無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)承載VOIP應(yīng)用的性能特點(diǎn)

隨著各種無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，當(dāng)今市場(chǎng)已經(jīng)對(duì)于各種技術(shù)提出了苛刻的需求，必須滿足用戶需求的技術(shù)才能夠很好地生存下來(lái)。起源于軍事領(lǐng)域的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)(MANET)從上個(gè)世紀(jì)末開(kāi)始便受到了各大研究組織的瘋狂關(guān)注，因?yàn)槠湟撞渴�、自管理、不依賴于基礎(chǔ)設(shè)施等特性滿足災(zāi)害、野戰(zhàn)等場(chǎng)景的需求，但是由于其性能和成本的劣勢(shì)至今沒(méi)有得到民用設(shè)施的廣泛應(yīng)用。

為了改進(jìn)MANET使其適用于民用網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(Wireless Mesh Network)最近幾年被提出，其核心思想是將傳統(tǒng)MANET中既充當(dāng)路由器又充當(dāng)主機(jī)的對(duì)等節(jié)點(diǎn)在物理上分離為無(wú)線網(wǎng)狀路由器(wireless mesh router)節(jié)點(diǎn)和無(wú)線網(wǎng)狀客戶端(wireless mesh client)節(jié)點(diǎn)，并且通過(guò)邊界網(wǎng)關(guān)將無(wú)線網(wǎng)狀路由器接入Internet。

無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)繼承了MANET自組織的優(yōu)點(diǎn)，并且還具有高帶寬、低成本、可靠、可擴(kuò)展等優(yōu)勢(shì)。因?yàn)闊o(wú)線網(wǎng)狀路由器屬于固定設(shè)備，部署后不輕易移動(dòng)，所以其成本相對(duì)支持移動(dòng)MANET的網(wǎng)卡低廉，眾所周知無(wú)線傳輸?shù)膸�寬和距離成反比，因此增加低成本的無(wú)線網(wǎng)狀路由器可以有效增加傳輸帶寬。其次，由于無(wú)線網(wǎng)狀路由器之間是網(wǎng)狀的連接，因此一條鏈路的失效并不影響傳輸，這樣的網(wǎng)絡(luò)具有高度的可靠性。再次，由于無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)繼承了移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)的自管理特點(diǎn)，擴(kuò)充的無(wú)線路由器能夠進(jìn)行自配置，因此具有高度的可擴(kuò)展性。最后，無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)滿足了任何民用設(shè)施都不可缺少的Internet接入需求，比起MANET更為實(shí)用。

正是因?yàn)檫@樣的優(yōu)勢(shì)，無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)成為當(dāng)前各大研究機(jī)構(gòu)關(guān)注的重點(diǎn)，而其對(duì)于上層應(yīng)用支持的焦點(diǎn)則聚集在了移動(dòng)話音業(yè)務(wù)，而傳統(tǒng)MANET對(duì)于VOIP業(yè)務(wù)的性能評(píng)估結(jié)果總是差強(qiáng)人意。在此，人們非常關(guān)注無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)能否滿足用戶對(duì)于實(shí)時(shí)話音業(yè)務(wù)的質(zhì)量要求。

專業(yè)測(cè)試公司Iometrix日前基于IEEE 802.11工作組的在研草案進(jìn)行了首次無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的性能評(píng)估測(cè)試工作。這項(xiàng)測(cè)試比較了當(dāng)前最為流行的兩類無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)解決方案：室內(nèi)單路無(wú)線回程(single-radio wireless backhaul)解決方案和室外多路無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)(multi-radio outdoor mesh)解決方案。

這項(xiàng)測(cè)試通過(guò)單項(xiàng)時(shí)延、抖動(dòng)和丟包率等指標(biāo)來(lái)評(píng)估平均意見(jiàn)分(即Mean Opinion Socore，簡(jiǎn)稱MOS，是電信業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的用戶對(duì)于話音質(zhì)量主觀體驗(yàn)的評(píng)估指標(biāo))。這項(xiàng)測(cè)試同時(shí)還評(píng)估了用戶漫游場(chǎng)景下的切換時(shí)延等性能。最終的測(cè)試數(shù)據(jù)被有效地分析和提取出來(lái)，以表征和無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)VOIP應(yīng)用相關(guān)的系統(tǒng)特性。以下篇章我們基于測(cè)試結(jié)果詳細(xì)分析無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)承載VOIP應(yīng)用的性能特點(diǎn)。話音質(zhì)量對(duì)于網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的挑戰(zhàn)

隨著無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)應(yīng)用的日趨廣泛，使其支持話音應(yīng)用的需求急劇增加。如何性能合乎要求，用戶非常樂(lè)意用廉價(jià)的基于無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)的VOIP業(yè)務(wù)取代蜂窩電話，因?yàn)檫@樣的無(wú)線VOIP應(yīng)用資費(fèi)基本等同于無(wú)線寬帶基礎(chǔ)設(shè)施接入的費(fèi)用。而市場(chǎng)上新進(jìn)增加的各種結(jié)合802.11接入和蜂窩網(wǎng)絡(luò)接入的雙模手機(jī)更是加劇了這種趨勢(shì)。

然而，要想無(wú)線VOIP能夠滿足用戶對(duì)于話音質(zhì)量的需求，其底層無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)必須具有高吞吐量、低時(shí)延、話音分組包端到端優(yōu)先排隊(duì)等特性，目前并不是所有的無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)都滿足這樣的需求。

特別值得注意的是，由于多跳(Multi-hop，即接入網(wǎng)中的無(wú)線傳輸需要經(jīng)過(guò)多個(gè)無(wú)線路由器才能到達(dá)AP。在傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)線傳輸僅僅是從移動(dòng)終端到AP的一跳接入，而引入移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)后，允許無(wú)線傳輸經(jīng)由多個(gè)無(wú)線設(shè)備到達(dá)接入點(diǎn)，無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)的路由器繼承了移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)這樣的特性。)特性在無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)中被保留，相應(yīng)會(huì)引起帶寬衰減、網(wǎng)絡(luò)延時(shí)等性能問(wèn)題。這樣的性能問(wèn)題在無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)部署規(guī)模擴(kuò)大的時(shí)候可能會(huì)被放大得更為明顯。

為了支持VOIP應(yīng)用，無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)的路由器節(jié)點(diǎn)還需要合理地管理無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)客戶端的其他業(yè)務(wù)流，使其不影響對(duì)于實(shí)時(shí)性要求較高的VOIP數(shù)據(jù)包的傳送優(yōu)先級(jí)。而目前最大的問(wèn)題在于，標(biāo)準(zhǔn)化工作中已經(jīng)規(guī)定了的對(duì)于話音類業(yè)務(wù)分組包的優(yōu)先級(jí)，并沒(méi)有在實(shí)際部署中被無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)路由器節(jié)點(diǎn)有效地采用，因?yàn)檫@些節(jié)點(diǎn)不能很好地識(shí)別客戶端發(fā)起的VOIP數(shù)據(jù)包。