VoIP與WiMAX實(shí)現結合需克服技術(shù)瓶頸

　　VoIP和WiMAX都在各自的領(lǐng)域對傳統技術(shù)構成了威脅和挑戰。它們二者的結合也必將對通信技術(shù)的發(fā)展提出新的要求、產(chǎn)生新的影響。  

　　優(yōu)先支持VoIP業(yè)務(wù) 

　　對WiMAX來(lái)說(shuō)，VoIP話(huà)音業(yè)務(wù)作為基本的業(yè)務(wù)類(lèi)型必須優(yōu)先支持。 

　　WiMAX網(wǎng)絡(luò )基于IP協(xié)議，主要提供寬帶數據業(yè)務(wù)，但僅提供傳統的Web瀏覽等寬帶數據業(yè)務(wù)遠遠不能滿(mǎn)足運營(yíng)商和市場(chǎng)拓展的要求，因此，WiMAX論壇應用工作組(AWG)提出了多種新的不同QoS要求的業(yè)務(wù)，其中VoIP是優(yōu)先支持的業(yè)務(wù)類(lèi)型。綜上所述，我們可以看到，VoIP業(yè)務(wù)的發(fā)展從固定系統向移動(dòng)系統拓展，WiMAX系統由數據業(yè)務(wù)向話(huà)音業(yè)務(wù)演進(jìn)，兩者互相促進(jìn)發(fā)展，結合點(diǎn)就是WiMAX系統的VoIP應用。 

　　VoIP業(yè)務(wù)要求系統能夠提供保證帶寬、時(shí)延和時(shí)延抖動(dòng)控制在一定范圍，沒(méi)有QoS支持的系統無(wú)法達到上述要求。因此，WiMAX系統VoIP業(yè)務(wù)的難點(diǎn)在于整個(gè)VoIP會(huì )話(huà)中系統端到端的QoS支持能力，包括VoIP業(yè)務(wù)流建立時(shí)的許可、會(huì )話(huà)協(xié)商以及會(huì )話(huà)建立后無(wú)線(xiàn)資源分配和調度，尤其在移動(dòng)環(huán)境下，用戶(hù)從一個(gè)基站移動(dòng)到另一個(gè)基站的切換過(guò)程中數據丟包和時(shí)延必須控制在嚴格范圍，切換以后QoS能夠保持不變。端到端的QoS解決方案包含兩方面內容:空中接口的QoS能力和網(wǎng)絡(luò )側QoS架構。 

　　端到端QoS解決方案 

　　WiMAX空中接口QoS機制在MAC層實(shí)現。QoS機制包含兩部分內容，一部分是關(guān)于業(yè)務(wù)流的管理，它提供了一種實(shí)現上下行QoS管理的機制。另一部分是相應的QoS保證機制，包括調度算法、緩沖池管理和流量控制等，在協(xié)議中對這些算法并沒(méi)有進(jìn)行定義和闡述，由設備廠(chǎng)家的具體實(shí)現決定。業(yè)務(wù)流管理包括以下幾個(gè)方面: 

　　*面向連接的服務(wù)，MAC層針對每個(gè)連接。 

　　*空中接口的五種QoS業(yè)務(wù)類(lèi)型以及相關(guān)的參數，這五種類(lèi)型分別是:非請求的帶寬分配業(yè)務(wù)(UGS)、實(shí)時(shí)輪詢(xún)業(yè)務(wù)(rtPS)、擴展的實(shí)時(shí)輪詢(xún)業(yè)務(wù)(Extended Real-time Polling Service，ertPS)、非實(shí)時(shí)輪詢(xún)業(yè)務(wù)(nrtPS)和盡力而為業(yè)務(wù)(BE)。 

　　*為每個(gè)用戶(hù)定義QoS參數，包括速率、時(shí)延等指標。 

　　*允許新業(yè)務(wù)流建立的策略條件。 

　　空中接口QoS實(shí)現機制與分類(lèi)器密切相關(guān)，首先通過(guò)匯聚(CS)層將上層送來(lái)的IP數據包與一個(gè)由連接標識符(CID)標識的業(yè)務(wù)流關(guān)聯(lián)起來(lái)，并形成MAC數據包，數據包的QoS業(yè)務(wù)類(lèi)型和相應參數都包含在CID中，使得每個(gè)數據包在進(jìn)行調度前具有相應的QoS要求。IEEE802.16MAC協(xié)議對QoS的支持分為3部分:首先創(chuàng )建最初的業(yè)務(wù)流并對業(yè)務(wù)流的QoS參數進(jìn)行配置;然后對業(yè)務(wù)流進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，包括動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)增加(DSA)、動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)改變(DSC)和動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)刪除(DSD);最后在通信過(guò)程中對MAC的分組數據單元(PDU)進(jìn)行分類(lèi)并依據業(yè)務(wù)流的類(lèi)別區分優(yōu)先級進(jìn)行調度。 

