Brad Meeks 2007/12/18

　　本文討論了現(xiàn)有VoWLAN技術(shù)的性能和可靠性方面遭遇的挑戰(zhàn)，并提出一個(gè)創(chuàng)新性的WLAN Edge架構(gòu)來克服這些挑戰(zhàn)。
　　為了節(jié)約成本，VoIP技術(shù)已經(jīng)日益被各企業(yè)所接受，為了進(jìn)一步解決成本，接下來需要考慮的就是如何在WLAN上部署VoIP(VoWLAN)，為用戶提供移動(dòng)性和方便性。
　　不過，正如系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師和網(wǎng)絡(luò)管理員所了解的那樣，隨著匯聚無線語音/數(shù)據(jù)/視頻網(wǎng)絡(luò)上用戶的增加和發(fā)送的數(shù)據(jù)量的激增，會(huì)導(dǎo)致一系列問題，這些問題限制了VoWLAN的廣泛普及。
　　本文中，我們將討論現(xiàn)有基于單元的VoWLAN技術(shù)相應(yīng)的性能和可靠性方面的挑戰(zhàn)。在提出這些問題后，我們將推出一個(gè)稱作為信道覆蓋技術(shù)的創(chuàng)新型WLAN Edge架構(gòu)。該技術(shù)在克服這些挑戰(zhàn)的同時(shí)，可以使用戶體驗(yàn)到VoWLAN的成本和生產(chǎn)率方面的優(yōu)勢(shì)。
傳統(tǒng)的VoWLAN性能方面的挑戰(zhàn)
　　傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的絕大多數(shù)問題都產(chǎn)生于其基于單元的架構(gòu)，在這種架構(gòu)中，每個(gè)用戶連接到一個(gè)接入點(diǎn)(AP)，而每一個(gè)接入點(diǎn)服務(wù)于一個(gè)單元。
　　特別是在VoWLAN應(yīng)用中，該結(jié)構(gòu)將導(dǎo)致“性能縮水”(performance thieves)的重復(fù)產(chǎn)生，這將嚴(yán)重地影響整個(gè)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)性能和可靠性。所產(chǎn)生的問題包括：
　　同頻干擾。當(dāng)兩個(gè)接入點(diǎn)工作在同一個(gè)信道上并同時(shí)發(fā)射時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生這種信號(hào)傳輸問題。這與有線網(wǎng)絡(luò)中的交叉干擾類似，將減慢網(wǎng)絡(luò)的速度，因?yàn)槊總�(gè)接入點(diǎn)在試圖重發(fā)之前必須等待。
　　過大的延遲和抖動(dòng)。在數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用中，像互聯(lián)網(wǎng)接入，文件傳輸和電子郵件等，其對(duì)延遲性能的需求遠(yuǎn)不及對(duì)吞吐率的需求，有一些延遲通常也是可以接受的。但是，語音傳輸卻希望是實(shí)時(shí)的，即便是幾十毫秒的延遲也是無法接受的。
　　對(duì)抖動(dòng)的靈敏度也是如此。抖動(dòng)指的是延遲的隨機(jī)變化，在語音應(yīng)用中，這將會(huì)產(chǎn)生語音的不延續(xù)，莫名其妙的停頓，或無法理解的斷續(xù)語音－所有這些在語音通話中都是無法接受的。在基于單元的WLAN中，漫游開銷，安全機(jī)制，重發(fā)，以及數(shù)據(jù)/語音匯聚都會(huì)增加延遲和抖動(dòng)。
　　邊緣用戶和混合模式問題。在基于單元的方案中的一個(gè)邊緣用戶指的是距離接入點(diǎn)過遠(yuǎn)以至于無法以最高數(shù)據(jù)率連接的用戶。連接時(shí)速度很慢，使得其他用戶也被迫使用低速率，由于需要足夠的時(shí)間總量來保證邊緣用戶來發(fā)送其數(shù)據(jù)包。
　　混合模式用戶-通過各種無線設(shè)備(IEEE 802.11a/b/g)訪問系統(tǒng)的那些用戶-能夠產(chǎn)生類似的延遲，因?yàn)樗麄兊脑O(shè)備連接速度不一。例如，對(duì)于一個(gè)單獨(dú)的802.11b用戶，其速度是慢速，這將迫使其他用戶也要用慢速訪問。

圖1：典型的基于接入點(diǎn)的VoWLAN設(shè)計(jì)架構(gòu)。

　　接入點(diǎn)之間的漫游延遲。隨著用戶從一個(gè)單元移入另一個(gè)單元，傳統(tǒng)的單元規(guī)劃無法簡單地以最大數(shù)據(jù)率提供覆蓋，因?yàn)榭捎玫男诺罃?shù)量有限。在單元間的有限交疊在接入點(diǎn)的切換點(diǎn)或者附近會(huì)產(chǎn)生“黑洞”-這將導(dǎo)致掉線和覆蓋差或無法覆蓋的區(qū)域。這是因?yàn)橐粋�(gè)切換需要很多步驟，包括接入點(diǎn)恢復(fù)，這通常需要150～400毫秒，因而產(chǎn)生上述的延遲、抖動(dòng)和較差的語音質(zhì)量。


