WiFi和蜂窩會聚在單個手機中,使得用一個標準、一個網(wǎng)絡和一個裝置可以在室內(nèi)和室外接入語音和數(shù)據(jù)。

大多數(shù)蜂窩電話制造商,包括Nokia和Motorola,正在推出支持蜂窩和WiFi接口的雙模手機。預計2009年將有4億部WiFi使能手機。傳輸話音—數(shù)據(jù)通信的流行標準是UMA(非特許移動接入)。

UIMA擴展GSM/GPRS服務到WiFi和其他室內(nèi)無線網(wǎng)絡。它包含通過寬帶IP網(wǎng)絡(包括像WiFi這樣非特許的無線電網(wǎng)絡)隧道貫穿的GSM/GPRS協(xié)議。幾個蜂窩電話制造商和服務提供商開發(fā)了UMA規(guī)范。遵從UMA的裝置將選擇最適合的網(wǎng)絡—蜂窩或WiFi,通常室內(nèi)自動選擇WiFi、室外選擇蜂窩。

分組話音傳輸

VoWiFi(通過WiFi傳輸話音)需要以數(shù)據(jù)分組形式,在WiFi 上發(fā)送數(shù)字化話音信號。話音數(shù)據(jù)分組必須在標準時間間隔(通常每20ms)到達其目的地,以使失真最小。網(wǎng)絡基礎結(jié)構(gòu)必須保持分組損耗、延遲和抖動(分組之間的延遲變化,會導致重建信號的失真)在所要求的限制內(nèi)。

隨著話音通過WiFi基礎結(jié)構(gòu)傳輸,接入點(AP)、Ethernet開關(guān)、路由器和網(wǎng)關(guān)的分組損耗、延遲和拉動加起來會降低信號質(zhì)量,特別是話務擁擠時更是這樣。數(shù)據(jù)信號通過手機和基礎結(jié)構(gòu)傳輸時,優(yōu)選分組損耗、延遲和抖動性能的幾個VoWiFi協(xié)議為：

QoS(服務質(zhì)量)協(xié)議(IEEE802.11e規(guī)定)按優(yōu)先序排列發(fā)送話務。

進入控制協(xié)議(802.11e)保持同步易管理運行呼叫數(shù)。

快速漫游協(xié)議(802、11r)使得手機從AP到AP開關(guān)時,突發(fā)分組損耗最小。

智能安全協(xié)議,如預鑒別(802.11i)在漫游前,使能手機與鄰近AP鑒別來降低漫游時間。

無線電資源管理協(xié)議(802.11k)通過預發(fā)現(xiàn)所有鄰近AP、它們的距離和呼叫能力,使手機能做出快速漫游決定。

圖1 AP呼叫能力測試配置

VoWiFi測試方法

在VoWiFi測試中,制造商必須驗證WiFi手機和基礎結(jié)構(gòu)的特有協(xié)議特性,也必須在可控和可重復的狀態(tài)下測量這些產(chǎn)品的延遲、抖動分組損耗性能。ITU-TG、107標準為Internet基礎結(jié)構(gòu)(包括AP,開關(guān)和路由器),延遲(500ms)和分組損耗率(20%)總限制提供保證。對于單個AP網(wǎng)絡,一般可接受的限制是：等待時間小于50ms,抖動小于5ms、漫游時間小于50ms、分組損失率小于1%。

決定VoWiFi手機可用性的另一個重要因數(shù)是WLAN系統(tǒng)功耗,WLAN子系統(tǒng)對于所有操作模式,必須能提供最佳的滿足手機要求的電池壽命。WLAN網(wǎng)絡需要在所有的時間保持接收輸入話音呼叫,與此相關(guān)的話務周期特性需要在不節(jié)省功率的模式之間迅速轉(zhuǎn)換,并使WLAN的功率最佳化。

VoWiFi測試可以編制進基礎結(jié)構(gòu)測試、手機測試和系統(tǒng)測試中。基礎結(jié)構(gòu)測試測量WiFi Alliance 依從性、分組損失、延遲、抖動、協(xié)議適應性和在背景負載中所呈現(xiàn)的呼叫能力。這最后一項測試需要計算話音流中的MOS(由ITU—P.800規(guī)定的話音質(zhì)量平均評價分數(shù))

手機測試測量漫游性能、區(qū)域與MOS關(guān)系、協(xié)議適應性、WiFi Alliance依從性和功耗。系統(tǒng)測試臨近具有多手機漫游和可控背景話務的多AP系統(tǒng)性能。

