目前的IT產業領域中，WLAN和Voip是人們關注的熱點，因此使用WLAN提供語音服務（VoWLAN）的終端設備也就應運而生。 VoWLAN終端設備利用現有的WLAN網絡實現無線的VoIP語音通話，用戶可以通過VoWLAN終端設備在WLAN網絡的覆蓋范圍內隨時進行語音通話。這既發揮了IP網絡成本低的特點，又使得用戶獲得WLAN帶來的方便性。

　　一、VoWLAN應用方式

　　VoWLAN系統有兩種應用方式，一種針對有線辦公和住宅電話，也就是基于傳統終端的解決方案，如圖1所示。

　　對于傳統的語音終端，為了實現VoIP，需要添加VoIP網關設備。網關的主要功能是信令處理、協議轉換、語音編碼和解碼以及路由協議處理等，對外分別提供與PSTN網和IP網連接的接口。因此，基于WLAN的網關設備其實是無線接入點（AP）和VoIP網關設備相結合的產品。一方面用戶端設備通過模擬語音接口接入VoIP網關；另一方面，該網關通過內置的WLAN功能將語音打包成IP分組包之后，通過無線鏈路傳送至起中繼作用的接收站無線網橋。這種應用方式類似于有線LAN的VoIP解決方案，只是利用了已經敷設的WLAN，解決了VoIP的布線問題，用戶終端無需做大的改動，從而節省了用戶費用。

圖1基于傳統終端的VoWLAN系統應用方式

　　另一種VoWLAN應用方式是針對支持WLAN的便攜式語音終端，如圖2所示，在PDA、移動電話、筆記本電腦等上使用通常所說的SoFTPhone就可以實現。這種方式的基本特點是終端一般內置無線局域網模塊，與無線接入點（AP）的通信采用802.11協議，內嵌的VoIP語音壓縮技術使得模擬語音通過終端后被打包成IP數據包，然后通過WLAN無線鏈路，最終直接在Internet上傳輸語音數據。這種方式可以使得在Internet任何地方語音交流完全免費，且保證了終端的可移動性。

圖2基于便攜式終端的VoWLAN系統應用方式

　　二、VoWLAN要害技術

　　雖然基于WLAN的VoIP技術與有線網絡類似，但是由于無線網絡固有的特性，在支持上層的實時業務時與有線網絡有很大差異，導致無線網絡傳輸的語音質量有可能比有線網絡要差很多，因此必須采取非凡的措施來保障一定的業務質量。VoWLAN的要害技術主要包括信令技術、編碼技術、實時傳輸技術以及服務質量QoS保證技術等。

　　2.1信令技術

　　VoWLAN系統中，信令技術保證呼叫的順利實現和語音質量。目前被廣泛接受的信令體系包括ITU-T的H.323系列和IETF的會話初始協議SIP。

　　ITU的H.323系列建議定義了在無業務質量保證的因特網或其他分組網絡上多媒體通信的協議及其規程。H.323標準是局域網、廣域網和Internet上多媒體技術的基礎保障，它是ITU-T有關多媒體通信的一個協議集，包括用于ISDN的H.320，用于B-ISDN的H.321和用于PSTN終端的H.324等建議。其編碼機制，協議范圍和基本操作類似于ISDN的Q.931信令協議的簡化版本，并采用了比較傳統電路交換方式。相關的協議包括用于控制的H.245，用于建立連接的H.255.0，用于大型會議的H.332，用于補充業務的H.450.1、H.450.2和H.450.3，有關安全的H.235，以及與電路交換業務互操作的H.246等。H.323提供設備之間、高層應用之間和提供商之間的互操作性，它不依靠于網絡結構，獨立于操作系統和硬件平臺。同時，H.323還具備相當的靈活性，支持包含不同功能的節點之間的會議和不同網絡之間的會議。

　　雖然H.323提供了窄帶多媒體通信所需要的所有子協議，但H.323不支持多點發送（Multicast）協議，只能采用多點控制單元（MCU）構成多點會議，因而同時只能支持有限的多點用戶。H.323也不支持呼叫轉移，且建立呼叫的時間比較長。

　　與H.323不同，SIP是一種比較簡單的會話初始化協議。它不像H.323那樣提供所有的通信協議，而是只提供會話或呼叫的建立與控制功能，且既支持單點發送（Unicast）也支持多點發送，會話參加者可以隨時加入一個已經存在的會議。

