隨著寬帶通信和Wi-Fi接入點(diǎn)的日益增多,以及VoIP的日益普及,兩種技術(shù)的融合近在咫尺。VoIP-over-Wi-Fi (VoWi-Fi)有希望成為進(jìn)一步推動(dòng)VoIP和寬帶普及的理想應(yīng)用。Infonetics的調(diào)查報(bào)告顯示,2004年出售的VoWi-Fi手機(jī)大約為11.3萬臺,這種較高的應(yīng)用比率將一直持續(xù)到2009年。
然而,為了使大眾能容易理解并采用VoWi-Fi,生產(chǎn)手機(jī)的OEM和ODM廠商還要克服許多技術(shù)障礙。例如,盡管新的標(biāo)準(zhǔn)(如802.11g)的傳輸速率已高達(dá)54 Mbits/s,然而目前許多已安裝Wi-Fi的熱點(diǎn)仍在運(yùn)行舊的802.11b標(biāo)準(zhǔn),其傳輸速率僅為11 Mbits/s。
根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)的共享特性,不同的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)率意味著必須考慮每個(gè)語音呼叫所需消耗的帶寬數(shù)量�？赡艽嬖诘膸捪拗谱詈檬峭ㄟ^選擇VoWi-Fi設(shè)備所支持的語音編解碼器來解決。此外,Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)中的帶寬問題促使我們需要提高Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)上及整個(gè)端對端網(wǎng)絡(luò)上的固有服務(wù)質(zhì)量(QoS)水平。
許多人把VoWi-Fi手機(jī)視為當(dāng)今無繩電話或歐洲數(shù)字無繩電信系統(tǒng)(DECT)電話的VoIP替代品。因此,用戶將期望有類似的待機(jī)、通話時(shí)間以及其他新功能。所以,電源管理和延長電池工作壽命的能力是任何VoWi-Fi設(shè)備的關(guān)鍵元素。
VoWi-Fi帶寬考慮/編解碼器選擇
當(dāng)拿每個(gè)VoIP通道所需的典型帶寬與大多數(shù)Wi-Fi接入點(diǎn)的可用帶寬比較時(shí),我們發(fā)現(xiàn)似乎沒有必要討論VoIP應(yīng)用的帶寬可用性。畢竟,即使是舊的802.11b標(biāo)準(zhǔn)也有11Mbit/s的傳輸速率。因?yàn)镚.711運(yùn)行在相對來說微不足道的64kbit/s速率,Wi-Fi帶寬似乎遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過VoIP編解碼器的最低要求。
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| 圖1：無DSP的VoWi-Fi架構(gòu)。 |
然而,請想一想爭取Wi-Fi頻段的應(yīng)用的巨大數(shù)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(shè)備到設(shè)備的數(shù)據(jù)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(rèn)為單次VoIP通話所需的帶寬與實(shí)際剩余帶寬之間的差異很巨大了。
VoIP設(shè)計(jì)為可在各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境(包括帶寬有限的網(wǎng)絡(luò))中使用,因此業(yè)界已開發(fā)出的技術(shù)可把標(biāo)準(zhǔn)電話信號壓縮為更有效的比特流。傳統(tǒng)的電路交換普通老式電話業(yè)務(wù)(POTS)以64 kbits/s的數(shù)據(jù)傳輸速率捕獲語音通話。這種稱為G.711的編碼方案實(shí)施簡單,而且本身與電路交換網(wǎng)絡(luò)兼容,因此它仍然被廣泛應(yīng)用于VoIP,以提供長話級話音。
為了更有效地利用網(wǎng)絡(luò)帶寬進(jìn)行語音傳輸,業(yè)界已開發(fā)出多種備選語音編解碼器。這些編解碼器如G.729、G.723.1和iLBC使用多種復(fù)雜的處理技術(shù)來壓縮捕獲到的語音流,這意味著可大大減少傳輸相同電話聲道所需的網(wǎng)絡(luò)帶寬。然而,把電話聲道壓縮成較小比特流的結(jié)果會(huì)對音質(zhì)造成或多或少的影響,并增加執(zhí)行編解碼器所需的處理能力。
利用當(dāng)今的通信設(shè)備已有的處理能力,業(yè)界已開發(fā)出多種技術(shù),以使VoIP通話比POTS網(wǎng)絡(luò)上的通話音效更好。其中,使用寬帶編解碼器的目的是為了提供比G.711保真度更高的語音復(fù)制。由于保真度較高,因此需要更多的帶寬來打包語音。在大多數(shù)情況下,寬帶編解碼器仍然比G.711消耗更少帶寬;然而,它們在DSP或CPU上執(zhí)行時(shí)所消耗的處理周期通常比G.711多很多。同樣地,需要平衡的因素包括可察覺的語音質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)帶寬消耗和處理器性能。
