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浅谈VoWiFi面临的挑战与发展前景

2007/08/17

VoWiFi迅速发展

　　近来，各类宽带服务提供商开始越来越多地向自己的用户提供VoIP服务，其中包括普通消费者和企业用户。如果说以前提供这样的服务是在尝试和试点的过程，那么现在已经开始了真正的加速前进。另一方面网络与传统语音服务提供商之间的整合和收购逐渐完成，这种加速的趋势将被保持，甚至还会越来越快，许多宽带服务现在正越来越多地围绕VoIP建设进行。随着宽带通信和Wi-Fi接入点的日益增多，以及VoIP的日益普及，网络融合的下一步就是无线网络技术与VoIP的融合，即VoIP-over-Wi-Fi（简称VoWiFi）。

　　Infonetics的调查报告显示，2004年出售的VoWiFi电话大约为11.3万台，这种较高的应用比率将一直持续。到2009年，全球VoWiFi电话的销售额将达到37亿美元。VoWiFi电话技术应用最广的领域就是那些拥有较多移动办公员工的企业，比如在医院和工厂工作的人员，各类销售人员等。

VoWiFi的优势

　　VoWiFi的最大优势在于话费低廉，尤其是与传统的蜂窝电话技术相比。在很多地区，Wi-Fi网络已经很普及了，而那些目前没有Wi-Fi网络的企业也可以以低廉的成本很快地部署一套Wi-Fi网络。人们可以在Wi-Fi网络覆盖到的任何地点使用IP电话，而且VoIP电话的通话质量正在快速提升，在很多地方，VoWiFi电话的质量已经达到或超过了普通手机的通话质量。

VoWiFi/GSM双模手机

　　很多技术分析人士都认为，VoWiFi的下一波功能将主要集中在双模手机上，即手机拥有Wi-Fi IP电话功能和普通蜂窝电话功能。当用户位于家中、办公室或公共Wi-Fi热点区域，可以使用Wi-Fi IP电话功能进行通话，而在没有Wi-Fi网络的地区，则可以使用传统的蜂窝网络进行通话。不论采用哪种网络，用户的手机号码是唯一的。由于通过Wi-Fi网络拨打IP电话的费用要低于现有的固定电话，因此未来这种电话很可能会取代大部分用户目前使用的固定电话。下图为GUPP公司最新推出的VoWiFi/GSM双模Linux智能手机PHREEDOM

　　GUPP公司PHREEDOM手机基于VoWifi/GSM双模的手机可以让用户自由选择网络。除了正常的GSM网络之外，在有WiFi覆盖的地方，用户便可以使用WiFi网络进行通话，从而节约话费。在WiFi环境中，它还也可以进行网页浏览、邮件收发、数据下载等操作。

VoWiFi面临的挑战

　　VoWiFi的概念相当不错：将价格低廉的VoIP技术与灵活的无线技术相结合。从低成本需求以及移动性需求的技术趋势看，VoWiFi技术的出现完全符合逻辑。但是在实际应用中，VoWiFi技术还存在4个主要障碍。

1.VoWiFi的带宽问题

　　当拿每个VoIP通道所需的典型带宽与大多数Wi-Fi接入点的可用带宽比较时，我们发现似乎没有必要讨论VoIP应用的带宽可用性。毕竟，即使是旧的802.11b标准也有11Mbit/s的传输速率。因为G.711（VoIP编解码器）运行在相对来说微不足道的64kbit/s速率，Wi-Fi带宽似乎远远超过VoIP编解码器的最低要求。

　　然而，请想一想争取Wi-Fi频段的应用的巨大数量：家庭媒体服务器的流式MP3音频、多玩家游戏、网上冲浪和其他设备到设备的数据传输，再想一想会迅速把连接速率从11 Mbits/s下降为5.5、2甚至1 Mbits/s的各种环境因素；这样，你就不会再认为单次VoIP通话所需的带宽与实际剩余带宽之间的差异很巨大了。

2.VoWiFi可靠性问题

　　大部分对于电脑和数据网络偶尔出现的死机或者延迟等情况，都有一定的容忍能力。人们不需要即时收到电子邮件，就算网络延迟让邮件迟到了几分钟甚至几小时，对于大部分人来说，这也不是什么严重问题。

　　而在语音通信领域，公众交换电话网络（PSTN）已经把人们宠坏了。人们希望电话可以随时使用。人们希望高质量的语音通信。而且人们希望电话线路能够时时保持畅通，只有在通话双方挂断电话时，线路才会断开。

　　可靠性问题是很多企业没有马上采用VoIP电话的一个重要因素。由于语音通信是一个实时的应用，与普通的数据应用相比，VoIP对于网络中出现的数据包丢失或者其他网络问题是非常敏感的。

　　而将VoIP应用到无线网络，无疑会增加网络的不稳定因素，使得VoIP的可靠性进一步受到影响。各种电波干扰，频段限制、信号衰落以及其他各种因素，都会导致VoWiFi电话在通话过程中突然中断或受到干扰。VoWiFi连接的通话质量和性能与网络带宽、 QoS设置或设备（如手机或网络服务器）都有关系。

