新款無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )標準VoIP詳解（三）

2009/10/19

• 新款無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )標準VoIP詳解（一）
• 新款無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )標準VoIP詳解（二）

　　HCCA的固定位率排程

　　在HCCA機制中，時(shí)序的不確定性主要來(lái)自CBR輪詢(xún)排程的延遲、失敗后可能的重試以及使用可變PHY速率時(shí)，造成傳輸時(shí)間的變化。根據這些不確定性，站臺喚醒時(shí)間的約為2～5微秒。以20微秒的解碼器周期，此喚醒睡眠比所達成之效率比值為75%以上。

　　存取站可實(shí)作802.11e標準中指定的HCCA操作模式，提供可預測時(shí)間的VoIP輪詢(xún)排程，以在WLAN站臺能以睡眠模式減少耗電量時(shí)進(jìn)行管理。

　　假設平均通話(huà)時(shí)間約為100秒(以移動(dòng)電話(huà)系統平均而言)而AP同時(shí)提供20通電話(huà)應用，WLAN可能每5秒就必須執行通話(huà)設定/解除。即使在各站臺經(jīng)常進(jìn)入與離開(kāi)輪詢(xún)清單的狀況下，AP仍必須與每個(gè)站臺維持已發(fā)布的CBR排程。因此，AP也必須維持固定時(shí)槽的排程。

　　這里所說(shuō)的時(shí)槽，為針對特定站臺之輪詢(xún)訊框交換序列而指定的通道時(shí)段。除非所有訊框都使用相同的PHY速率，使每次交換都占用相同的通道時(shí)間量，否則時(shí)槽的持續時(shí)間也會(huì )隨之變化。在時(shí)槽持續時(shí)間變化的情況下，無(wú)法達成效率佳的省電同步。

　　可選擇的方法之一，是讓所有站臺都以固定的PHY速度(6Mbps)操作，一次性避免不同持續時(shí)間造成的問(wèn)題。盡管此選項會(huì )浪費許多潛在的網(wǎng)絡(luò )容量，但覆蓋范圍卻極佳而且容量良好，能容納約15個(gè)站臺。

　　若希望在使用不同PHY速率時(shí)也能降低耗電量，AP設計師可選擇另外兩種方法。其中一個(gè)方法是變更排程，令AP能可靠地與每個(gè)相關(guān)站臺通信。此作法會(huì )導致額外的負擔與可靠性的問(wèn)題。至于另一個(gè)方法，則是讓AP利用每個(gè)時(shí)槽中未使用的時(shí)間中傳輸，如此非輪詢(xún)站臺就不會(huì )以Wi-Fi封包填入空置的空中。此作法可維持同步排程。

　　輪詢(xún)排程面臨更嚴峻的挑戰，是它必須支持使用不同解碼器間隔時(shí)間的各種手機。在此狀況下，通常所建立的輪詢(xún)排程，經(jīng)常發(fā)生CBR用戶(hù)間的時(shí)序沖突。先前所估算的75%最低效率，并未將這種排程沖突列入考慮，這也會(huì )消耗部份站臺睡眠時(shí)間預算。

　　理想的HCCA排程，也會(huì )因偶爾需發(fā)送多份下行VoIP訊框至站臺而受到干擾。當封包因網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò )或路由佇列行為而成群抵達AP時(shí)，就需要多份訊框。除非所有概念時(shí)槽都有足夠的額外時(shí)間預算，否則多份下行訊框會(huì )延遲CBR排程。若需上行重新傳輸時(shí)，也會(huì )發(fā)生此類(lèi)排程延遲。為所有站臺在每個(gè)時(shí)槽都保留額外的時(shí)槽時(shí)間是一種浪費通道時(shí)間的作法，因此排程延遲通常會(huì )以延長(cháng)所有受影響的下行站臺之開(kāi)機時(shí)間加以解決。

　　通常工程師會(huì )把AP組態(tài)設定為避免長(cháng)期猝發(fā)或其他可能增加CBR排程延遲的情況發(fā)生。此組態(tài)對HCCA與EDCA同樣適用。

　　HCCA的簡(jiǎn)單、便利性能

　　HCCA輪詢(xún)的時(shí)序相互依賴(lài)性與另一種802.11e操作模式EDCA所應用的省電法時(shí)序獨立形成對比。在HCCA中，AP管理所有時(shí)序并解決所有排程沖突。而在EDCA中，所有站臺自行管理其時(shí)序(因此時(shí)序管理為分散式)，排程沖突則在空中以通道存取協(xié)定解決。

　　因此，EDCA站臺不像HCCA的站臺必須卑微地配合AP之輪詢(xún)排程，EDCA站臺可使用非排程APSD(Unscheduled APSD;UPSD)的特殊省電模式操作。此模式以站臺和AP之間的信號交握開(kāi)始，因此AP知道站臺將進(jìn)入睡眠模式，直到站臺準備好傳輸VoIP訊框為止。

　　站臺的喚醒程序可在無(wú)排程延遲、輪詢(xún)等待或因其他站臺或沖突排程而造成的時(shí)序效應下發(fā)生。站臺喚醒并以可使用的最高優(yōu)先順序參數傳輸VoIP訊框。上行訊框通常在小于2微秒的耗電量延遲下啟動(dòng)。然后AP以ACK回應上行訊框。若有必要，站臺可重新傳輸并且保持在喚醒狀態(tài)，直到AP發(fā)送一VoIP訊框或null指示(表示無(wú)可用VoIP封包可傳送)。傳統的AP硬件之AP回應時(shí)間小于100?s，而改良后還可能縮短回應時(shí)間。

　　由于一次性為一站臺管理時(shí)序，遠比解決HCCA的N-body同步問(wèn)題簡(jiǎn)單得多，因此在現成的AP上新增EDCA功能，也相對容易許多。此外，EDCA如同HCCA機制，在20-ms CBR的狀況下，可達到大致相同的75%省電效率。使用30-ms CBR間隔時(shí)間則可改善效率約83%。

　　802.11技術(shù)的改良勢必將網(wǎng)絡(luò )電話(huà)、網(wǎng)絡(luò )電話(huà)加資料、視頻加資料、網(wǎng)絡(luò )電話(huà)加視頻加資料等應用帶入主流。盡管802.11標準并未涵蓋所有網(wǎng)絡(luò )電話(huà)服務(wù)的各個(gè)層面，但仍有相當重要的標準。特別是HCCA與EDCA都能提供在相同無(wú)線(xiàn)通道中支持語(yǔ)音加資料的方法，同時(shí)能優(yōu)化手機電池壽命。

　　HCCA之外的選擇為EDCA操作模式，同樣也在802.11e中制定。EDCA可使用非排程自動(dòng)省電模式(Unscheduled Automatic Power-Save Delivery;UPSD)機制，由站臺管理省電輪詢(xún)排程而不是由存取點(diǎn)(AP)管理。

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