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無線局域網(wǎng)技術(shù)在VOIP系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析

趙曉紅，王麗燕

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隨著無線局域網(wǎng)技術(shù)和VOIP技術(shù)的蓬勃發(fā)展，將無線局域網(wǎng)技術(shù)和VOIP技術(shù)結(jié)合起來構(gòu)成無線VOIP系統(tǒng)越來越受到重視，本文就無線VOIP系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和無線VOIP系統(tǒng)端到端的時(shí)延問題進(jìn)行了一些探討，并闡述了看法。

無線局域網(wǎng)；VOIP；無線VOIP系統(tǒng)；時(shí)延

無線局域網(wǎng)是利用無線電射頻(RF)或紅外線(IR)等無線傳輸媒體與技術(shù)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，和傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)相比，利用無線傳輸技術(shù)使得用戶真正達(dá)到了信息隨身化，極大的方便了用戶的使用，而伴隨著VOIP技術(shù)的蓬勃發(fā)展，如何將VOIP系統(tǒng)有效的建立在無線局域網(wǎng)之上一直是一個(gè)持久不衰的話題。

無線局域網(wǎng)和VOIP各具有其優(yōu)越性，將二者結(jié)合起來構(gòu)成一個(gè)無線VOIP系統(tǒng)將具有許多無可比擬的優(yōu)越性，它使得建網(wǎng)更加快捷和方便，通話費(fèi)用更加實(shí)惠和低廉。無線VOIP系統(tǒng)使用無線傳輸介質(zhì)代替了傳統(tǒng)的有線傳輸媒介，使得用戶可以隨時(shí)隨地的進(jìn)行通話，極大的方便了用戶使用VOIP電話。

基于無線局域網(wǎng)的VOIP系統(tǒng)使用sip協(xié)議或H.323協(xié)議作為其主要的信令協(xié)議，語音信號(hào)經(jīng)過壓縮、編碼、打包后通過無線信道傳輸?shù)侥康亩?，目的端設(shè)備將封裝的語音包還原成語音信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了語音信號(hào)的傳輸。無線VOIP系統(tǒng)的通訊過程分為兩個(gè)階段，先是建立連接，通訊雙方通過一系列機(jī)制來完成身份確認(rèn)、確定網(wǎng)關(guān)路由以及語音編碼方法的協(xié)商等，而后雙方再進(jìn)行通話過程。

無線VOIP系統(tǒng)如何與傳統(tǒng)的PSTN連接呢？無線VOIP系統(tǒng)通過AP(Access POint) 與有線網(wǎng)絡(luò)相連，有線網(wǎng)絡(luò)通過VOIP語音網(wǎng)關(guān)和傳統(tǒng)的PSTN相連，實(shí)現(xiàn)了無線VOIP系統(tǒng)與傳統(tǒng)的PSTN之間的通話。VOIP語音網(wǎng)關(guān)的作用是連接IP網(wǎng)和傳統(tǒng)的PSTN，它具有RJ45和RJ11兩類接口，充當(dāng)了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的功能，可以對(duì)IP網(wǎng)的語音數(shù)據(jù)和PSTN語音進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

當(dāng)然基于無線局域網(wǎng)的VOIP系統(tǒng)也有很多問題，其中之一就是QOS問題。無線VOIP系統(tǒng)使用無線信道傳輸語音包，而無線網(wǎng)絡(luò)在MAC層和物理層的協(xié)議機(jī)制與有線網(wǎng)有很大的不同，因而能否讓無線VOIP系統(tǒng)滿足用戶的QOS要求，一直是學(xué)者不懈探討的課題。無線VOIP系統(tǒng)的QOS問題包括數(shù)據(jù)包抖動(dòng)、延遲、丟包和帶寬等，其中端到端的延遲是影響VOIP系統(tǒng)通話的一個(gè)重要因素。無線VOIP端到端的時(shí)延指的是語音包從發(fā)送系統(tǒng)到接收系統(tǒng)所經(jīng)歷的時(shí)間，在不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，端到端的時(shí)延是不同的，如果端到端的時(shí)延越短，用戶感覺到的語音質(zhì)量就越好。