合格的WiFi手機和基礎結(jié)構(gòu)需要克服露天測量問題。在WiFi手機處于移動時,進行露天測量實際上是困難又費時、易出錯的。WiFi測試的一種方法是手機和被測AP放置在屏蔽和濾波的小型隔離室中,隔離室提供到內(nèi)部被測器件的濾波Ethernet、串行和RF連接。為了實行802.11無線電全動態(tài)范圍,在測試設置中架設電纜的RF環(huán)境必須在器件間至少提供110dB隔離。

放置在這種小室中的無線裝置連接到可編程RF衰減器、組合器和開關(guān)網(wǎng)絡中,允許自動地評估相對于其他用戶的裝置移動和放置在系統(tǒng)中的AP。當被測裝置受可控制的移動、話務和信道條件支配時,在軟件控制下可以“移動”和精確定位裝置,使測試能實行新的話音協(xié)議和其他功能。

圖3 (a)手機工作區(qū)域測試

(b)話音質(zhì)量與通路損耗的關(guān)系

基礎結(jié)構(gòu)測試

基礎結(jié)構(gòu)測試應該測量AP、開關(guān)和其他基礎結(jié)構(gòu)裝置,在有背景數(shù)據(jù)信息量情況下,轉(zhuǎn)送和按優(yōu)先排序列話務的通力。基礎結(jié)構(gòu)測試的一個實例是話音質(zhì)量的測量,話音質(zhì)量是呼叫負載和背景信息量的函數(shù)。測試配置(圖1)包括兩個WiFi用戶仿真器,仿真器可以仿真來自多WiFi PC或手機的信息量。用戶仿真器必須支持IEEE802.11QoS協(xié)議,所以,在背景負載范圍內(nèi)呼叫負載可以按優(yōu)先排序列。

當發(fā)送信息量時,用戶仿真器可以測量通過被測量基礎結(jié)構(gòu)的分組流的轉(zhuǎn)送率、分組損失、延遲和抖動。為了測量呼叫,一個仿真器仿真話音用戶,產(chǎn)生話音分組流;另一個仿真器仿真來自一般PC用戶或其他手機的背景信息量。

手機測試

手機的重要測試包括話音質(zhì)量(通路損耗的函數(shù))測量和漫游時間測量。對于VoWiFi來講,漫游性能是一個重要問題,因為在WiFi網(wǎng)絡中,AP密度可能高達每平方英尺1個AP,漫游可能在幾秒就會發(fā)生。

在漫游期間,WiFi手機通過源AP繼續(xù)通信,并通過目際AP開始通信。此過程導致分組漏失脈沖,并對話音質(zhì)量大大不利。IEEE和WiFi Alliance正在討論50ms漫游時間限制問題。

漫游測試測量漫游時間和分析手機的漫游性能。手機通過可編程衰減器連接AP(圖2a),強使手機處于控制方式,從一個AP到另一個AP漫游。1組衰減器開始設置到最小,而另1組衰減器設置到最大,這樣,手機從AP1接收一個強信號,而AP2開始超出手機范圍。AP1和手機之間的衰減器逐漸增大,而手機和AP2之間的衰減器逐漸減少,AP1移出手機范圍,而AP2處在手機范圍,因而強制漫游。

在測試期間,在源和目標信道上同時采集漫游數(shù)據(jù),圖2b示出漫游過程的每位相的時間。隨著手機和AP1之間的連接變壞,手機數(shù)據(jù)率下降(tTRANSITION)。手機開始掃描另一個AP(TSCAN)。與AP2有關(guān)的測量時間是tASSOCIATE,重新開始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換所用時間是tDATA。漫游時間 (tROAM)等于漫游最后數(shù)據(jù)傳輸和漫游后第一個數(shù)據(jù)傳輸之間的時間。

工作區(qū)域與質(zhì)量的關(guān)系

WiFi手機工作區(qū)域必須在可控條件下進行測量,而手機與AP之間衰減是變化的。手機工作區(qū)域測試配置(圖3a)是漫游測試配置的一個子裝置。它包含手機和AP之間可變衰減,同時測量話音質(zhì)量與通路損耗的關(guān)系。工作區(qū)域測試配置手機和AP間衰減器在手機動態(tài)范圍內(nèi)接收話音流。數(shù)據(jù)監(jiān)控器收集分組損失、延遲和抖動統(tǒng)計量,用ITU—TG.107標準來計算R-Factor。R-Factor然后變換為MOS并作圖表示與通路損耗的關(guān)系(圖3b)。

WiFi蜂窩手機能否趨向成功依賴于話音如何良好地工作在WiFi數(shù)據(jù)網(wǎng)絡中。WiFi話音應用的QoS、快速漫游、功率最佳化和其他要求已推動IEEE開始規(guī)定一些新的802.11協(xié)議。