表1比較了各種常見VoIP編解碼器及其通常的數(shù)據(jù)傳輸速率和代表性的平均鑒定分?jǐn)?shù)(MOS)。MOS分?jǐn)?shù)是一種主觀衡量,分為1至5分,分?jǐn)?shù)越高,所察覺的業(yè)務(wù)質(zhì)量越好。
由于VoIP連接的兩端必須使用相同的編解碼器,因此VoWi-Fi手機(jī)必須在設(shè)備限制范圍內(nèi)及其運(yùn)行環(huán)境中提供種類盡可能多的編解碼器。當(dāng)今大多數(shù)支持VoIP的端點(diǎn)都支持G.711和G.729,而且越來越多設(shè)備提供其他窄帶編解碼器(如G.723.1)以及用于功能更豐富的設(shè)備的寬帶編解碼器(如G.722.2)。
VoWi-Fi的服務(wù)質(zhì)量
Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)本身是一個(gè)共享介質(zhì),使用此網(wǎng)絡(luò)的所有用戶對可用帶寬具有相同的使用權(quán)。隨著支持Wi-Fi的設(shè)備繼續(xù)增多,越來越多的端點(diǎn)爭奪這種日益減少的資源。對于許多把Wi-Fi用作通信網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù),接收或傳送數(shù)據(jù)中的周期性延遲不會(huì)導(dǎo)致可察覺的問題。然而,語音通信的實(shí)時(shí)性質(zhì),使擁擠的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生的延遲或中斷更加不可接受。
最初的 802.11規(guī)范對服務(wù)質(zhì)量沒有直接的規(guī)定;該協(xié)議設(shè)計(jì)為對訪問介質(zhì)的所有設(shè)備具有公平、相等的接入權(quán)。然而,由于Wi-Fi已取得發(fā)展,應(yīng)用范圍已擴(kuò)大,因此提高固有服務(wù)質(zhì)量水平的需要已變得很明顯。為滿足此需求,業(yè)界已開發(fā)出802.11e規(guī)范,其主要目標(biāo)是為Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)定義服務(wù)質(zhì)量。802.11e規(guī)范設(shè)計(jì)的其中一個(gè)主要特點(diǎn)是,它對各種不同類型的通信流采用不同的“優(yōu)先級別”。
通過為特定類型的通信流指定較高的優(yōu)先級,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以恰當(dāng)?shù)嘏帕泻凸芾砹髁?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(biāo)準(zhǔn)定義了四種接入類別,語音相關(guān)的通信流被指定為最高優(yōu)先級,而為視頻數(shù)據(jù)、盡力傳送型數(shù)據(jù)和后臺數(shù)據(jù)按遞減順序指定剩余的級別。像所有優(yōu)先級方案一樣,流量分類的工作交由應(yīng)用程序執(zhí)行,所有應(yīng)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。
此外,由于大多數(shù)VoIP通話不會(huì)在指定的當(dāng)?shù)豔i-Fi網(wǎng)絡(luò)中開始和終止,因此必須把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)為支持一致服務(wù)質(zhì)量的方案。以太網(wǎng)能夠攜帶優(yōu)先級信息,作為802.1p擴(kuò)展的一部分(現(xiàn)在包含在更新的802.1D規(guī)范中)。
此擴(kuò)展定義了八個(gè)優(yōu)先級,使以太網(wǎng)交換設(shè)備上可以有許多截然不同的隊(duì)列。同樣地,通過使用DiffServ或IntServ協(xié)議,在網(wǎng)絡(luò)層中可以有服務(wù)質(zhì)量保證。在設(shè)計(jì)可傳送VoIP話務(wù)的網(wǎng)絡(luò)時(shí),必須考慮如何解決端對端業(yè)務(wù)質(zhì)量的問題,以及在有線到無線網(wǎng)絡(luò)邊界如何轉(zhuǎn)換此服務(wù)質(zhì)量信息。在支持802.11e的Wi-Fi接入點(diǎn)中,必須把802.11e映射到802.1p(或DiffServ)服務(wù)質(zhì)量。
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| 表1：各種常見VoIP編解碼器及其通常的數(shù)據(jù)傳輸速率和代表性的平均鑒定分?jǐn)?shù)(MOS)之比較。 |