VOIP系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性，要求盡可能快的把語音包發(fā)送到接收端，而無線局域網(wǎng)對(duì)上層實(shí)時(shí)性的支持不如有線網(wǎng)，很難滿足語音等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的QOS要求，因此迫切需要提高無線局域網(wǎng)對(duì)VOIP系統(tǒng)的QOS支持。目前，無線局域網(wǎng)使用的協(xié)議體系是IEEE802.11系列協(xié)議體系，它和其它IEEE802系列局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)一樣，只定義了媒體訪問控制層(MAC)和物理層(PHY)，物理層對(duì)時(shí)延的支持只能通過改變物理傳輸信道來解決，我們主要分析MAC層對(duì)VOIP系統(tǒng)端到端時(shí)延的支持。

IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)采用CSMA/CA媒體訪問控制機(jī)制，即帶有沖突避免的載波監(jiān)聽多路訪問機(jī)制，以其作為其MAC協(xié)議的基礎(chǔ)，主要用來支持異步業(yè)務(wù)，稱為分布式訪問控制功能(DCF)，同時(shí)為了支持一些具有最大時(shí)延要求的一些同步或時(shí)限業(yè)務(wù)，標(biāo)準(zhǔn)中還定義了用戶可選擇的點(diǎn)控制方式(PCF)。DCF具有兩種訪問模式，一種是基本訪問模式；另一種受可選的RTS/CTS訪問模式。在基本訪問模式中，每個(gè)移動(dòng)站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前要先檢測(cè)信道是否空閑，如果信道空閑，站點(diǎn)等待一個(gè)DCF幀間間隔得時(shí)間才開始發(fā)送數(shù)據(jù)幀，如果信道忙碌，則要進(jìn)入退避等待過程。在可選的RTS/CTS訪問模式中，站點(diǎn)通過預(yù)約無線信道來進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的發(fā)送。PCF模式是通過一個(gè)點(diǎn)協(xié)調(diào)器(PC)來輪詢各移動(dòng)站點(diǎn)，各移動(dòng)站點(diǎn)只有在被點(diǎn)協(xié)調(diào)器輪詢時(shí)才能發(fā)送數(shù)據(jù)幀，這樣就避免了無線信道的競(jìng)爭(zhēng)，這個(gè)過程稱之為無競(jìng)爭(zhēng)周期。某站希望提供PCF服務(wù)，須向中心站AP發(fā)出請(qǐng)求，許可后方可列入輪訓(xùn)序列，參加無競(jìng)爭(zhēng)的服務(wù)。

IEEE802.11機(jī)制在支持VOIP等實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)方面不夠理想，原因是沒有區(qū)分具有最大時(shí)延要求的語音業(yè)務(wù)和普通的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，使得語音包的端到端的時(shí)延過大，嚴(yán)重的影響了通話質(zhì)量，甚至可以使通話中斷。為了改變這種狀況，我們必須對(duì)語音包和普通數(shù)據(jù)包加以區(qū)分，賦予語音包以更高的優(yōu)先級(jí)，使之優(yōu)先于數(shù)據(jù)包傳輸，為此IEEE8.2.11委員會(huì)提出了IEEE802.11e標(biāo)準(zhǔn)，IEEE802.11e增強(qiáng)了原有協(xié)議的MAC層功能，該機(jī)制也有兩種訪問功能，分別是增強(qiáng)型分布式控制模式(EDCF)和混合型控制模式(HCF)。EDCF應(yīng)用于競(jìng)爭(zhēng)期(PC)，而HCF可以應(yīng)用于競(jìng)爭(zhēng)期和非競(jìng)爭(zhēng)期兩個(gè)階段。

有人對(duì)IEEE802.11e中EDCF機(jī)制的性能進(jìn)行了評(píng)估，并和傳統(tǒng)IEEE802.11中的DCF進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)了EDCF在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載高的情況下可以提供比較好的區(qū)分服務(wù)，但是隨著應(yīng)用和配置的不同，比如改變競(jìng)爭(zhēng)窗口(CW)和仲裁間隔時(shí)間(AIFS)，EDCF的性能還是有很大的不穩(wěn)定性。

隨著無線局域網(wǎng)技術(shù)和VOIP技術(shù)的不斷進(jìn)步，無線VOIP系統(tǒng)應(yīng)用前景將越來越廣泛，我們也將持續(xù)不斷的關(guān)注它的發(fā)展。

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