　　如上所述，如果要求系統(tǒng)提供足夠的業(yè)務(wù)質(zhì)量，并滿足企業(yè)和個(gè)人用戶所期望向從電話系統(tǒng)中所獲取的方便性和移動(dòng)性體驗(yàn)，VoWLAN的部署還有一些必須滿足的特殊需求。時(shí)常發(fā)生的延遲和抖動(dòng)是無法接受的。必須確保完全的覆蓋和無縫的移動(dòng)性，沒有業(yè)務(wù)的中斷。處理語音，數(shù)據(jù)和多媒體流傳輸時(shí)，容量(帶寬)必須足夠，即便是在峰值載荷條件下也應(yīng)如此。安全性也必須經(jīng)得住考驗(yàn)。

　　該技術(shù)為VoWLAN應(yīng)用提供了理想的解決方案，因?yàn)樗�省去了接入點(diǎn)之間的連接，以及昂貴的射頻經(jīng)驗(yàn)和單元規(guī)劃。事實(shí)上，該系統(tǒng)還提供了網(wǎng)絡(luò)工程師和系統(tǒng)集成商少有遇到的超簡單性，因?yàn)橄到y(tǒng)的工作僅僅依賴于三個(gè)核心部件：

　　無線LAN交換機(jī)-這是一個(gè)2層設(shè)備，控制所有的單元交換和用戶接入，可以用以太網(wǎng)供電，無需中跨(midspan)或端接(endspan)設(shè)備。無論對(duì)什么類型的用戶，也不管用戶的數(shù)量有多少，或者傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包容量有多大，高質(zhì)量、多端口的無線交換機(jī)都是系統(tǒng)性能和可靠性的關(guān)鍵所在。為了升級(jí)，多臺(tái)交換機(jī)應(yīng)該按主從配置菊鏈在一起。

　　“Thin”接入點(diǎn)對(duì)即插即用功能來說是關(guān)鍵。由于所有的軟件和處理智能都位于控制接入點(diǎn)的交換機(jī)里，故thin接入點(diǎn)無需配置或編程IP或MAC地址。這些簡單的(盡管仍很復(fù)雜)的接入點(diǎn)設(shè)備也可以用WLAN交換機(jī)提供的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)供電(802.3af PoE)來提供能量。可以在任何時(shí)候增加額外的接入點(diǎn)來將WLAN擴(kuò)展到任意的規(guī)模。

　　控制和安全軟件為無線交換機(jī)提供操作管理或“大腦”。軟件部分控制所有客戶端方面的事物，并提供整套的能預(yù)防攻擊的基于標(biāo)準(zhǔn)的安全選擇。為了確保軟件能夠支持WPA2，最新的安全協(xié)議基于IEEE 802.11i標(biāo)準(zhǔn)，用于鑒權(quán)和加密。WPA2設(shè)計(jì)的目的是保護(hù)所有的接入點(diǎn)并消除某個(gè)接入點(diǎn)安全出現(xiàn)問題的風(fēng)險(xiǎn)。此外，多路無線接入點(diǎn)提供了配置專用的安全覆蓋來防止欺騙式接入點(diǎn)探測(cè)的能力。

　　在尋求一個(gè)無線解決方案時(shí)的另一個(gè)所期望的功能是頻譜復(fù)用技術(shù)。該功能被植入無線交換機(jī)中，由于允許多個(gè)接入點(diǎn)同時(shí)使用相同的信道，從而能將帶寬擴(kuò)展很多。該技術(shù)使得智能交換機(jī)能夠利用所有用戶和所有接入點(diǎn)的時(shí)間差，實(shí)時(shí)地確定是否有機(jī)會(huì)復(fù)用某個(gè)信道。如果可以復(fù)用，信道覆蓋寬度會(huì)被動(dòng)態(tài)細(xì)分，以提供多路同時(shí)鏈接，從而能夠增加網(wǎng)絡(luò)的容量，且不會(huì)引起同頻干擾。

快速獲取收益

　　對(duì)于許多運(yùn)營商來說，信道覆蓋WLAN技術(shù)使他們對(duì)無瑕疵的VoWLAN性能和無縫漫游的憧憬成為現(xiàn)實(shí)。與傳統(tǒng)的WLAN相比，基于信道覆蓋技術(shù)的WLAN的實(shí)現(xiàn)和部署要相對(duì)地快速和容易，從而加速了贏利的時(shí)間。此外，這種架構(gòu)模型的WLAN可以完美地升級(jí)，以應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)的增長，而且絲毫不影響許多企業(yè)已經(jīng)安裝的現(xiàn)有有線局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。

　　簡而言之，信道覆蓋WLAN架構(gòu)代表著無線技術(shù)的一個(gè)很好的突破。它是一個(gè)真正的“盒式系統(tǒng)”，能夠提供運(yùn)營商整個(gè)覆蓋范圍內(nèi)無處不在的、可靠的和安全的漫游技術(shù)和無線數(shù)據(jù)傳輸，用戶的數(shù)量不加限制，無線設(shè)備和應(yīng)用的總成本也都是網(wǎng)絡(luò)業(yè)界前所未有的。

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