移动电话在过去的二十年中获得了巨大的成功。不过，经过这些年的发展，蜂窝通信市场现已走向稳定。Wi-Fi能够成为推动蜂窝电话业发展的新动力吗？基于IEEE 802.11的Wi-Fi数据联网技术现已渗透到SOHO(小型办公室/家庭办公室)市场，并正快速向企业和公共接入市场扩展。Wi-Fi非常适于传送VoIP(互联网协议语音)等分组语音，并可以更低的成本向蜂窝用户提供更好的室内覆盖。
Cisco、Symbol和Spectralink公司从90年代晚期开始提供专用的VoWLAN(无线局域网语音)解决方案。最近，摩托罗拉、Proxim、Avaya、NEC、诺基亚、Senao及其它一些公司已经开始为下一代Wi-Fi/蜂窝融合型网络提供产品和服务。
Wi-Fi手机规模预计在2009年将达到4亿部，但是，企业和公共接入Wi-Fi网已经做好支持它们的准备了吗？这些新型手机本身能支持复杂的802.11协议吗？企业和公共接入网的IT经理们在评估把语音应用引入到其WLAN中的可能性时，他们需要准确的性能测量结果，这些测量结果必须能够验证这些网络对语音等实时应用的管理能力。要达到可接受的语音质量，WLAN必须满足严格的性能要求。
Wi-Fi手机将音频信号数字化并以数据包的形式通过Wi-Fi网络发送出去。这些数据包在通过网络接入点(AP)、以太网交换机和路由器之后必须按固定的时间间隔(根据数字化语音编解码器的不同，间隔为20或者30ms)进入接收器。网络上的数据丢包、延时和延时抖动将影响语音流数据包的正常送达并导致在接收端产生音频信号失真(图1)。延时抖动是指包与包之间的延时变化，它是重建信号失真的原因之一。
网络拥塞时，丢包、延时和延时抖动变得更加严重。为把这些参数保持在可接受的范围内，IEEE和Wi-Fi联盟正在制定一系列新标准。例如，为得到最优的VoWLAN质量，需要依靠以下几个新的IEEE标准来控制由上述参数引起的干扰。
802.11e：优先传送语音通讯的QoS协议和保证同时活动的呼叫数目不超过管理能力的准入控制协议
802.11r：快速漫游协议，尽可能减少移动中的手机从一个AP(接入点)转换到另一个AP时所发生的突发丢包
802.11i：缩短漫游时间的智能安全协议，如预验证协议，它通过手机漫游前验证毗邻的AP来缩短漫游时间。
802.11k：通过预先发现所有毗邻AP并确认其距离和呼叫容量从而使手机做出快速漫游决策的射频资源管理协议
在这些用于优化语音质量的新兴的IEEE标准中，最重要的是QoS规范802.11e。802.11e规定了两种区分语音信号发送优先级(相对数据信号)的方法：无线多媒体(Wireless MultiMedi，WMM)方法和WMM预定接入(WMM-SA)方法。这些优先协议规定语音通讯在通过Wi-Fi基础架构时具有路径选择权，从而可以将影响语音质量的丢包、延时和延时抖动减到最少。
WMM-SA QoS方法依赖于投票式的无线链接带宽优化方法，尚未实现商业化。而WMM已在市场上得到采用，并正在等待获得Wi-Fi联盟的鉴定。WMM对Wi-Fi通信规定了4个相对优先级：语音(最高)、视频、背景和尽力传送(最低)，并给出了当呼叫负载超过容量时让AP驳回呼叫的准入控制协议。语音优先传送及准入控制协议减少了丢包、延时和延时抖动，优化了VoWLAN的性能。
Wi-Fi联盟现在正在对各种新型WMM实施认证测试。另外，按计划Wi-Fi联盟将在今年夏季末开始进行WMM-SA认证。
IEEE也在着手解决对语音质量有重大影响的移动和漫游问题。当呼叫者在Wi-Fi场地中走动时，手机从一个AP漫游到另一个AP，每经过一次这样的漫游，呼叫者都会感觉到突发丢包现象。与普通的丢包相比，突发丢包对语音质量的影响更为严重。
现代Wi-Fi网络的AP密度很高。按正常速度行走，每几秒钟就可能发生一次漫游。在基于交换架构(如AiresPACe架构)的网络中，AP密度可高达每6英尺一个AP。为降低由漫游引起的突发丢包的影响，必须尽可能缩短漫游时间。IEEE和Wi-Fi联盟正在讨论是否应把漫游时间限制在50ms之内。
为满足50ms漫游时间的要求，IEEE正在开发一个新标准802.11r，802.11r将定义快速漫游算法。802.11r依赖于另一个新标准802.11k，802.11k可以帮助手机发现附近的AP并询问这些AP的状态，为快速漫游做准备。
802.11r快速漫游协议也依赖于支持预验证功能的安全协议802.11i，该协议可消除快速漫游中冗长的验证过程。显然，漫游是一个依赖于许多新兴802.11协议的复杂的过程。
ITU-T、TIA和ETCI等组织已经对语音质量测量进行了标准化。联合国下属的ITU-T负责制定国际电信标准，TIA制定美国电信标准，ETCI制定欧洲电信标准。几个得到普遍认可的评价指标是MOS(主观评价均值)、PESQ(可感知语音质量)和R因数(额定因数)。MOS由ITU-T P.800文件定义，PESQ由ITU-T P.862文件定义，R因数由ITU-T G.107文件定义。MOS方法由人根据主观感受对语音质量打分，分值范围为1-5分，3.6分相当于长话级话音质量。
PESQ方法可用来测量基础结构和手机的语音质量，实质上，它是把发射端的参考信号和接收端收到的失真信号进行比较。通过使用复杂的信号处理，PESQ算法对参考信号和接收信号进行校准，然后估计这两个信号间的差异。PESQ分数对应于MOS分数的1到5 (图2)。
R因数是一种在VoIP网络中得到广泛应用的语音质量评测标准，它是延时、丢包以及其它参数如噪声、回波和路径损耗等的函数。R因数质量指标的取值范围为1到100，但可以转换成取值范围为1到5的MOS指标。ITU-T G.107文件定义了把R因数指标转换成MOS指标的方法(图3)。
VoWLAN测试可以验证与新的语音相关IEEE协议的一致性，并可以以可控且可重复的方式测量电话和基础结构的语音质量。这些测试指标是呼叫容量、背景通讯负载、范围和漫游的函数，主要用于评价语音质量。我们可以根据对延时、延时抖动和丢包等基本特性的测量结果确定语音质量。
作者：Fanny Mlinarsky
