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802.11n如何實現無線LAN上的語音傳輸功能

電子設計 ? 作者:電子設計 ? 2018-09-14 08:36 ? 次閱讀
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Wi-Fi聯盟在802.11a/b/g后面的一個無線傳輸標準協議, 為了實現高帶寬、高質量的WLAN服務,使無線局域網達到以太網的性能水平,802.11任務組N(TGn)應運而生。802.11n標準至2009年才得到IEEE的正式批準,但采用 MIMO OFDM技術的廠商已經很多,包括D-Link,Airgo、Bermai、Broadcom以及杰爾系統、Atheros、思科、Intel等等,產品包括無線網卡、無線路由器等,而且已經大量在PC、筆記本電腦中應用。

在當今各種無線局域網技術交織的戰國時代,WLAN、藍牙、HomeRF、UWB等競相綻放,但IEEE802.11系列的WLAN是應用最廣泛的。自從1997年IEEE802.11標準實施以來,先后有802.11b、802.11a、802.11g、802.11e、802.11f、 802.11h、802.11i、802.11j等標準制定或者醞釀,但是WLAN依然面臨帶寬不足、漫游不方便、網管不強大、系統不安全和沒有殺手級的應用等。就像當今VoIP應用中一個全新的領域VoWLAN那樣,雖被業內人士看作是WLAN最有希望的殺手級應用,卻因為這四個“不”,很難進一步發展。

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600Mbps。得益于將MIMO(多入多出)與OFDM(正交頻分復用)技術相結合而應用的MIMO OFDM技術,提高了無線傳輸質量,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,通過多組獨立天線組成的天線陣列,可以動態調整波束,保證讓WLAN用戶接收到穩定的信號,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,它是一個完全可編程的硬件平臺,使得不同系統的基站和終端都可以通過這一平臺的不同軟件實現互通和兼容,這使得WLAN的兼容性得到極大改善。這意味著WLAN將不但能實現802.11n向前后兼容,而且可以實現WLAN與無線廣域網絡的結合,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并不能創建支持語音的無線LAN。相反,您必須設計出符合規范的WLAN——包括那些各個VoIP設備制造商所定義的規范。

這一設置適用于任何類型的WLAN,但是Vocera也為Cisco和Aruba產品推薦了一些特殊的設置。Spectralink為Meru、Motorola和Ruckus WLAN推薦的設置稍微有些差別。而大多數的企業級WLAN供應商也發布了他們自己的設計準則。這些數字可能有些難懂,那么讓我們看看他們的內在原理。

?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,但是一定要根據供應商的規范來設置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數量也能夠減少信號過載。

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

?PSPF:Public Secure Packet Forwarding指的是通常用于阻擋公共熱點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據傳輸率(一般小于11Mbps),以避免11a/g手持設備和非常慢/遠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備的類型及總體RF設計有關。Vocera的例子假定使用的是一個11g手持設置(2.4GHz),但是11a和11n的雙頻手持設備應該使用(非DFS)5GHz頻道。優先級會有所幫助,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,但是大多數制造商都推薦每一個AP最多支持7至12個并發的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。

?超時設定:為了減少客戶端在小單元WLAN的AP之間漫游時可能產生的延遲,我們應該一開始就設置恰當規模的網絡單元,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重新認證,并通過隨機密碼緩存來加快漫游的完成,或者轉而使用PSK。

最后,實際的WLAN性能應該根據語音設計目標進行驗證。通用的目標包括幀丟失<2%,抖動<10ms,而WLAN減少的延遲和AP切換延遲均<50ms。這些指標都會影響總體的呼叫質量,它們通常是通過平均意見評分(MOS)計算得到的,其中長話質量應該在4以上。


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