无线世界 有声有色

1/1/2008来源:无线技术人气:3240


  各种融合应用,尤其是语音应用在无线网络上的迅猛发展,让我们看到了无线网络的巨大潜力。对于企业WLAN来说,融合应用更是提升生产力的最有效手段之一。
  
  用户在拿WLAN干什么?来自In-Stat最新的调查表明,人们对组合蜂窝和WLAN技术的Voip手机的爱好正在“以狂热的速度”增加。860位调查回答者中有84.6%的人至少对使用VoWLAN/蜂窝手机的前景有点感爱好,50%的人对这种电话非常或极其感爱好。随着WLAN为越来越多的人所接受,Wi-Fi上的融合应用也将为人们广为接受,不过,必须首先解决VoIP存在的潜在问题。
  
  目前无线融合应用引起了企业的强烈关注,可以想像,在相关QoS和漫游标准进一步完善之后,企业会进入实质应用阶段。
  
  无线融合 “强烈”关注
  
  随着有远见的企业淘汰传统PBX向VoIP基础设施迁移,一些更勇敢的用户开始寻求更加自由的语音实现方式——即WLAN语音(VoWLAN)。
  
  纽约州法院系统就是使用VoWLAN的用户之一。在纽约一些区法院中,部署了几十部WLAN IP电话供法院官员和其他人员使用。这些人员利用WLAN IP电话作为标准短波无线电话的补充语音通信设备。该法院系统的无线电话曾在其信号频带与警察和应急部门使用的其他无线电频率发生冲突时碰到过传输问题。而这些部门很多都设在法院四周。此外,许多法院建筑结构的历史都在一个世纪以上,大量采用阻隔无线电波的花岗岩、大理石和钢铁固定装置。由于FCC(联邦通信委员会)的治理规定,法院不能安装增强无线电信息的无线电中继器。这时WLAN电话就成为一种很好的补充基础设施。
  
  假如法院人员发现自己在一个无线电接收效果不好的区域,他们可以切换到WLAN电话上进行通信。由于WLAN是无需许可的,因此法院系统的IT人员能够在市中心安装数百个WLAN接入点,用WLAN覆盖加强短波弱信号点。
  
  随着基于园区的VoWLAN部署的演进,用户、厂商和服务提供商开始寻求将VoWLAN与蜂窝语音技术融合起来,创建一种用户可以自由在WLAN与公共GSM无线网络之间漫游的语音服务。
  
  这种服务尤其引起了企业用户的关注。过去一年里,Avaya、Motorola和WLAN设备制造商PRoxim一直在为提供这项技术而展开合作。亚特兰大的一家广告公司使用了Avaya/Proxim/Motorola产品组合,使用户可以利用一台设备满足办公室移动语音需要。客户经理拥有一部Motorola手机,这部手机通过部署在该公司亚特兰大办公室中的WLAN基础设施连接在Avaya IP PBX上。当用户移动超出WLAN范围时,手机触发办公室的基础设施进行切换。呼叫然后切换到BellSouth的GSM服务上并连接到用户的手机上。这项服务非常适合于以客户为中心的企业。
  
  在美国之外,VoWLAN/蜂窝试验正在意大利公共治理信息技术国家中心中进行。该中心还计划在澳大利亚测试VoWLAN。在澳大利亚,预计VoWLAN/GSM漫游服务试验将于今年启动。
  
  无线融合标准
  
  由于Wi-Fi上的VoIP把WLAN与IP电话问题纠缠在一起,因此十分复杂。目前,用于克服通过无线网传送语音和视频应用限制的多种无线标准正在开发中。下面着重探讨其中的一些实现服务质量、安全性、无线资源治理和快速漫游的要害标准目前的情况。
  
  802.11e
  
  802.11e任务组正在向802.11无线标准中添加QoS。该小组已经提出了两种不同类型的QoS。其中优先化QoS利用优先级标记将不同类型的传输流放到不同的队列中。某些应用,如语音,会得到优先处理,而不是得到预留或保证的带宽。这项无线多媒体扩展(WME)规范是VoWLAN行业期待的标准。
  
