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淺談VoWiFi面臨的挑戰(zhàn)與發(fā)展前景

2007/08/17

VoWiFi迅速發(fā)展

　　近來，各類寬帶服務(wù)提供商開始越來越多地向自己的用戶提供VoIP服務(wù)，其中包括普通消費者和企業(yè)用戶。如果說以前提供這樣的服務(wù)是在嘗試和試點的過程，那么現(xiàn)在已經(jīng)開始了真正的加速前進。另一方面網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)語音服務(wù)提供商之間的整合和收購逐漸完成，這種加速的趨勢將被保持，甚至還會越來越快，許多寬帶服務(wù)現(xiàn)在正越來越多地圍繞VoIP建設(shè)進行。隨著寬帶通信和Wi-Fi接入點的日益增多，以及VoIP的日益普及，網(wǎng)絡(luò)融合的下一步就是無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與VoIP的融合，即VoIP-over-Wi-Fi（簡稱VoWiFi）。

　　Infonetics的調(diào)查報告顯示，2004年出售的VoWiFi電話大約為11.3萬臺，這種較高的應(yīng)用比率將一直持續(xù)。到2009年，全球VoWiFi電話的銷售額將達到37億美元。VoWiFi電話技術(shù)應(yīng)用最廣的領(lǐng)域就是那些擁有較多移動辦公員工的企業(yè)，比如在醫(yī)院和工廠工作的人員，各類銷售人員等。

VoWiFi的優(yōu)勢

　　VoWiFi的最大優(yōu)勢在于話費低廉，尤其是與傳統(tǒng)的蜂窩電話技術(shù)相比。在很多地區(qū)，Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)很普及了，而那些目前沒有Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)也可以以低廉的成本很快地部署一套Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。人們可以在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)覆蓋到的任何地點使用IP電話，而且VoIP電話的通話質(zhì)量正在快速提升，在很多地方，VoWiFi電話的質(zhì)量已經(jīng)達到或超過了普通手機的通話質(zhì)量。

VoWiFi/GSM雙模手機

　　很多技術(shù)分析人士都認為，VoWiFi的下一波功能將主要集中在雙模手機上，即手機擁有Wi-Fi IP電話功能和普通蜂窩電話功能。當用戶位于家中、辦公室或公共Wi-Fi熱點區(qū)域，可以使用Wi-Fi IP電話功能進行通話，而在沒有Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)，則可以使用傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)進行通話。不論采用哪種網(wǎng)絡(luò)，用戶的手機號碼是唯一的。由于通過Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)撥打IP電話的費用要低于現(xiàn)有的固定電話，因此未來這種電話很可能會取代大部分用戶目前使用的固定電話。下圖為GUPP公司最新推出的VoWiFi/GSM雙模Linux智能手機PHREEDOM


　　GUPP公司PHREEDOM手機基于VoWifi/GSM雙模的手機可以讓用戶自由選擇網(wǎng)絡(luò)。除了正常的GSM網(wǎng)絡(luò)之外，在有WiFi覆蓋的地方，用戶便可以使用WiFi網(wǎng)絡(luò)進行通話，從而節(jié)約話費。在WiFi環(huán)境中，它還也可以進行網(wǎng)頁瀏覽、郵件收發(fā)、數(shù)據(jù)下載等操作。

VoWiFi面臨的挑戰(zhàn)

　　VoWiFi的概念相當不錯：將價格低廉的VoIP技術(shù)與靈活的無線技術(shù)相結(jié)合。從低成本需求以及移動性需求的技術(shù)趨勢看，VoWiFi技術(shù)的出現(xiàn)完全符合邏輯。但是在實際應(yīng)用中，VoWiFi技術(shù)還存在4個主要障礙。

1.VoWiFi的帶寬問題

　　當拿每個VoIP通道所需的典型帶寬與大多數(shù)Wi-Fi接入點的可用帶寬比較時，我們發(fā)現(xiàn)似乎沒有必要討論VoIP應(yīng)用的帶寬可用性。畢竟，即使是舊的802.11b標準也有11Mbit/s的傳輸速率。因為G.711（VoIP編解碼器）運行在相對來說微不足道的64kbit/s速率，Wi-Fi帶寬似乎遠遠超過VoIP編解碼器的最低要求。