　　在網(wǎng)絡(luò )側方面，WiMAX論壇NWG的網(wǎng)絡(luò )架構規范中，為支持空口的5種QoS類(lèi)型定義了網(wǎng)絡(luò )中的QoS邏輯實(shí)體、觸發(fā)流程和相應消息，通過(guò)在BS和ASN內配置QoS控制功能單元，從而基于IEEE802.16標準將QoS架構進(jìn)行了擴展。WiMAX網(wǎng)絡(luò )QoS功能模型包括下列QoS功能單元: 

　　*QoS策略數據庫。SS的歸屬NSP維護一個(gè)預定義的策略數據庫，用來(lái)鑒權和授權WiMAX業(yè)務(wù)請求。 

　　*應用功能AF。SS的歸屬NSP支持應用功能。SS可以利用應用層控制協(xié)議與AF交互，作為響應，AF可以發(fā)出WiMAX的業(yè)務(wù)流激勵給PF。 

　　*SFM。業(yè)務(wù)流管理(SFM)邏輯實(shí)體位于A(yíng)SN內，它負責創(chuàng )建、許可、激活、修改以及刪除業(yè)務(wù)流。它由許可控制(AC)功能以及關(guān)聯(lián)的本地資源信息組成。 

　　*SFA。業(yè)務(wù)流授權(SFA)邏輯實(shí)體位于A(yíng)SN內，它基于資源管理策略負責網(wǎng)絡(luò )級的許可控制。SFA由一個(gè)QoS策略數據庫和相關(guān)的策略功能塊(PF)組成。該策略數據庫在A(yíng)AA過(guò)程中，從用戶(hù)的歸屬NSP加載用戶(hù)預定義的QoS屬性信息。 

　　QoS策略數據庫位于A(yíng)SN內。通過(guò)AAA過(guò)程，可以把用戶(hù)屬性中與QoS相關(guān)的信息從歸屬NSP的預定義數據庫傳送到ASN?？鐓^域的QoS信息獲取只能通過(guò)R3接口或者R5接口，而且必須與原來(lái)的QoS屬性一致。 

　　用戶(hù)的QoS屬性可以認為只針對空中接口的MAC連接，也就是說(shuō)，該QoS屬性并不規定具體的接入網(wǎng)和核心網(wǎng)的QoS實(shí)現方法。 

　　接入網(wǎng)和核心網(wǎng)的QoS實(shí)現方法與固定網(wǎng)絡(luò )中QoS實(shí)現的機制相關(guān)。 

　　尚有技術(shù)瓶頸 

　　我們可以看到WiMAX網(wǎng)絡(luò )為了支持VoIP等QoS要求的業(yè)務(wù)，從空口到網(wǎng)絡(luò )側都建立了比較完善的QoS機制和架構，但在一些技術(shù)問(wèn)題上還不明晰，例如，VoIP業(yè)務(wù)在A(yíng)SN內、ASN間移動(dòng)下的QoS保障機制、網(wǎng)絡(luò )結構的完善性與可靠性，安全與認證等等，這些問(wèn)題不僅局限于WiMAX系統，對于任何基于IP協(xié)議的無(wú)線(xiàn)系統都存在相同的問(wèn)題，所以WiMAX技術(shù)對上述問(wèn)題的研究對于VoIP業(yè)務(wù)在移動(dòng)通信系統的應用拓展具有重要意義，我們期待著(zhù)這些問(wèn)題的解決和突破。 

　　VoIP與WiMAX的結合很好地實(shí)現了優(yōu)勢互補、各取所需，而且也很好地契合于通信技術(shù)發(fā)展的大趨勢。另一方面，目前這兩者的結合還確實(shí)面臨一些短期內無(wú)法完全克服的技術(shù)瓶頸，比如:移動(dòng)環(huán)境下QoS的保障機制，網(wǎng)絡(luò )結構的完善性與可靠性，安全與認證等等。從這一角度看，未來(lái)的技術(shù)發(fā)展還必定會(huì )經(jīng)歷一定的艱辛過(guò)程。