  参数化QoS则有效地为某个流预留一定数量的带宽,作法与基于TDM的交换技术中使用虚拟电路非常像。内容提供商在HDTV这类应用中需要这项无线预定多媒体(WSM)标准。
  
  802.11e草案标准已经通过了一般审查,现在正在由挑选出的专家进行审查。为了满足VoWLAN的需要,对这项标准的WME部分的临时批准工作正在单独进行,WME的最后定稿时间预计将在9月份。
  
  802.11i
  
  802.11i任务组正在利用更强、更适于语音的安全性加强无线技术。数据安全机制尽管强健,但经常带来超出语音容忍程度的延时:尤其是假如它们需要重新认证登录到每台新接入点时。
  
  802.11i任务组开发了两种新算法——TKIP和CCMP——来提供保密性、数据完整性和数据源认证。任务组还提出了一种用于相互认证和密钥治理的协议。TKIP的安全强度不如CCMP,但可以在目前已有的硬件上通过固件升级来实现。更强的CCMP算法基于美国政府的高级加密标准(AES),实现它需要新的硬件。
  
  802.11k
  
  802.11k任务组正在开发更有效地利用WLAN资源的无线资源治理标准。来自客户机的反馈将使交换机和接入点能够做出更好的漫游决定,因此提供更快的并且不间断的无线服务。
  
  网络设备将能够决定谁在使用RF(射频)以及每条RF连接的质量如何等等因素。
  
  目前802.11k刚刚开始进入“信件投票”阶段,在这个阶段中,它将接受一般审查。目前,还不知道这项标准何时完成。
  
  802.11r
  
  最近成立的802.11r任务组将解决接入点间的快速漫游问题。同时,一些专家认为来自802.11i和802.11k工作的技术将保证50ms范围内的切换。他们说,这种速度(人类感觉过程为150ms左右)快得足以使802.11r变得多余。
  
  来自802.11k的协议主要可被移动站用于发现在失去连接前应当向哪里移动。来自802.11i的PMK缓存技术使快速(20ms~30ms)建立安全连接成为可能。这些协议一道实现VoWLAN连接在接入点之间的快速、安全、无缝的切换。
  
  该小组目前仍在定义自己的框架范围,还没有拿出草案标准。
  
  无线QoS
  
  对于无线融合应用来说,其对无线网络的要求,最大的不同就是更为严格的QoS要求。所以我们着重谈一下无线QoS的实现。
  
  目前,一个即将推出的升级软件将改进无线网络呼叫质量的监测,当用户感觉到语音质量有问题时,可以触发对无线网络的自动调整,或通知治理人员处理在某个位置发现的问题。
  
  Forrester Research分析师表示,随着无线融合应用的日益流行,以及要求电话呼叫更加可靠和清楚,目前无线网络QoS的发展受到了几乎所有无线主流厂商的关注。包括3Com、Broadcom、NETGEAR、Cisco/Linksys、Conexant、D-Link、HP、IBM、Intel、NEC在内的众多厂商已经认证自己设备是否符合无线多媒体(WMM)规范。
  
  WMM是802.11e的RFC子集,开发WMM是为了促进使用可在多厂商设备之间互操作的QoS。这意味着企业现在可以相当“体面”地部署无线语音。当标准推出时,假如他们希望符合标准,再进行升级即可。
  
  QoS最大的挑战在于WLAN是一种共享的媒介,非常像是交换技术未出现之前的以太网共享技术。WMM解决客户设备和接入点如何交流,它们分别需要什么以及可以提供什么的信息,但没有解决设备如何决定是否接受一条可用连接。一旦电话传输被接入点所接受,算法决定每台连接在一部接入点上的设备何时开始发送,并且具有最高优先级的传输流更加频繁地传送。这些算法是为处理WLAN网络上的冲突和重新传输而开发的,但经过调整可以为语音提供高于其他应用的优先级。
  
  WMM还需要电话为语音包添加标签,使接入点和无线交换机可以处理具有优先级的输入数据包,将它们分配给与接入点连接的有线网络中合适的VLAN。很多用户为了保证QoS和提高安全性,往往建立独立的VLAN用于语音应用。
  