　　然而，請想一想爭取Wi-Fi頻段的應(yīng)用的巨大數(shù)量：家庭媒體服務(wù)器的流式MP3音頻、多玩家游戲、網(wǎng)上沖浪和其他設(shè)備到設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，再想一想會迅速把連接速率從11 Mbits/s下降為5.5、2甚至1 Mbits/s的各種環(huán)境因素；這樣，你就不會再認為單次VoIP通話所需的帶寬與實際剩余帶寬之間的差異很巨大了。

2.VoWiFi可靠性問題

　　大部分對于電腦和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)偶爾出現(xiàn)的死機或者延遲等情況，都有一定的容忍能力。人們不需要即時收到電子郵件，就算網(wǎng)絡(luò)延遲讓郵件遲到了幾分鐘甚至幾小時，對于大部分人來說，這也不是什么嚴重問題。

　　而在語音通信領(lǐng)域，公眾交換電話網(wǎng)絡(luò)（PSTN）已經(jīng)把人們寵壞了。人們希望電話可以隨時使用。人們希望高質(zhì)量的語音通信。而且人們希望電話線路能夠時時保持暢通，只有在通話雙方掛斷電話時，線路才會斷開。

　　可靠性問題是很多企業(yè)沒有馬上采用VoIP電話的一個重要因素。由于語音通信是一個實時的應(yīng)用，與普通的數(shù)據(jù)應(yīng)用相比，VoIP對于網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)包丟失或者其他網(wǎng)絡(luò)問題是非常敏感的。

　　而將VoIP應(yīng)用到無線網(wǎng)絡(luò)，無疑會增加網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定因素，使得VoIP的可靠性進一步受到影響。各種電波干擾，頻段限制、信號衰落以及其他各種因素，都會導致VoWiFi電話在通話過程中突然中斷或受到干擾。VoWiFi連接的通話質(zhì)量和性能與網(wǎng)絡(luò)帶寬、 QoS設(shè)置或設(shè)備（如手機或網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器）都有關(guān)系。

3.VoWiFi安全問題

　　對無線網(wǎng)絡(luò)安全性的擔心是很多企業(yè)拒絕使用802.11網(wǎng)絡(luò)的主要原因，而這種安全問題對于VoIP來說，風險性并不比其它通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序低。由于無線VoIP是通過無線電波傳送的，因此很容易在傳輸過程中被入侵者或黑客截獲。如果對VoWiFi系統(tǒng)中不增強對安全的鑒權(quán)和對數(shù)據(jù)的保密，將會對系統(tǒng)造成很大的威脅，VoWiFi潛在的威脅和存在的攻擊的方式主要有：竊聽（Eavesdropping）和嗅探（Sniffing）VoIP呼叫，中間人（Man in the Middle）攻擊，拒絕服務(wù)（Denial of Service）攻擊，呼叫中斷（Call Interruption）和建立錯誤呼叫等。

4.VoWiFi的電池壽命問題

　　阻礙VoWiFi手機迅速普及的一個重要因素可能是電池壽命。許多第一代設(shè)備的待機時間比大多數(shù)便攜式電話的通話時間還要短。顯然，要使VoWiFi手機為消費者所廣泛采用，這些設(shè)備的電池壽命必須能夠比得上目前的便攜式、無繩或DECT電話的電池壽命。更復(fù)雜的問題是，用戶已習慣便攜式電話的小體積，這就在設(shè)備可使用的電池大小方面對OEM或ODM設(shè)置了限制。

　　設(shè)備中的WiFi組件是VoWiFi手機中消耗最多電池電量的組件之一。雖然新一代WiFi芯片的耗電量將大大減少，但VoWiFi手機中許多其他器件要共享有限的電量。例如，傳統(tǒng)的DSP設(shè)計需要多個處理器或系統(tǒng)級芯片器件來執(zhí)行所有的VoIP功能。

　　在這些設(shè)計中，一般的人機界面(MMI)以及VoIP通話控制功能使用傳統(tǒng)的應(yīng)用處理器(ARM、MIPS等)，而DSP則用于語音到數(shù)據(jù)包到語音的轉(zhuǎn)換。此方法在便攜設(shè)備的設(shè)計中暴露出很多缺點。

