802.11n如何實(shí)現(xiàn)無線LAN上的語音傳輸功能

Wi－Fi聯(lián)盟在802.11a/b/g后面的一個無線傳輸標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議， 為了實(shí)現(xiàn)高帶寬、高質(zhì)量的WLAN服務(wù)，使無線局域網(wǎng)達(dá)到以太網(wǎng)的性能水平，802.11任務(wù)組N（TGn）應(yīng)運(yùn)而生。802.11n標(biāo)準(zhǔn)至2009年才得到IEEE的正式批準(zhǔn)，但采用 MIMO OFDM技術(shù)的廠商已經(jīng)很多，包括D－Link，Airgo、Bermai、Broadcom以及杰爾系統(tǒng)、Atheros、思科、Intel等等，產(chǎn)品包括無線網(wǎng)卡、無線路由器等，而且已經(jīng)大量在PC、筆記本電腦中應(yīng)用。

在當(dāng)今各種無線局域網(wǎng)技術(shù)交織的戰(zhàn)國時代，WLAN、藍(lán)牙、HomeRF、UWB等競相綻放，但I(xiàn)EEE802.11系列的WLAN是應(yīng)用最廣泛的。自從1997年IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以來，先后有802.11b、802.11a、802.11g、802.11e、802.11f、 802.11h、802.11i、802.11j等標(biāo)準(zhǔn)制定或者醞釀，但是WLAN依然面臨帶寬不足、漫游不方便、網(wǎng)管不強(qiáng)大、系統(tǒng)不安全和沒有殺手級的應(yīng)用等。就像當(dāng)今VoIP應(yīng)用中一個全新的領(lǐng)域VoWLAN那樣，雖被業(yè)內(nèi)人士看作是WLAN最有希望的殺手級應(yīng)用，卻因?yàn)檫@四個“不”，很難進(jìn)一步發(fā)展。

在傳輸速率方面，802.11n可以將WLAN的傳輸速率由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps，提供到300Mbps甚至高達(dá)600Mbps。得益于將MIMO（多入多出）與OFDM（正交頻分復(fù)用）技術(shù)相結(jié)合而應(yīng)用的MIMO OFDM技術(shù)，提高了無線傳輸質(zhì)量，也使傳輸速率得到極大提升。在覆蓋范圍方面，802.11n采用智能天線技術(shù)，通過多組獨(dú)立天線組成的天線陣列，可以動態(tài)調(diào)整波束，保證讓W(xué)LAN用戶接收到穩(wěn)定的信號，并可以減少其它信號的干擾。因此其覆蓋范圍可以擴(kuò)大到好幾平方公里，使WLAN移動性極大提高。

在兼容性方面，802.11n采用了一種軟件無線電技術(shù)，它是一個完全可編程的硬件平臺，使得不同系統(tǒng)的基站和終端都可以通過這一平臺的不同軟件實(shí)現(xiàn)互通和兼容，這使得WLAN的兼容性得到極大改善。這意味著WLAN將不但能實(shí)現(xiàn)802.11n向前后兼容，而且可以實(shí)現(xiàn)WLAN與無線廣域網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，比如3G。

11n最利于提高VoIP性能的特性包括雙頻支持(提高了WLAN容量，因而減少帶寬爭奪)、MRC與STBC(減少錯誤率)和WMM Power Save(提高電池壽命)。但是僅部署11n AP并不能創(chuàng)建支持語音的無線LAN。相反，您必須設(shè)計(jì)出符合規(guī)范的WLAN——包括那些各個VoIP設(shè)備制造商所定義的規(guī)范。

這一設(shè)置適用于任何類型的WLAN，但是Vocera也為Cisco和Aruba產(chǎn)品推薦了一些特殊的設(shè)置。Spectralink為Meru、Motorola和Ruckus WLAN推薦的設(shè)置稍微有些差別。而大多數(shù)的企業(yè)級WLAN供應(yīng)商也發(fā)布了他們自己的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。這些數(shù)字可能有些難懂，那么讓我們看看他們的內(nèi)在原理。

?傳輸功率：AP可以使用更高功率的天線，但是反過來理解，高于客戶端傳輸功率的AP也是沒有意義的。(雖然是這樣，但是一定要根據(jù)供應(yīng)商的規(guī)范來設(shè)置AP方面及其天線。)

?覆蓋和信號：測量每一個單元的邊緣位置，確定客戶端能夠接收到-65 dBm以上的AP信號，反之亦然。在一致性方面，整個單元的信號噪音比應(yīng)該大于25dB。

?信號、DTIM和SSID：它們會影響客戶端的休眠時長，從而影響電池壽命。一般推薦Delivery Traffic Indication Message (DTIM)間隔為1或2毫秒。減少SSID數(shù)量也能夠減少信號過載。

?優(yōu)先級：WMM規(guī)定了客戶端可用于指示它們正在發(fā)送語音、視頻、最佳效果或后臺幀的訪問級別。11n AP使用這些指標(biāo)對傳輸隊(duì)列進(jìn)行優(yōu)先級劃分(按SSID或按客戶端。)語音流量必須使用WMM進(jìn)行標(biāo)記，以保證在多個應(yīng)用共享頻道時具有常規(guī)合格的通話時長。在AP上，WMM可以映射到802.1p(二層)或DSCP(三層)優(yōu)先級標(biāo)記。(注意：映射是非常重要的，但也是非常難實(shí)現(xiàn)的。)

?PSPF：Public Secure Packet Forwarding指的是通常用于阻擋公共熱點(diǎn)中客戶端到客戶端通信的過濾器。為允許802.11客戶端之間傳輸VoIP流，我們必須禁用PSPF。

?速率：許多制造商建議禁用低數(shù)據(jù)傳輸率(一般小于11Mbps)，以避免11a/g手持設(shè)備和非常慢/遠(yuǎn)的客戶端的帶寬爭奪。禁用1至2Mbps的基本速率也能夠減少WLAN過載。

?頻道：這里的建議與手持設(shè)備的類型及總體RF設(shè)計(jì)有關(guān)。Vocera的例子假定使用的是一個11g手持設(shè)置(2.4GHz)，但是11a和11n的雙頻手持設(shè)備應(yīng)該使用(非DFS)5GHz頻道。優(yōu)先級會有所幫助，但是如果您希望完全避免非語音爭奪，那么要使用獨(dú)立的頻道傳輸VoIP。

?密度和呼叫接入控制：雖然不屬于這個范圍，但是大多數(shù)制造商都推薦每一個AP最多支持7至12個并發(fā)的VoIP客戶端。一般情況是，在使用率超過50%時，帶寬爭奪就會影響VoIP性能。為了更好地管理資源使用，我們可以使用WLAN呼叫接入控制特性來限制、拒絕或重定向通話或切換請求，甚至保留語音容量。

?超時設(shè)定：為了減少客戶端在小單元WLAN的AP之間漫游時可能產(chǎn)生的延遲，我們應(yīng)該一開始就設(shè)置恰當(dāng)規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)單元，并使客戶頻道掃描較短的清單。在安全的WLAN中，要減少完整的802.1X重新認(rèn)證，并通過隨機(jī)密碼緩存來加快漫游的完成，或者轉(zhuǎn)而使用PSK。

最后，實(shí)際的WLAN性能應(yīng)該根據(jù)語音設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證。通用的目標(biāo)包括幀丟失<2%，抖動<10ms，而WLAN減少的延遲和AP切換延遲均<50ms。這些指標(biāo)都會影響總體的呼叫質(zhì)量，它們通常是通過平均意見評分(MOS)計(jì)算得到的，其中長話質(zhì)量應(yīng)該在4以上。