如何解决VoWLAN在质量和可靠性方面的挑战

Brad Meeks 2007/12/18

　　本文讨论了现有VoWLAN技术的性能和可靠性方面遭遇的挑战，并提出一个创新性的WLAN Edge架构来克服这些挑战。
　　为了节约成本，VoIP技术已经日益被各企业所接受，为了进一步解决成本，接下来需要考虑的就是如何在WLAN上部署VoIP(VoWLAN)，为用户提供移动性和方便性。
　　不过，正如系统设计工程师和网络管理员所了解的那样，随着汇聚无线语音/数据/视频网络上用户的增加和发送的数据量的激增，会导致一系列问题，这些问题限制了VoWLAN的广泛普及。
　　本文中，我们将讨论现有基于单元的VoWLAN技术相应的性能和可靠性方面的挑战。在提出这些问题后，我们将推出一个称作为信道覆盖技术的创新型WLAN Edge架构。该技术在克服这些挑战的同时，可以使用户体验到VoWLAN的成本和生产率方面的优势。
传统的VoWLAN性能方面的挑战
　　传统无线网络相关的绝大多数问题都产生于其基于单元的架构，在这种架构中，每个用户连接到一个接入点(AP)，而每一个接入点服务于一个单元。
　　特别是在VoWLAN应用中，该结构将导致“性能缩水”(performance thieves)的重复产生，这将严重地影响整个系统的业务性能和可靠性。所产生的问题包括：
　　同频干扰。当两个接入点工作在同一个信道上并同时发射时，将会产生这种信号传输问题。这与有线网络中的交叉干扰类似，将减慢网络的速度，因为每个接入点在试图重发之前必须等待。
　　过大的延迟和抖动。在数据传输应用中，像互联网接入，文件传输和电子邮件等，其对延迟性能的需求远不及对吞吐率的需求，有一些延迟通常也是可以接受的。但是，语音传输却希望是实时的，即便是几十毫秒的延迟也是无法接受的。
　　对抖动的灵敏度也是如此。抖动指的是延迟的随机变化，在语音应用中，这将会产生语音的不延续，莫名其妙的停顿，或无法理解的断续语音－所有这些在语音通话中都是无法接受的。在基于单元的WLAN中，漫游开销，安全机制，重发，以及数据/语音汇聚都会增加延迟和抖动。
　　边缘用户和混合模式问题。在基于单元的方案中的一个边缘用户指的是距离接入点过远以至于无法以最高数据率连接的用户。连接时速度很慢，使得其他用户也被迫使用低速率，由于需要足够的时间总量来保证边缘用户来发送其数据包。
　　混合模式用户-通过各种无线设备(IEEE 802.11a/b/g)访问系统的那些用户-能够产生类似的延迟，因为他们的设备连接速度不一。例如，对于一个单独的802.11b用户，其速度是慢速，这将迫使其他用户也要用慢速访问。

图1：典型的基于接入点的VoWLAN设计架构。

　　接入点之间的漫游延迟。随着用户从一个单元移入另一个单元，传统的单元规划无法简单地以最大数据率提供覆盖，因为可用的信道数量有限。在单元间的有限交叠在接入点的切换点或者附近会产生“黑洞”-这将导致掉线和覆盖差或无法覆盖的区域。这是因为一个切换需要很多步骤，包括接入点恢复，这通常需要150～400毫秒，因而产生上述的延迟、抖动和较差的语音质量。


　　如上所述，如果要求系统提供足够的业务质量，并满足企业和个人用户所期望向从电话系统中所获取的方便性和移动性体验，VoWLAN的部署还有一些必须满足的特殊需求。时常发生的延迟和抖动是无法接受的。必须确保完全的覆盖和无缝的移动性，没有业务的中断。处理语音，数据和多媒体流传输时，容量(带宽)必须足够，即便是在峰值载荷条件下也应如此。安全性也必须经得住考验。

　　该技术为VoWLAN应用提供了理想的解决方案，因为它省去了接入点之间的连接，以及昂贵的射频经验和单元规划。事实上，该系统还提供了网络工程师和系统集成商少有遇到的超简单性，因为系统的工作仅仅依赖于三个核心部件：

　　无线LAN交换机-这是一个2层设备，控制所有的单元交换和用户接入，可以用以太网供电，无需中跨(midspan)或端接(endspan)设备。无论对什么类型的用户，也不管用户的数量有多少，或者传输的数据包容量有多大，高质量、多端口的无线交换机都是系统性能和可靠性的关键所在。为了升级，多台交换机应该按主从配置菊链在一起。

　　“Thin”接入点对即插即用功能来说是关键。由于所有的软件和处理智能都位于控制接入点的交换机里，故thin接入点无需配置或编程IP或MAC地址。这些简单的(尽管仍很复杂)的接入点设备也可以用WLAN交换机提供的标准以太网供电(802.3af PoE)来提供能量。可以在任何时候增加额外的接入点来将WLAN扩展到任意的规模。

　　控制和安全软件为无线交换机提供操作管理或“大脑”。软件部分控制所有客户端方面的事物，并提供整套的能预防攻击的基于标准的安全选择。为了确保软件能够支持WPA2，最新的安全协议基于IEEE 802.11i标准，用于鉴权和加密。WPA2设计的目的是保护所有的接入点并消除某个接入点安全出现问题的风险。此外，多路无线接入点提供了配置专用的安全覆盖来防止欺骗式接入点探测的能力。

　　在寻求一个无线解决方案时的另一个所期望的功能是频谱复用技术。该功能被植入无线交换机中，由于允许多个接入点同时使用相同的信道，从而能将带宽扩展很多。该技术使得智能交换机能够利用所有用户和所有接入点的时间差，实时地确定是否有机会复用某个信道。如果可以复用，信道覆盖宽度会被动态细分，以提供多路同时链接，从而能够增加网络的容量，且不会引起同频干扰。

快速获取收益

　　对于许多运营商来说，信道覆盖WLAN技术使他们对无瑕疵的VoWLAN性能和无缝漫游的憧憬成为现实。与传统的WLAN相比，基于信道覆盖技术的WLAN的实现和部署要相对地快速和容易，从而加速了赢利的时间。此外，这种架构模型的WLAN可以完美地升级，以应对业务的增长，而且丝毫不影响许多企业已经安装的现有有线局域网网络。

　　简而言之，信道覆盖WLAN架构代表着无线技术的一个很好的突破。它是一个真正的“盒式系统”，能够提供运营商整个覆盖范围内无处不在的、可靠的和安全的漫游技术和无线数据传输，用户的数量不加限制，无线设备和应用的总成本也都是网络业界前所未有的。

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