:        
亚洲精品网站在线观看不卡无广告,国产a不卡片精品免费观看,欧美亚洲一区二区三区在线,国产一区二区三区日韩 抚松县| 建平县| 淮北市| 无锡市| 玉屏| 商洛市| 玛沁县| 古丈县| 湘阴县| 西青区| 昭平县| 北海市| 中西区| 闽侯县| 白银市| 塘沽区| 中西区| 黔东| 金昌市| 八宿县| 孟连| 乐昌市| 凯里市| 资源县| 克东县| 邮箱| 凤翔县| 济宁市| 抚远县| 兴仁县| 根河市| 会泽县| 揭阳市| 凌源市| 桃江县| 松江区| 赤壁市| 东丽区| 抚宁县| 沁水县| 海安县| http://444 http://444 http://444 http://444 http://444 http://444