3.VoWiFi安全问题

　　对无线网络安全性的担心是很多企业拒绝使用802.11网络的主要原因，而这种安全问题对于VoIP来说，风险性并不比其它通过无线网络传输数据的应用程序低。由于无线VoIP是通过无线电波传送的，因此很容易在传输过程中被入侵者或黑客截获。如果对VoWiFi系统中不增强对安全的鉴权和对数据的保密，将会对系统造成很大的威胁，VoWiFi潜在的威胁和存在的攻击的方式主要有：窃听（Eavesdropping）和嗅探（Sniffing）VoIP呼叫，中间人（Man in the Middle）攻击，拒绝服务（Denial of Service）攻击，呼叫中断（Call Interruption）和建立错误呼叫等。

4.VoWiFi的电池寿命问题

　　阻碍VoWiFi手机迅速普及的一个重要因素可能是电池寿命。许多第一代设备的待机时间比大多数便携式电话的通话时间还要短。显然，要使VoWiFi手机为消费者所广泛采用，这些设备的电池寿命必须能够比得上目前的便携式、无绳或DECT电话的电池寿命。更复杂的问题是，用户已习惯便携式电话的小体积，这就在设备可使用的电池大小方面对OEM或ODM设置了限制。

　　设备中的WiFi组件是VoWiFi手机中消耗最多电池电量的组件之一。虽然新一代WiFi芯片的耗电量将大大减少，但VoWiFi手机中许多其他器件要共享有限的电量。例如，传统的DSP设计需要多个处理器或系统级芯片器件来执行所有的VoIP功能。

　　在这些设计中，一般的人机界面(MMI)以及VoIP通话控制功能使用传统的应用处理器(ARM、MIPS等)，而DSP则用于语音到数据包到语音的转换。此方法在便携设备的设计中暴露出很多缺点。

　　最后，使用分立的应用处理器和DSP(不管是作为独立组件还是作为系统级芯片的核心)会导致更大的物理封装，从而减少了产品中较大电池的可用内部面积。此外，整个系统中组件的增多会增加设备的整体电量消耗。

VoWi-Fi的前景

　　对于VoWiFi面临4种的挑战，业界已经想出了一系列的解决方法。

　　1.为了更有效地利用网络带宽进行语音传输，业界已开发出多种备选语音编解码器。这些编解码器如G.729、G.723.1和iLBC使用多种复杂的处理技术来压缩捕获到的语音流，这意味着可大大减少传输相同电话声道所需的网络带宽。

　　2.802.11规范对服务质量没有直接的规定，该协议设计为对访问介质的所有设备具有公平、相等的接入权。然而，由于Wi-Fi已取得发展，应用范围已扩大，因此提高固有服务质量水平的需要已变得很明显。为满足此需求，业界已开发出802.11e规范，其主要目标是为Wi-Fi网络定义服务质量。802.11e规范设计的其中一个主要特点是，它对各种不同类型的通信流采用不同的“优先级别”。

　　通过为特定类型的通信流指定较高的优先级，网络设备可以恰当地排列和管理流量，以在网络拥挤的情况下传送更高优先级的通信流。802.11e标准定义了四种接入类别，语音相关的通信流被指定为最高优先级，而为视频数据、尽力传送型数据和后台数据按递减顺序指定剩余的级别。像所有优先级方案一样，流量分类的工作交由应用程序执行，所有应用程序都必须“公平”地对待优先级排序方案，以在网络层上发挥作用。

　　3.安全性通过Wi-Fi安全措施(WEP或WPA)组合，并利用电话与服务提供商的Softswitch或网关间的IecV连接来处理—从而为提供者(认证和呼叫控制数据)和用户(语音包安全性)提供了安全。

　　4.有一种技术可改善VoWi-Fi设备电量消耗，即充分利用“无DSP”设计方法，在这种设计中，语音处理是在应用处理器中进行的。随着用于便携式用途的通用应用处理器的发展，它们已有足够的处理能力执行需进行大量计算的工作(如语音处理)以及其他的一般应用功能。在应用处理器上执行语音处理功能以及去掉DSP，可直接实现节能和减少物理封装体积。

无DSP的VoWi-Fi架构

　　虽然部署VoWiFi电话面临许多挑战，但适当地合并考虑以下因素可轻易克服这些挑战：选择VoIP编解码器以获得适当的带宽并实现质量最优化、使用支持802.11e的Wi-Fi网络以确保语音话务的优先级以及使用无DSP架构以延长VoWi-Fi手机的电池寿命。

　　如果部署和使用得当，VoWiFi电话将成为传统蜂窝电话以及有线VoIP电话的强有力竞争对手。世界上主要的VoIP运营商都已经开始向无线VoIP电话市场前进。比如Skype就已经开发出了可以用于Windows Mobile移动设备上的电话软件。相信VoWiFi电话将会很快的在我们生活中普及起来，我们不妨拭目以待。

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