符合UMA標準的測試結構

WiFi和蜂窩會(huì )聚在單個(gè)手機中,使得用一個(gè)標準、一個(gè)網(wǎng)絡(luò )和一個(gè)裝置可以在室內和室外接入語(yǔ)音和數據。

大多數蜂窩電話(huà)制造商,包括Nokia和Motorola,正在推出支持蜂窩和WiFi接口的雙模手機。預計2009年將有4億部WiFi使能手機。傳輸話(huà)音—數據通信的流行標準是UMA(非特許移動(dòng)接入)。

UIMA擴展GSM/GPRS服務(wù)到WiFi和其他室內無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。它包含通過(guò)寬帶IP網(wǎng)絡(luò )(包括像WiFi這樣非特許的無(wú)線(xiàn)電網(wǎng)絡(luò ))隧道貫穿的GSM/GPRS協(xié)議。幾個(gè)蜂窩電話(huà)制造商和服務(wù)提供商開(kāi)發(fā)了UMA規范。遵從UMA的裝置將選擇最適合的網(wǎng)絡(luò )—蜂窩或WiFi,通常室內自動(dòng)選擇WiFi、室外選擇蜂窩。

分組話(huà)音傳輸

VoWiFi(通過(guò)WiFi傳輸話(huà)音)需要以數據分組形式,在WiFi 上發(fā)送數字化話(huà)音信號。話(huà)音數據分組必須在標準時(shí)間間隔(通常每20ms)到達其目的地,以使失真最小。網(wǎng)絡(luò )基礎結構必須保持分組損耗、延遲和抖動(dòng)(分組之間的延遲變化,會(huì )導致重建信號的失真)在所要求的限制內。

隨著(zhù)話(huà)音通過(guò)WiFi基礎結構傳輸,接入點(diǎn)(AP)、Ethernet開(kāi)關(guān)、路由器和網(wǎng)關(guān)的分組損耗、延遲和拉動(dòng)加起來(lái)會(huì )降低信號質(zhì)量,特別是話(huà)務(wù)擁擠時(shí)更是這樣。數據信號通過(guò)手機和基礎結構傳輸時(shí),優(yōu)選分組損耗、延遲和抖動(dòng)性能的幾個(gè)VoWiFi協(xié)議為：

QoS(服務(wù)質(zhì)量)協(xié)議(IEEE802.11e規定)按優(yōu)先序排列發(fā)送話(huà)務(wù)。

進(jìn)入控制協(xié)議(802.11e)保持同步易管理運行呼叫數。

快速漫游協(xié)議(802、11r)使得手機從AP到AP開(kāi)關(guān)時(shí),突發(fā)分組損耗最小。

智能安全協(xié)議,如預鑒別(802.11i)在漫游前,使能手機與鄰近AP鑒別來(lái)降低漫游時(shí)間。

無(wú)線(xiàn)電資源管理協(xié)議(802.11k)通過(guò)預發(fā)現所有鄰近AP、它們的距離和呼叫能力,使手機能做出快速漫游決定。

圖1 AP呼叫能力測試配置

VoWiFi測試方法

在VoWiFi測試中,制造商必須驗證WiFi手機和基礎結構的特有協(xié)議特性,也必須在可控和可重復的狀態(tài)下測量這些產(chǎn)品的延遲、抖動(dòng)分組損耗性能。ITU-TG、107標準為Internet基礎結構(包括AP,開(kāi)關(guān)和路由器),延遲(500ms)和分組損耗率(20%)總限制提供保證。對于單個(gè)AP網(wǎng)絡(luò ),一般可接受的限制是：等待時(shí)間小于50ms,抖動(dòng)小于5ms、漫游時(shí)間小于50ms、分組損失率小于1%。

決定VoWiFi手機可用性的另一個(gè)重要因數是WLAN系統功耗,WLAN子系統對于所有操作模式,必須能提供最佳的滿(mǎn)足手機要求的電池壽命。WLAN網(wǎng)絡(luò )需要在所有的時(shí)間保持接收輸入話(huà)音呼叫,與此相關(guān)的話(huà)務(wù)周期特性需要在不節省功率的模式之間迅速轉換,并使WLAN的功率最佳化。

VoWiFi測試可以編制進(jìn)基礎結構測試、手機測試和系統測試中?；A結構測試測量WiFi Alliance 依從性、分組損失、延遲、抖動(dòng)、協(xié)議適應性和在背景負載中所呈現的呼叫能力。這最后一項測試需要計算話(huà)音流中的MOS(由ITU—P.800規定的話(huà)音質(zhì)量平均評價(jià)分數)

手機測試測量漫游性能、區域與MOS關(guān)系、協(xié)議適應性、WiFi Alliance依從性和功耗。系統測試臨近具有多手機漫游和可控背景話(huà)務(wù)的多AP系統性能。

