VoIP與WiMAX實(shí)現(xiàn)結(jié)合需克服技術(shù)瓶頸

　　VoIP和WiMAX都在各自的領(lǐng)域?qū)鹘y(tǒng)技術(shù)構(gòu)成了威脅和挑戰(zhàn)。它們二者的結(jié)合也必將對(duì)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(duì)WiMAX來說，VoIP話音業(yè)務(wù)作為基本的業(yè)務(wù)類型必須優(yōu)先支持。 

　　WiMAX網(wǎng)絡(luò)基于IP協(xié)議，主要提供寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，但僅提供傳統(tǒng)的Web瀏覽等寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足運(yùn)營(yíng)商和市場(chǎng)拓展的要求，因此，WiMAX論壇應(yīng)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(tǒng)向移動(dòng)系統(tǒng)拓展，WiMAX系統(tǒng)由數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)向話音業(yè)務(wù)演進(jìn)，兩者互相促進(jìn)發(fā)展，結(jié)合點(diǎn)就是WiMAX系統(tǒng)的VoIP應(yīng)用。 

　　VoIP業(yè)務(wù)要求系統(tǒng)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，沒有QoS支持的系統(tǒng)無法達(dá)到上述要求。因此，WiMAX系統(tǒng)VoIP業(yè)務(wù)的難點(diǎn)在于整個(gè)VoIP會(huì)話中系統(tǒng)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)話協(xié)商以及會(huì)話建立后無線資源分配和調(diào)度，尤其在移動(dòng)環(huán)境下，用戶從一個(gè)基站移動(dòng)到另一個(gè)基站的切換過程中數(shù)據(jù)丟包和時(shí)延必須控制在嚴(yán)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(nèi)容:空中接口的QoS能力和網(wǎng)絡(luò)側(cè)QoS架構(gòu)。 

　　端到端QoS解決方案 

　　WiMAX空中接口QoS機(jī)制在MAC層實(shí)現(xiàn)。QoS機(jī)制包含兩部分內(nèi)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(xiàn)上下行QoS管理的機(jī)制。另一部分是相應(yīng)的QoS保證機(jī)制，包括調(diào)度算法、緩沖池管理和流量控制等，在協(xié)議中對(duì)這些算法并沒有進(jìn)行定義和闡述，由設(shè)備廠家的具體實(shí)現(xiàn)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(duì)每個(gè)連接。 

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

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

　　*允許新業(yè)務(wù)流建立的策略條件。 

　　空中接口QoS實(shí)現(xiàn)機(jī)制與分類器密切相關(guān)，首先通過匯聚(CS)層將上層送來的IP數(shù)據(jù)包與一個(gè)由連接標(biāo)識(shí)符(CID)標(biāo)識(shí)的業(yè)務(wù)流關(guān)聯(lián)起來，并形成MAC數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包的QoS業(yè)務(wù)類型和相應(yīng)參數(shù)都包含在CID中，使得每個(gè)數(shù)據(jù)包在進(jìn)行調(diào)度前具有相應(yīng)的QoS要求。IEEE802.16MAC協(xié)議對(duì)QoS的支持分為3部分:首先創(chuàng)建最初的業(yè)務(wù)流并對(duì)業(yè)務(wù)流的QoS參數(shù)進(jìn)行配置;然后對(duì)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);最后在通信過程中對(duì)MAC的分組數(shù)據(jù)單元(PDU)進(jìn)行分類并依據(jù)業(yè)務(wù)流的類別區(qū)分優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)度。 

　　在網(wǎng)絡(luò)側(cè)方面，WiMAX論壇NWG的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)規(guī)范中，為支持空口的5種QoS類型定義了網(wǎng)絡(luò)中的QoS邏輯實(shí)體、觸發(fā)流程和相應(yīng)消息，通過在BS和ASN內(nèi)配置QoS控制功能單元，從而基于IEEE802.16標(biāo)準(zhǔn)將QoS架構(gòu)進(jìn)行了擴(kuò)展。WiMAX網(wǎng)絡(luò)QoS功能模型包括下列QoS功能單元: 

　　*QoS策略數(shù)據(jù)庫(kù)。SS的歸屬NSP維護(hù)一個(gè)預(yù)定義的策略數(shù)據(jù)庫(kù)，用來鑒權(quán)和授權(quán)WiMAX業(yè)務(wù)請(qǐng)求。 

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

　　*SFM。業(yè)務(wù)流管理(SFM)邏輯實(shí)體位于ASN內(nèi)，它負(fù)責(zé)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(quán)(SFA)邏輯實(shí)體位于ASN內(nèi)，它基于資源管理策略負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)級(jí)的許可控制。SFA由一個(gè)QoS策略數(shù)據(jù)庫(kù)和相關(guān)的策略功能塊(PF)組成。該策略數(shù)據(jù)庫(kù)在AAA過程中，從用戶的歸屬NSP加載用戶預(yù)定義的QoS屬性信息。 

　　QoS策略數(shù)據(jù)庫(kù)位于ASN內(nèi)。通過AAA過程，可以把用戶屬性中與QoS相關(guān)的信息從歸屬NSP的預(yù)定義數(shù)據(jù)庫(kù)傳送到ASN?？鐓^(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(rèn)為只針對(duì)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(wǎng)和核心網(wǎng)的QoS實(shí)現(xiàn)方法。 

　　接入網(wǎng)和核心網(wǎng)的QoS實(shí)現(xiàn)方法與固定網(wǎng)絡(luò)中QoS實(shí)現(xiàn)的機(jī)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(cè)都建立了比較完善的QoS機(jī)制和架構(gòu)，但在一些技術(shù)問題上還不明晰，例如，VoIP業(yè)務(wù)在ASN內(nèi)、ASN間移動(dòng)下的QoS保障機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的完善性與可靠性，安全與認(rèn)證等等，這些問題不僅局限于WiMAX系統(tǒng)，對(duì)于任何基于IP協(xié)議的無線系統(tǒng)都存在相同的問題，所以WiMAX技術(shù)對(duì)上述問題的研究對(duì)于VoIP業(yè)務(wù)在移動(dòng)通信系統(tǒng)的應(yīng)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(jié)合很好地實(shí)現(xiàn)了優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、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(shì)。另一方面，目前這兩者的結(jié)合還確實(shí)面臨一些短期內(nèi)無法完全克服的技術(shù)瓶頸，比如:移動(dòng)環(huán)境下QoS的保障機(jī)制，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的完善性與可靠性，安全與認(rèn)證等等。從這一角度看，未來的技術(shù)發(fā)展還必定會(huì)經(jīng)歷一定的艱辛過程。