  无线交换机会将输出的语音包加上最高优先级标记,以确保它们不留在接入点中等待先发送数据包。一旦VoWLAN用户打电话,他们可能会四处移动,从而迫使无线网络在接入点之间切换呼叫。所以漫游功能也是至关重要的。实现具有QoS的切换可能要求每台接入点保留一些带宽来处理未来呼叫的切换。这种带宽缓冲区是可调节的,并由网络经理根据他们用户漫游的程度来设置。
  
 

  漫游问题
  
  正如前面所谈到的,要让无线融合真正可用,除了QoS、安全等问题之外,与移动性密切相关的漫游功能也是一个重要话题,而移动性是无线融合最重要的卖点之一。
  
  用户需要考虑:如何部署VoIP来避免接入点之间的呼叫掉线和建筑物内阻挡呼叫的障碍等问题的具体细节。用户往往希望WLAN中的呼叫质量与有线电话的呼叫质量相同。
  
  要确保漫游能力,首先要保障接入点能够覆盖建筑物内最终用户可能去的每一个位置。然后,必须确保部署足够的重叠的接入点来支持可能出现的并行用户造成的负载,保证为所有人提供完善的服务。
  
  穿透率也是一个重要的问题,如在医疗行业,改变墙壁构造是家常便饭,此外由于其中的一些墙壁采取了屏蔽措施,以阻挡X光,因此也会妨碍Wi-Fi的传输。由此需要确定无线网络的盲点,随后,接入点被重新配置来绕过这些盲点。
  
  接入点之间的负载平衡是高效率分配呼叫的要害,接入点需要在用户同时处在多台接入点的覆盖区域内的环境中平均分配用户。缺少这种特性,用户设备将竞争接入信号最强的接入点。
  
  假如有了足够的接入点来保证覆盖,网络经理还必须确保当打电话的人进出不同站点范围时,设备之间的快速切换。切换必须小于50毫秒,否则打电话的人会无法忍受,这意味着谨慎的网络设计是必不可少的。
  
  室外漫游是一个更有潜力的市场。尽管建筑物内的漫游可以满足很多用户的需要,但企业销售人员同样也可以从无线VoIP中受益。使用VoIP无线电话或者运行在无线PC上的VoIP软电话软件,用户在公共WLAN热点区,可以省一大笔电话费用。
  
  目前存在的一个要害制约因素是可供使用的公共热点数量,尽管它们的数量正在迅速增加。即使有足够的热点,企业也无法控制公共热点网络的设计和治理,因此质量可能受到损失。此外,假如用户希望全天候保持联系,就必须携带两部电话:一部用于Wi-Fi,另一部用于蜂窝网。
  
  VoWLAN部署建议
  
  企业如何确保在WLAN上成功部署融合应用呢。VoIP对时延和抖动的基本敏感性处理起来难度很大,因此它适合于电缆连接的分组交换环境。在使用可猜测性更低的射频媒介(WLAN)时,这种情况变得更具挑战性。同时,接入点间的切换造成的时延使问题变得更加复杂。
  
  在这种情况下进行现场调查是非常重要和必要的。这样做的一个原因是由于语音用户会在数据用户不使用网络的位置上使用网络,如走廊或楼梯中。同样,语音场地调查将帮助用户取得比一般在纯数据WLAN中所需要的更高的覆盖能力,这样语音覆盖才会变得天衣无缝。同时,这种覆盖能力还保证AP之间可以更轻易实现负载平衡。
  
  在目前的环境中,VoIP电话主要局限在802.11b技术上。在54Mbps WLAN(802.11a和802.11g)中是否将出现很多的融合应用还很难讲,因为传输速率越高,所需要的信噪比(SNR)就越大。802.11b网络中的最小SNR应当为25分贝。
  
  除了周密的现场调查,在部署WLAN融合应用时,还需要关注以下几点:
  
  将AP和IP电话设置为以同样的功率水平发射信号,以防止“单向音频”。假如AP被配置为以不同功率水平发射信号,则将电话设置为使用最大的AP发射功率。
  
  在理想的射频环境中,非重叠802.11b覆盖蜂窝建议最小间隔5条信道(即在美国,相邻覆盖蜂窝要运行在1、6和11信道上,在欧洲要运行在2、7和12信道上)。
  
  建议每条覆盖信道上不多于一个AP,以避免噪音的增加。