利用Wi-Fi網(wǎng)狀網(wǎng)部署無線IP語音傳輸

對無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)來說，語音就是“殺手級應(yīng)用”。而高性能的Wi-Fi網(wǎng)狀網(wǎng)系統(tǒng)是殺手級IP無線網(wǎng)絡(luò)。不過，不是所有的網(wǎng)狀網(wǎng)都是一模一樣的。隨著無線網(wǎng)狀網(wǎng)越來越流行―幾乎每天都會有人宣布新部署的公共和專用網(wǎng)絡(luò)，添加語音應(yīng)用的商業(yè)需求就需要網(wǎng)絡(luò)能提高總體性能，以便處理實(shí)時應(yīng)用。

　　一旦網(wǎng)狀網(wǎng)中出現(xiàn)多個中繼段(hop)，就很容易出現(xiàn)一些問題，譬如帶寬衰退、網(wǎng)絡(luò)時延和應(yīng)用爭奪優(yōu)先級。如果網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣大地區(qū)，這些問題會更加嚴(yán)重。缺乏網(wǎng)絡(luò)性能會嚴(yán)重影響Wi-Fi服務(wù)提供商最希望提供的一些實(shí)時服務(wù)，譬如VoIP。

　　網(wǎng)狀網(wǎng)針對實(shí)時應(yīng)用在性能方面，有四個重要需求;而將無線IP語音傳輸(wVoIP)部署到Wi-Fi網(wǎng)狀網(wǎng)上，則可采用三種網(wǎng)狀網(wǎng)架構(gòu);多無線裝置、多射頻架構(gòu)對部署所需的資本費(fèi)用，是否有積極的影響，運(yùn)維這些網(wǎng)絡(luò)，將需要哪些費(fèi)用?

　　Wi-Fi網(wǎng)狀網(wǎng)具有Wi-Fi的諸多優(yōu)點(diǎn)，而且大大節(jié)省了規(guī)劃、部署及運(yùn)行這類網(wǎng)絡(luò)所需的費(fèi)用，尤其是在難以聯(lián)網(wǎng)、不可能聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境，以及/ 或者在幾十平方英里內(nèi)連接上百個節(jié)點(diǎn)行不通的城域網(wǎng)環(huán)境。支持?jǐn)?shù)據(jù)和語音的融合型Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)甚至可以得益于網(wǎng)狀網(wǎng)架構(gòu)，因?yàn)椴渴鸬亩鄠€無線裝置擴(kuò)大了覆蓋距離、提高了帶寬密度。高容量網(wǎng)狀網(wǎng)節(jié)點(diǎn)通?？梢詾闊o線基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備及安裝提供最低的帶寬成本，另外還便于降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行成本。

　　網(wǎng)狀網(wǎng)的四個需求

　　網(wǎng)狀網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施性能必須能夠提供高吞吐量、低時延和端到端服務(wù)質(zhì)量，不僅僅是在無線手機(jī)和接入點(diǎn)之間，還要跨網(wǎng)狀網(wǎng)鏈路延伸到有線終結(jié)點(diǎn)(通常是IP交換機(jī))。正因?yàn)槿绱?，網(wǎng)狀網(wǎng)骨干網(wǎng)必須提供：

　　跨多個中繼段的高吞吐量。不管中繼段有幾個(通常是3到10個)，網(wǎng)狀網(wǎng)骨干網(wǎng)必須能夠支持流量負(fù)載。提供高吞吐量的能力直接關(guān)系到所支持的語音和數(shù)據(jù)用戶的多少。如果跨多個中繼段的帶寬不足，就會導(dǎo)致用戶密度無法讓人滿意;還需要在網(wǎng)絡(luò)上使用額外設(shè)備及更多的有線終結(jié)點(diǎn)。

　　跨多個中繼段的低時延。光有高吞吐量并不夠。為了避免信號抖動，每個中繼段必須盡量降低數(shù)據(jù)包時延。在網(wǎng)狀網(wǎng)中，必須盡量縮短數(shù)據(jù)包在任何節(jié)點(diǎn)里面的等待時間(最好縮短至每個中繼段僅為可忽略不計的5毫秒)。正因?yàn)槿绱?，?yīng)當(dāng)在接收到前一個節(jié)點(diǎn)發(fā)來的某個數(shù)據(jù)流里面的所有數(shù)據(jù)包之前，先把某個數(shù)據(jù)包發(fā)送出去。在網(wǎng)狀網(wǎng)上傳送數(shù)據(jù)必須是異步，而不是同步。在同步情況下，需要某種高度同步的節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)包路由協(xié)議。