　　SIP是一種應用層協議，可以用UDP或TCP作為其傳輸協議。與H.323不同的是：SIP是一種基于文本的協議，用SIP規則資源定位（SIPUniformResourceLocations）語言描述，這樣易于實現和調試，更重要的是靈活性和擴展性好。由于SIP僅用于初始化呼叫，而不傳輸媒體數據，因而造成的附加傳輸代價也不大。SIP的URL甚至可以嵌入到Web頁或其他超文本鏈路中，用戶只需點擊鼠標就可以發出呼叫。與H.323相比，SIP還有建立呼叫快，支持傳送號碼的特點。

　　2.2編碼技術

　　語音壓縮編碼技術是VoWLAN技術的一個重要組成部分。目前主要的編碼技術有ITU-T定義的G.729、G.723、G.723.1等。其中，G.729可將經過采樣的64kbit/s語音以幾乎不失真的質量壓縮至8kbit/s。由于在分組交換網絡中，業務質量不能得到很好保證，因而需要語音編碼具有一定的靈活性，即編碼速率、編碼尺度的可變可適應性。G.729原來是8kbit/s現在的工作范圍擴展至6.4kbit/s～11.8kbit/s，語音質量也在此范圍內有一定的變化。G.723.1采用5.3/6.3kbit/s雙速率語音編碼，其話音質量好，但是處理時延較大。表1是G.723.1、G.729和G.729A的部分性能比較。

　　此外還需要注重的一個問題是，語音編碼的帶寬和實際所占用的帶寬是不同的，語音編碼的帶寬是實際語音包的帶寬，而語音包在網絡上傳輸時，還需要增加各種報頭，如RTP包頭、UDP包頭和IP包頭。由于語音包本身很小，所以這些額外的帶寬都是很可觀的。表2中列出了各種編碼方式下和打包時長所對應的實際帶寬。

　　語音編解碼打包時長語音數據帶寬實際所占帶寬

　　2.3服務質量QoS保證技術－802.11e

　　VoWLAN系統中，由于無線鏈路引入的串擾和多徑傳播將導致衰落和色散，從而引起系統的附加時延和抖動。而語音業務對于時延和抖動非常敏感，因此在VoWLAN系統中提供一種QoS保證技術就顯得非常重要。

　　IEEE802.11標準定義了兩種不同的信道訪問機制：一種是點協調機制（PCF），基于CSMA/CA方式；另一種是分布式協同機制（DCF），基于輪詢方式。但是這兩種都沒有劃分優先級，因此隨著用戶數的增多，MAC不能保證為實時語音業務提供可靠的分組傳輸且傳輸時延和抖動在規定范圍內。為此，IEEE802.11工作組的媒體訪問控制（MAC）改進任務組（即E任務組）對802.11的MAC層協議進行改進，使其可以支持具有QoS要求的應用，即IEEE802.11e標準。

　　IEEE802.11e中，MAC接入采用混合協同功能（HCF）控制機制。HCF與PCF和DCF直接兼容，而且可以支持優先級和參數化的媒體訪問服務。HCF結合了競爭和輪詢兩種機制，其中，基于競爭的訪問機制稱為增強式點協同功能（EPCF），而無競爭的訪問機制稱為增強式分布系統功能（EDCF）。

　　EDCF對業務先進行分級，為不同的優先級數據提供不同的服務輸出隊列，每個服務隊列采用EDCF方法來競爭傳輸資源。主要表現在不同優先級隊列擁有的最小閑散時間（DIFS）和競爭窗口不一樣，可利用參數來改變競爭窗口大小，從而可以獲得不同的重發等待時間，保證了實時業務有更高的服務優先級。

　　EPCF信道訪問方法采用QoS相關的點協同功能，稱為混合協同器（HC）。HC利用點協同功能把優先級信道分配給無線終端，用于傳輸有QoS需求的數據，來滿足預定義的傳輸優先級、服務速率、延時和抖動。有QoS需求的移動終端可以給HC發送預留請求（RR）。移動終端可以在EDCF模式或者EPCF模式下發送RR，也可以在受控競爭間隔（CGI）內發送。

　　由上可見，隨著對QoS研究的不斷深入，IEEE802.11e協議也在逐步完善，一方面在原有的框架內修改了分布式和集中式的協調機制，并保持了對傳統協議的兼容；另一方面也提出了一些獨特的解決方案，如批應答和準入控制。根據國外做出的研究和仿真報告，IEEE802.11e可以實現很好的QoS性能。

