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802.11n如何实现无线LAN上的语音传输功能

电子设计 2018-09-14 08:36 次阅读

  Wi-Fi联盟在802.11a/b/g后面的一个无线传输标准协议, 为了实现高带宽、高质量的WLAN服务,使无线局域网达到以太网的性能水平,802.11任务组N(TGn)应运而生。802.11n标准至2009年才得到IEEE的正式批准,但采用 MIMO OFDM技术的厂商已经很多,包括D-Link,Airgo、Bermai、Broadcom以及杰尔系统、Atheros、思科、Intel等等,产品包括无线网卡、无线路由器等,而且已经大量在PC、笔记本电脑中应用。

  在当今各种无线局域网技术交织的战国时代,WLAN、蓝牙、HomeRF、UWB等竞相绽放,但IEEE802.11系列的WLAN是应用最广泛的。自从1997年IEEE802.11标准实施以来,先后有802.11b、802.11a、802.11g、802.11e、802.11f、 802.11h、802.11i、802.11j等标准制定或者酝酿,但是WLAN依然面临带宽不足、漫游不方便、网管不强大、系统不安全和没有杀手级的应用等。就像当今VoIP应用中一个全新的领域VoWLAN那样,虽被业内人士看作是WLAN最有希望的杀手级应用,却因为这四个“不”,很难进一步发展。

  在传输速率方面,802.11n可以将WLAN的传输速率由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps,提供到300Mbps甚至高达600Mbps。得益于将MIMO(多入多出)与OFDM(正交频分复用)技术相结合而应用的MIMO OFDM技术,提高了无线传输质量,也使传输速率得到极大提升。在覆盖范围方面,802.11n采用智能天线技术,通过多组独立天线组成的天线阵列,可以动态调整波束,保证让WLAN用户接收到稳定的信号,并可以减少其它信号的干扰。因此其覆盖范围可以扩大到好几平方公里,使WLAN移动性极大提高。

  在兼容性方面,802.11n采用了一种软件无线电技术,它是一个完全可编程的硬件平台,使得不同系统的基站和终端都可以通过这一平台的不同软件实现互通和兼容,这使得WLAN的兼容性得到极大改善。这意味着WLAN将不但能实现802.11n向前后兼容,而且可以实现WLAN与无线广域网络的结合,比如3G。

  11n最利于提高VoIP性能的特性包括双频支持(提高了WLAN容量,因而减少带宽争夺)、MRC与STBC(减少错误率)和WMM Power Save(提高电池寿命)。但是仅部署11n AP并不能创建支持语音的无线LAN。相反,您必须设计出符合规范的WLAN——包括那些各个VoIP设备制造商所定义的规范。

802.11n如何实现无线LAN上的语音传输功能

  这一设置适用于任何类型的WLAN,但是Vocera也为Cisco和Aruba产品推荐了一些特殊的设置。Spectralink为Meru、Motorola和Ruckus WLAN推荐的设置稍微有些差别。而大多数的企业级WLAN供应商也发布了他们自己的设计准则。这些数字可能有些难懂,那么让我们看看他们的内在原理。

  •传输功率:AP可以使用更高功率的天线,但是反过来理解,高于客户端传输功率的AP也是没有意义的。(虽然是这样,但是一定要根据供应商的规范来设置AP方面及其天线。)

  •覆盖和信号:测量每一个单元的边缘位置,确定客户端能够接收到-65 dBm以上的AP信号,反之亦然。在一致性方面,整个单元的信号噪音比应该大于25dB。

  •信号、DTIM和SSID:它们会影响客户端的休眠时长,从而影响电池寿命。一般推荐Delivery Traffic Indication Message (DTIM)间隔为1或2毫秒。减少SSID数量也能够减少信号过载。

  •优先级:WMM规定了客户端可用于指示它们正在发送语音、视频、最佳效果或后台帧的访问级别。11n AP使用这些指标对传输队列进行优先级划分(按SSID或按客户端。)语音流量必须使用WMM进行标记,以保证在多个应用共享频道时具有常规合格的通话时长。在AP上,WMM可以映射到802.1p(二层)或DSCP(三层)优先级标记。(注意:映射是非常重要的,但也是非常难实现的。)

  •PSPF:Public Secure Packet Forwarding指的是通常用于阻挡公共热点中客户端到客户端通信的过滤器。为允许802.11客户端之间传输VoIP流,我们必须禁用PSPF。

  •速率:许多制造商建议禁用低数据传输率(一般小于11Mbps),以避免11a/g手持设备和非常慢/远的客户端的带宽争夺。禁用1至2Mbps的基本速率也能够减少WLAN过载。

  •频道:这里的建议与手持设备的类型及总体RF设计有关。Vocera的例子假定使用的是一个11g手持设置(2.4GHz),但是11a和11n的双频手持设备应该使用(非DFS)5GHz频道。优先级会有所帮助,但是如果您希望完全避免非语音争夺,那么要使用独立的频道传输VoIP。

  •密度和呼叫接入控制:虽然不属于这个范围,但是大多数制造商都推荐每一个AP最多支持7至12个并发的VoIP客户端。一般情况是,在使用率超过50%时,带宽争夺就会影响VoIP性能。为了更好地管理资源使用,我们可以使用WLAN呼叫接入控制特性来限制、拒绝或重定向通话或切换请求,甚至保留语音容量。

  •超时设定:为了减少客户端在小单元WLAN的AP之间漫游时可能产生的延迟,我们应该一开始就设置恰当规模的网络单元,并使客户频道扫描较短的清单。在安全的WLAN中,要减少完整的802.1X重新认证,并通过随机密码缓存来加快漫游的完成,或者转而使用PSK。

  最后,实际的WLAN性能应该根据语音设计目标进行验证。通用的目标包括帧丢失<2%,抖动<10ms,而WLAN减少的延迟和AP切换延迟均<50ms。这些指标都会影响总体的呼叫质量,它们通常是通过平均意见评分(MOS)计算得到的,其中长话质量应该在4以上。


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