　　端到端服務(wù)質(zhì)量―優(yōu)先處理語音數(shù)據(jù)包。如果網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很大，單單高吞吐量和低時延還不夠。為了處理爭用現(xiàn)象和負(fù)載需求的自發(fā)性，必須優(yōu)先處理整個網(wǎng)狀網(wǎng)骨干網(wǎng)上的語音流，并且采用端到端流量優(yōu)先級劃分機(jī)制加以終結(jié)。僅僅為無線手機(jī)和為該設(shè)備提供服務(wù)的AP無線裝置(就像有線AP那樣)之間提供服務(wù)級別已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。網(wǎng)狀網(wǎng)需要整個骨干網(wǎng)都要有服務(wù)質(zhì)量，避免可能會在網(wǎng)狀網(wǎng)中的每個中繼段出現(xiàn)的爭用現(xiàn)象。這種服務(wù)級別需要自動化(取決于基礎(chǔ)設(shè)施)，最好通過專門面向語音的不同的虛擬局域網(wǎng)/服務(wù)集標(biāo)識符(VLAN/SSID)加以處理。802.11e離實(shí)際部署還有很遠(yuǎn)的距離，別指望它會在不遠(yuǎn)的將來普遍出現(xiàn)在無線基礎(chǔ)設(shè)施和所有客戶機(jī)設(shè)備上。

　　第二層交換網(wǎng)絡(luò)。第二層網(wǎng)絡(luò)最大程度地緩解了第三層網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的漫游問題。第三層網(wǎng)絡(luò)還需要針對不同類型的較高級協(xié)議進(jìn)行認(rèn)真規(guī)劃。這兩個因素導(dǎo)致了性能問題和協(xié)議配置問題。第二層無線網(wǎng)絡(luò)則可以充當(dāng)一條高級“線路”。

　　上述四個因素都直接影響到可擴(kuò)展性(指用戶數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍方面)和語音質(zhì)量。如果特定的多中繼段拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)沒有顧及到這些需求，免不了功能有限，而且缺少語音質(zhì)量功能。

　　三種部署之道

　　無線網(wǎng)狀網(wǎng)方案各不相同，但大多數(shù)的技術(shù)源自無線分布系統(tǒng)(WDS)這一最初概念。WDS是一種無線AP模式，采用無線橋接和無線中繼。前者是指AP只在彼此間進(jìn)行通信，不允許無線客戶機(jī)訪問自己。后者是指，AP不僅可以彼此通信，還可以同無線客戶機(jī)進(jìn)行通信。用戶流量在離開網(wǎng)絡(luò)前必須通過幾個節(jié)點(diǎn)(譬如通過有線局域網(wǎng))，這是各類網(wǎng)狀網(wǎng)的固有特點(diǎn)。用戶流量到達(dá)目的地所要通過的中繼段的數(shù)量將取決于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、鏈路長度、所用技術(shù)及其他不確定因素。

　　單無線裝置方案―同一信道傳輸各種信號單無線裝置方式是功能最弱的無線網(wǎng)狀網(wǎng)方案。接入點(diǎn)只使用一個無線電信道，并由無線客戶機(jī)和骨干網(wǎng)流量共享(流量在兩個AP之間轉(zhuǎn)發(fā))。如果往網(wǎng)絡(luò)上添加更多的AP，更多比例的無線帶寬會專門用來轉(zhuǎn)發(fā)骨干網(wǎng)流量，從而使得無線客戶機(jī)沒有多少容量可以使用，因?yàn)闊o線網(wǎng)絡(luò)是共享介質(zhì)。另外，AP也無法同時進(jìn)行收發(fā);有效距離內(nèi)的另一個AP在傳輸信號時，它也無法發(fā)送。這樣一來，僅僅通過3個中繼段后，就會導(dǎo)致時延讓人無法接受。

　　只要簡單算一下，就可以證明：在這種單無線裝置方案中，每個無線客戶機(jī)只有很有限的吞吐量可以使用。譬如，假如你有5個AP，每個AP與20個無線客戶機(jī)相連，因?yàn)樗蠥P和客戶機(jī)共享同一個802.11b信道(5Mbps)，所以相當(dāng)于每個用戶只有50K至100Kbps―吞吐量與撥號連接一樣。又因?yàn)樗袩o線客戶機(jī)和AP必須在同一個信道上工作，網(wǎng)絡(luò)爭用和射頻干擾就會導(dǎo)致時延無法預(yù)測。