VoWLAN技术中若干问题探讨

摘要　VoWLAN（VoIP|0">VoIP over WLAN）技术是一种利用无线局域网（WLAN）来传输VoIP帧的技术。由于WLAN和VoIP的固有缺陷，使VoWLAN技术中仍有许多问题尚待解决。文章对VoWLAN技术中的语音质量、安全、功耗和移动性管理4个主要问题及其解决方案进行探讨，最后展望了VoWLAN技术的发展前景。

0、引言

随着以IEEE 802.11为基础的无线局域网（WLAN）的普及和VoIP的应用，人们看到了无线网络电话可以实现的希望。90年代末期就有公司开始提供专用的VoWLAN解决方案。目前，摩托罗拉、诺基亚、NEC等公司已开始为下一代Wi-Fi/蜂窝融合型网络提供产品和服务。

VoWLAN技术是基于WLAN的语音通信技术。从某种程度上讲，VoWLAN技术是对VoIP的扩展和更新，将VoIP无线化，使用户能更方便更直接地进行语音通信。

由于VoWLAN融合了VoIP和WLAN两种技术，因而继承了这两种技术话费便宜和使用方便的优势。但是VoIP和WLAN的固有缺陷和不足同时也在VoWLAN中显现出来。在有线环境中，QoS和安全性就一直困扰着VoIP，而在采用无牌照无线电频谱的WLAN中，这两个问题就变得更加复杂，QoS和安全性就更加难以得到保障。除了上述问题，由于VoWLAN利用无线链路作为最后1 km的传输通道，使得VoWLAN手机可以在WLAN接入点间自由往来，显然，VoWLAN手机的功耗和移动性管理成为VoWLAN的两个关键问题。同时，还有其他问题制约着VoWLAN。以下将对VoWLAN技术中的语音质量、安全、功耗和移动性管理4个主要问题及其解决方案进行探讨。

1、语音质量

VoWLAN完全建立在分组交换基础上，分组交换固有的时延、丢包等弱点使VoWLAN系统的通话质量一直无法保证。对传统的有线网络，可通过增加带宽来提高VoIP的语音质量，但是在WLAN环境之下，带宽资源是有限的，使问题难以解决。

1.1　时延

与传统的数据业务相比，语音业务受时延的影响大得多。时延过大会导致语音失真，严重时甚至可以使通话无法进行。VoWLAN中的时延主要包含传播时延、传输时延和处理时延。

传播时延是指信号通过介质从一个地方传播到另外一个地方所花费的时间。其大小由通信距离决定，因为无线电波的速度与光速一样，通常传播时延可以忽略不计。但是，如果通信距离太大（如跨洋通信和洲际通信）就必须考虑传播时延。

传输时延是由网络设备造成的时延。一般来讲，所有网络设备都会造成一定时延，并且不同的网络设备造成的时延是不同的。例如，集线器造成的时延是相对不变的，而路由器造成的时延则会随网络的流量和拥塞程度的变化而变化。在WLAN环境下，通信时的数据速率决定了传输时延，在IEEE 802.11b网络中，传输时延与数据传输速率成正比。

处理时延涉及的范围较广，从模/数转换到编/解码，从排队等待到缓冲器接收等，都会产生一定的时延。如果处理不好就会造成通话的瞬间中断。

以上三种时延中，只有传输时延在一定程度上是受控的，可通过优化网络结构加以改善。

1.2　丢包

无线网络中有两个主要的原因会造成数据包的丢失：a）时延变化过大；b）载波侦听多路访问（CSMA）域中流量过大，监听到有冲突的数据包就会被丢失。由于语音IP包的实时性，没有时间重发丢失的包，因而丢失的IP包会使通话中断。

从影响VoWLAN的语音质量的主要因素可看出，提高语音质量要从缩短时延和减少丢包着手。VoWLAN采用了一些优化语音质量的新兴IEEE标准，主要有IEEE 802.11e、IEEE 802.11r、IEEE 802.11i和IEEE 802.11k。这些优先协议规定，语音通信在通过Wi-Fi基础架构时具有路径选择权，从而可将影响语音质量的丢包、时延和抖动减到最少。

2、安全

WLAN是一个开放性的网络，安全问题严重制约VoWLAN的发展。早期的WLAN并没有考虑安全问题，只是采用简单的访问控制机制控制访问。

安全问题可进一步分为访问控制和数据包加密，IEEE 802.1用于访问控制，IEEE 802.11i用于数据包加密。目前，并不是所有WLAN基础设施都支持IEEE 802.1x和IEEE 802.11i，而且基于IEEE 802.1x的身份认证方法变化形式很多，3GPP和UMA支持基于SIM卡的认证，但很多WISP提供其他认证方法，甚至是非标准方法，使VoWLAN的安全功能难以落实，特别是在域间进行切换时。

针对上述安全问题，从体制和技术上提出了以下安全策略：

1）完善WLAN基础设施，使之能支持IEEE 802.1x和IEEE 802.11i，消除由基础设施引起的安全隐患。

2）统一标准，避免域间切换带来的安全问题。

3）采用WLAN VPN技术可有效防止非法用户的入侵。VPN主要采用DES、3DES等技术来保障数据传输的安全，将其与IEEE 802.11b安全技术结合，是目前比较理想的安全解决