　　最后，使用分立的應(yīng)用處理器和DSP(不管是作為獨立組件還是作為系統(tǒng)級芯片的核心)會導致更大的物理封裝，從而減少了產(chǎn)品中較大電池的可用內(nèi)部面積。此外，整個系統(tǒng)中組件的增多會增加設(shè)備的整體電量消耗。

VoWi-Fi的前景

　　對于VoWiFi面臨4種的挑戰(zhàn)，業(yè)界已經(jīng)想出了一系列的解決方法。

　　1.為了更有效地利用網(wǎng)絡(luò)帶寬進行語音傳輸，業(yè)界已開發(fā)出多種備選語音編解碼器。這些編解碼器如G.729、G.723.1和iLBC使用多種復(fù)雜的處理技術(shù)來壓縮捕獲到的語音流，這意味著可大大減少傳輸相同電話聲道所需的網(wǎng)絡(luò)帶寬。

　　2.802.11規(guī)范對服務(wù)質(zhì)量沒有直接的規(guī)定，該協(xié)議設(shè)計為對訪問介質(zhì)的所有設(shè)備具有公平、相等的接入權(quán)。然而，由于Wi-Fi已取得發(fā)展，應(yīng)用范圍已擴大，因此提高固有服務(wù)質(zhì)量水平的需要已變得很明顯。為滿足此需求，業(yè)界已開發(fā)出802.11e規(guī)范，其主要目標是為Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)定義服務(wù)質(zhì)量。802.11e規(guī)范設(shè)計的其中一個主要特點是，它對各種不同類型的通信流采用不同的“優(yōu)先級別”。

　　通過為特定類型的通信流指定較高的優(yōu)先級，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以恰當?shù)嘏帕泻凸芾砹髁�，以在網(wǎng)絡(luò)擁擠的情況下傳送更高優(yōu)先級的通信流。802.11e標準定義了四種接入類別，語音相關(guān)的通信流被指定為最高優(yōu)先級，而為視頻數(shù)據(jù)、盡力傳送型數(shù)據(jù)和后臺數(shù)據(jù)按遞減順序指定剩余的級別。像所有優(yōu)先級方案一樣，流量分類的工作交由應(yīng)用程序執(zhí)行，所有應(yīng)用程序都必須“公平”地對待優(yōu)先級排序方案，以在網(wǎng)絡(luò)層上發(fā)揮作用。

　　3.安全性通過Wi-Fi安全措施(WEP或WPA)組合，并利用電話與服務(wù)提供商的Softswitch或網(wǎng)關(guān)間的IecV連接來處理—從而為提供者(認證和呼叫控制數(shù)據(jù))和用戶(語音包安全性)提供了安全。

　　4.有一種技術(shù)可改善VoWi-Fi設(shè)備電量消耗，即充分利用“無DSP”設(shè)計方法，在這種設(shè)計中，語音處理是在應(yīng)用處理器中進行的。隨著用于便攜式用途的通用應(yīng)用處理器的發(fā)展，它們已有足夠的處理能力執(zhí)行需進行大量計算的工作(如語音處理)以及其他的一般應(yīng)用功能。在應(yīng)用處理器上執(zhí)行語音處理功能以及去掉DSP，可直接實現(xiàn)節(jié)能和減少物理封裝體積。


無DSP的VoWi-Fi架構(gòu)

　　雖然部署VoWiFi電話面臨許多挑戰(zhàn)，但適當?shù)睾喜⒖紤]以下因素可輕易克服這些挑戰(zhàn)：選擇VoIP編解碼器以獲得適當?shù)膸挷崿F(xiàn)質(zhì)量最優(yōu)化、使用支持802.11e的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)以確保語音話務(wù)的優(yōu)先級以及使用無DSP架構(gòu)以延長VoWi-Fi手機的電池壽命。

　　如果部署和使用得當，VoWiFi電話將成為傳統(tǒng)蜂窩電話以及有線VoIP電話的強有力競爭對手。世界上主要的VoIP運營商都已經(jīng)開始向無線VoIP電話市場前進。比如Skype就已經(jīng)開發(fā)出了可以用于Windows Mobile移動設(shè)備上的電話軟件。相信VoWiFi電話將會很快的在我們生活中普及起來，我們不妨拭目以待。

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