優化802.11n實現無線LAN上的語音傳輸
ZDNET網絡頻道
摘要： 雖然移動VoIP手持設備和啟用Wi-Fi的智能手機仍在采用802.11a/g，但是這種情況正在發生變化。In-Stat公司預計到2013年有超過75000萬的電話將嵌入11n芯片。其原因是：802.11n客戶端現在能夠實現一個立體流，避免MIMO成本、大小和電源的影響。
Abstract：
Key words :
雖然移動VoIP手持設備和啟用Wi-Fi的智能手機仍在采用802.11a/g，但是這種情況正在發生變化。In-Stat公司預計到2013年有超過75000萬的電話將嵌入11n芯片。其原因是：802.11n客戶端現在能夠實現一個立體流，避免MIMO成本、大小和電源的影響。
智能手機能夠使用802.11實現高速數據應用程序，如流媒體，但VoIP如何從802.11n中受益呢?畢竟，VoIP并不需要很高的吞吐量，而且可能在客戶端爭奪時出現衰減。但是VoIP仍然能夠從11n的覆蓋范圍和可靠性中受益，因為這些措施能夠保證較高的服務質量(QoS)。
在VoIP呼叫過程中，客戶會發送和接收很短的固定長度幀，其中包含了數字語音，并且是由codec(如，G.711)壓縮和編碼的。VoIP要求有一定的一致性條件，只能容忍少量的丟包(取決于codec)，并且不宜有較長或波動的延遲(抖動)。因此，通過Wi-Fi實現VoIP面臨的問題包括負載較高頻道上帶寬占用時長爭奪、漫游前的新AP掃描和越區切換時的重新認證。
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。例如，下面的設置是Vocera推薦的無線LAN實現語音傳輸的設置。
圖片來源：Vocera.com
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。
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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