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VoWLAN技术中若干问题探讨(3)
2008-05-21   中国IT实验室

2)工作模式

    工作模式下的功耗是VoWLAN手机的又一关键问题,它决定了VoWLAN手机的最长通话时间。由于语音分组周期性到达,最直接的方法就是使WALN移动台始终保持唤醒,称为持续访问模式(CAM)。然而,基于持续访问模式的VoIP要求WLAN移动台始终保持唤醒状态,即VoWLAN手机没有分组可发送或接收也存在能量消耗。对于VoWLAN,基于IEEE 802.11中持续访问模式下的平均功耗在500mW到1W之间,具体值依WLAN的芯片而定。可以利用IEEE 802.11中的节能模式来减小工作模式下的功耗问题。在IEEE 802.11规范中指出,所有移动台都可先通知接入点然后进入休眠。当VoWLAN手机有分组需要发送时,它就唤醒自己,然后发送上行链路语音分组,发送完后,接着发出节电轮询(PS-poll)信息,以获取接入点的下行语音分组队列。由于下行链路语音分组被缓存在接入点内,将会产生一定的时延,通过使用抖动缓冲器可以减缓这种抖动。如果在工作模式下采用节能模式的方法,VoWLAN手机就只需在发送和接收上行链路/下行链路语音分组时进行唤醒,接着回到休眠状态,直到下一轮上行链路/下行链路语音分组的到来。这样可以降低50%~80%的功耗。

  从以上分析可看出,若要降低VoWLAN手机的功耗,需得从减小接收、发射及休眠模式的功耗着手,这主要依靠硬件上的改进。在软件设计中,尽量减小MAC层无线信道竞争,将语音特点融入到对MAC层的设计中,同时可以考虑蜂窝系统中的一些设计概念,如不连续接收(DRX)和不连续发射(DTX),将它们引入到VoWLAN系统中。

  5. 移动性管理

  通常,WLAN接入点的覆盖半径为50m~300m,如果VoWLAN手机不断移动,则会导致节点间的频繁切换。对于VoIP,语音分组时延的推荐标准是低于50ms,如果某个分组的时延超过了200ms,则认为该分组丢失。也就是说,VoWLAN手机从一个接入点移动到另一个接入点,其分组时延必须控制在50ms内。WLAN的移动性管理可分为两种情况:a)VoWLAN手机在接入点间切换,而不用改变其IP地址;b)由于两个接入点属于不同的子网,切换之后VoWLAN手机的IP地址会改变。为了恢复会话,可以考虑应用层切换,如会话启动协议(SIP)移动性。如果应用移动IP,那么应用层切换问题就可以留到IP层解决,因为移动IP可以确保VoWLAN的IP不变。

  对于没有采用IEEE 802.1x和IEEE 802.11i的WLAN,50ms的时延标准比较容易达到。研究表明,要加入到新的WLAN中,一个移动台大约需要300ms~500ms的时间,这个过程包括扫描和加入新信道、认证以及联系新接入点。为了减小扫描时间,可采用SyncScan进行被动扫描,以减小WLAN的扫描时间。在VoIP会话期间同样可以扫描接入点,因为语音分组到达的时间间隔为10ms~30ms,而VoWLAN手机只需1 ms~2ms的时间来发射和接收上行链路/下行链路分组,VoWLAN手机可以利用空闲时间与其他信道进行交换,扫描WLAN的接入点。交换前,先向接入点发送一个PSM请求,以便缓存分组,或者只与新信道交换而不用通知接入点,但是前者会引入时延,后者会导致分组丢失。

  维持接入点间的QoS及确保接入点间的安全等,是VoWLAN移动性管理将面临的挑战。同时,接入点间切换造成的时延必须低于50ms。IEEE 802.1x/802.11i要求新接入点内的移动台生成安全的密钥,而生成新密钥至少需要4次握手,这将会带来更大的时延。另外,安全性、QoS及其他参数的上下文转移可能会产生新问题。众多的研究、IEEE 802.11r和新的IEEE 802.11 WGs都试图为快速切换和快速上下文转移设计出新的协议。目前,一种可行的方法是利用邻居图来减小切换时延。

  6. 结束语

  除上述主要问题外,VoWLAN技术还存在其他问题,如漫游、网络资源利用率、干扰、双模或多模等问题。

  尽管VoWLAN在实现和运营方面存在很多问题,但是随着IEEE 802.11系列标准的制定和相关核心算法的日趋成熟,这些问题也将随之化解。可以预见,在未来的几年内,VoWLAN将呈现出高速发展的趋势,特别是在企业领域(如医疗卫生等垂直行业),VoWLAN的发展势头将会越来越强劲。

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