VoIP與WiMAX實現結合需克服技術瓶頸

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

　　優(yōu)先支持VoIP業(yè)務 

　　對WiMAX來說，VoIP話音業(yè)務作為基本的業(yè)務類型必須優(yōu)先支持。 

　　WiMAX網絡基于IP協議，主要提供寬帶數據業(yè)務，但僅提供傳統的Web瀏覽等寬帶數據業(yè)務遠遠不能滿足運營商和市場拓展的要求，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，其中VoIP是優(yōu)先支持的業(yè)務類型。綜上所述，我們可以看到，VoIP業(yè)務的發(fā)展從固定系統向移動系統拓展，WiMAX系統由數據業(yè)務向話音業(yè)務演進，兩者互相促進發(fā)展，結合點就是WiMAX系統的VoIP應用。 

　　VoIP業(yè)務要求系統能夠提供保證帶寬、時延和時延抖動控制在一定范圍，沒有QoS支持的系統無法達到上述要求。因此，WiMAX系統VoIP業(yè)務的難點在于整個VoIP會話中系統端到端的QoS支持能力，包括VoIP業(yè)務流建立時的許可、會話協商以及會話建立后無線資源分配和調度，尤其在移動環(huán)境下，用戶從一個基站移動到另一個基站的切換過程中數據丟包和時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能力和網絡側QoS架構。 

　　端到端QoS解決方案 

　　WiMAX空中接口QoS機制在MAC層實現。QoS機制包含兩部分內容，一部分是關于業(yè)務流的管理，它提供了一種實現上下行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，在協議中對這些算法并沒有進行定義和闡述，由設備廠家的具體實現決定。業(yè)務流管理包括以下幾個方面: 

　　*面向連接的服務，MAC層針對每個連接。 

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

　　*為每個用戶定義QoS參數，包括速率、時延等指標。 

　　*允許新業(yè)務流建立的策略條件。 

　　空中接口QoS實現機制與分類器密切相關，首先通過匯聚(CS)層將上層送來的IP數據包與一個由連接標識符(CID)標識的業(yè)務流關聯起來，并形成MAC數據包，數據包的QoS業(yè)務類型和相應參數都包含在CID中，使得每個數據包在進行調度前具有相應的QoS要求。IEEE802.16MAC協議對QoS的支持分為3部分:首先創(chuàng)建最初的業(yè)務流并對業(yè)務流的QoS參數進行配置;然后對業(yè)務流進行動態(tài)管理，包括動態(tài)業(yè)務增加(DSA)、動態(tài)業(yè)務改變(DSC)和動態(tài)業(yè)務刪除(DSD);最后在通信過程中對MAC的分組數據單元(PDU)進行分類并依據業(yè)務流的類別區(qū)分優(yōu)先級進行調度。 

　　在網絡側方面，WiMAX論壇NWG的網絡架構規(guī)范中，為支持空口的5種QoS類型定義了網絡中的QoS邏輯實體、觸發(fā)流程和相應消息，通過在BS和ASN內配置QoS控制功能單元，從而基于IEEE802.16標準將QoS架構進行了擴展。WiMAX網絡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維護一個預定義的策略數據庫，用來鑒權和授權WiMAX業(yè)務請求。 

　　*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議與AF交互，作為響應，AF可以發(fā)出WiMAX的業(yè)務流激勵給PF。 

　　*SFM。業(yè)務流管理(SFM)邏輯實體位于ASN內，它負責創(chuàng)建、許可、激活、修改以及刪除業(yè)務流。它由許可控制(AC)功能以及關聯的本地資源信息組成。 

　　*SFA。業(yè)務流授權(SFA)邏輯實體位于ASN內，它基于資源管理策略負責網絡級的許可控制。SFA由一個QoS策略數據庫和相關的策略功能塊(PF)組成。該策略數據庫在AAA過程中，從用戶的歸屬NSP加載用戶預定義的QoS屬性信息。 

　　QoS策略數據庫位于ASN內。通過AAA過程，可以把用戶屬性中與QoS相關的信息從歸屬NSP的預定義數據庫傳送到ASN。跨區(qū)域的QoS信息獲取只能通過R3接口或者R5接口，而且必須與原來的QoS屬性一致。 

　　用戶的QoS屬性可以認為只針對空中接口的MAC連接，也就是說，該QoS屬性并不規(guī)定具體的接入網和核心網的QoS實現方法。 

　　接入網和核心網的QoS實現方法與固定網絡中QoS實現的機制相關。 

　　尚有技術瓶頸 

　　我們可以看到WiMAX網絡為了支持VoIP等QoS要求的業(yè)務，從空口到網絡側都建立了比較完善的QoS機制和架構，但在一些技術問題上還不明晰，例如，VoIP業(yè)務在ASN內、ASN間移動下的QoS保障機制、網絡結構的完善性與可靠性，安全與認證等等，這些問題不僅局限于WiMAX系統，對于任何基于IP協議的無線系統都存在相同的問題，所以WiMAX技術對上述問題的研究對于VoIP業(yè)務在移動通信系統的應用拓展具有重要意義，我們期待著這些問題的解決和突破。 

　　VoIP與WiMAX的結合很好地實現了優(yōu)勢互補、各取所需，而且也很好地契合于通信技術發(fā)展的大趨勢。另一方面，目前這兩者的結合還確實面臨一些短期內無法完全克服的技術瓶頸，比如:移動環(huán)境下QoS的保障機制，網絡結構的完善性與可靠性，安全與認證等等。從這一角度看，未來的技術發(fā)展還必定會經歷一定的艱辛過程。