合格的WiFi手機和基礎結構需要克服露天測量問(wèn)題。在WiFi手機處于移動(dòng)時(shí),進(jìn)行露天測量實(shí)際上是困難又費時(shí)、易出錯的。WiFi測試的一種方法是手機和被測AP放置在屏蔽和濾波的小型隔離室中,隔離室提供到內部被測器件的濾波Ethernet、串行和RF連接。為了實(shí)行802.11無(wú)線(xiàn)電全動(dòng)態(tài)范圍,在測試設置中架設電纜的RF環(huán)境必須在器件間至少提供110dB隔離。

放置在這種小室中的無(wú)線(xiàn)裝置連接到可編程RF衰減器、組合器和開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò )中,允許自動(dòng)地評估相對于其他用戶(hù)的裝置移動(dòng)和放置在系統中的AP。當被測裝置受可控制的移動(dòng)、話(huà)務(wù)和信道條件支配時(shí),在軟件控制下可以“移動(dòng)”和精確定位裝置,使測試能實(shí)行新的話(huà)音協(xié)議和其他功能。

圖3 (a)手機工作區域測試

(b)話(huà)音質(zhì)量與通路損耗的關(guān)系

基礎結構測試

基礎結構測試應該測量AP、開(kāi)關(guān)和其他基礎結構裝置,在有背景數據信息量情況下,轉送和按優(yōu)先排序列話(huà)務(wù)的通力?；A結構測試的一個(gè)實(shí)例是話(huà)音質(zhì)量的測量,話(huà)音質(zhì)量是呼叫負載和背景信息量的函數。測試配置(圖1)包括兩個(gè)WiFi用戶(hù)仿真器,仿真器可以仿真來(lái)自多WiFi PC或手機的信息量。用戶(hù)仿真器必須支持IEEE802.11QoS協(xié)議,所以,在背景負載范圍內呼叫負載可以按優(yōu)先排序列。

當發(fā)送信息量時(shí),用戶(hù)仿真器可以測量通過(guò)被測量基礎結構的分組流的轉送率、分組損失、延遲和抖動(dòng)。為了測量呼叫,一個(gè)仿真器仿真話(huà)音用戶(hù),產(chǎn)生話(huà)音分組流;另一個(gè)仿真器仿真來(lái)自一般PC用戶(hù)或其他手機的背景信息量。

手機測試

手機的重要測試包括話(huà)音質(zhì)量(通路損耗的函數)測量和漫游時(shí)間測量。對于VoWiFi來(lái)講,漫游性能是一個(gè)重要問(wèn)題,因為在WiFi網(wǎng)絡(luò )中,AP密度可能高達每平方英尺1個(gè)AP,漫游可能在幾秒就會(huì )發(fā)生。

在漫游期間,WiFi手機通過(guò)源AP繼續通信,并通過(guò)目際AP開(kāi)始通信。此過(guò)程導致分組漏失脈沖,并對話(huà)音質(zhì)量大大不利。IEEE和WiFi Alliance正在討論50ms漫游時(shí)間限制問(wèn)題。

漫游測試測量漫游時(shí)間和分析手機的漫游性能。手機通過(guò)可編程衰減器連接AP(圖2a),強使手機處于控制方式,從一個(gè)AP到另一個(gè)AP漫游。1組衰減器開(kāi)始設置到最小,而另1組衰減器設置到最大,這樣,手機從AP1接收一個(gè)強信號,而AP2開(kāi)始超出手機范圍。AP1和手機之間的衰減器逐漸增大,而手機和AP2之間的衰減器逐漸減少,AP1移出手機范圍,而AP2處在手機范圍,因而強制漫游。

在測試期間,在源和目標信道上同時(shí)采集漫游數據,圖2b示出漫游過(guò)程的每位相的時(shí)間。隨著(zhù)手機和AP1之間的連接變壞,手機數據率下降(tTRANSITION)。手機開(kāi)始掃描另一個(gè)AP(TSCAN)。與AP2有關(guān)的測量時(shí)間是tASSOCIATE,重新開(kāi)始數據轉換所用時(shí)間是tDATA。漫游時(shí)間 (tROAM)等于漫游最后數據傳輸和漫游后第一個(gè)數據傳輸之間的時(shí)間。

工作區域與質(zhì)量的關(guān)系

WiFi手機工作區域必須在可控條件下進(jìn)行測量,而手機與AP之間衰減是變化的。手機工作區域測試配置(圖3a)是漫游測試配置的一個(gè)子裝置。它包含手機和AP之間可變衰減,同時(shí)測量話(huà)音質(zhì)量與通路損耗的關(guān)系。工作區域測試配置手機和AP間衰減器在手機動(dòng)態(tài)范圍內接收話(huà)音流。數據監控器收集分組損失、延遲和抖動(dòng)統計量,用ITU—TG.107標準來(lái)計算R-Factor。R-Factor然后變換為MOS并作圖表示與通路損耗的關(guān)系(圖3b)。

WiFi蜂窩手機能否趨向成功依賴(lài)于話(huà)音如何良好地工作在WiFi數據網(wǎng)絡(luò )中。WiFi話(huà)音應用的QoS、快速漫游、功率最佳化和其他要求已推動(dòng)IEEE開(kāi)始規定一些新的802.11協(xié)議。