　　2.4實時傳輸技術

　　VoWLAN系統中也用到了實時傳輸技術，主要是采用實時傳輸協議RTP。RTP是提供端到端的包括音頻在內的實時數據傳送的協議。RTP包括數據和控制兩部分，后者叫RTCP。RTP提供了時間標簽和控制不同數據流同步特性的機制，可以讓接收端重組發送端的數據包，可以提供接收端到多點發送組的服務質量保證。

　　此外，靜音檢測技術和回波消除技術也是十分要害的技術。靜音檢測技術可有效剔除微弱信號，從而使語音信號的占用帶寬進一步降低到3.5kbit/s左右；回波消除技術主要利用數字濾波器技術來消除對通話質量影響很大的回波干擾，保證通話質量，這點在時延相對較大的VoWLAN系統尤為重要。

　　三、VoWLAN系統測試

　　VoWLAN系統測試中，主要可劃分為語音質量分析和傳輸性能分析兩個方面。由于VoWLAN完全建立在分組交換基礎上，而分組交換固有的時延、丟包等弱點使VoWLAN系統的通話質量得到不保證，因此在VoWLAN系統中，通話質量一直是人們最為關注的問題之一，語音質量的測試也就成了一項要害的指標。

　　影響VoWLAN系統通話質量的因素

　　由于本身的技術特定，影響VoWLAN系統通話質量的因素很多。從用戶通話過程中的主觀感受而言，主要有以下幾個方面。

• 帶寬：
  當帶寬不足時，語音質量會明顯的下降；充足的帶寬是保證語音質量的基礎。
  
• 時延：
  由于IP電話需要對語音包進行編碼和解碼，再加上傳輸的時延，這就使得IP電話的時延要比普通電話大的多。當時延大于400ms時，人就可以明顯的感覺出來，當時延大于2s時，交流就會比較困難。IP電話的編碼時延大約在120ms左右，傳輸時延是影響IP電話時延的主要因素。
  
• 抖動：
  所謂抖動，就是每個語音包傳輸時間之間的差別：當抖動超過一個語音包的時長時，語音質量就會明顯下降。通過提高打包時長，可以減少抖動對語音質量的影響。
  
• 丟包：
  一般來說，丟包對語音質量影響不大，當丟包在10%以下時，不會有明顯的感覺；但是當丟包大于20%時，就會影響語音的質量。
  
• 靜音檢測：
  靜音檢測檢測能夠減少傳送的語音包數量，減少所需的帶寬。但同時靜音檢測可能會丟掉一些微弱的聲音，在靜音到非靜音的轉換過程中，會給用戶不連貫的感覺。
  
• 背景噪聲生成：
  背景噪聲主要解決當靜音檢測時靜音和非靜音轉換時的問題，通過加入背景噪聲，用戶會覺得語音比較連貫，但背景噪聲究竟不是真實的，實際上也降低了語音質量。
  
• 回波抵消：
  由于IP網絡時延的不確定性，回波抵消本身就有可能導致語音的失真。

　　四、VoWLAN系統語音質量測試

　　4.1主觀評價與客觀評價

　　端到端語音質量的評價方法主要有兩種：主觀評價和客觀評價。

　　主觀評價方法的依據是ITU-TP.800（傳輸質量的主觀評價方法），利用人本身的主觀感覺給聽到（或對話）的語音的滿足度打分，打分的基本原則是可懂度。依此分數來評價端到端的語音質量。

　　主觀評價試驗是需要設計的。設計的內容主要包括物理條件，例如空間大小，噪聲環境等；試驗人員的選擇，如是否有聽力問題，是否第一次參與試驗等；語音樣本的選擇以及測試數據的收集與整理方法等等。

　　同時，主觀評價試驗的結果是一個統計的結果，是對眾多評價數據進行收集、統計，最后得到一個“平均意見得分”，也就是MOS分。非凡需要說明的是，每一次主觀評價試驗的結果可能是不同。

　　由此看出，主觀評價方法并不適用于實驗室對某個特定連接進行語音質量的評定，它僅適用于在實驗室環境下，對受控的連接和語音樣本進行綜合評價。

　　客觀評價主要解決如何利用客觀的方法評價語音質量。根據聲學特性以及人的心理聲學模型，歸納出客觀評價指標。但是需要說明的是，任何客觀評價方法都是以主觀評價為基礎的。也就是說，客觀評價方法是否正確、合理，一定需要通過主觀評價來評估。只有結果與主觀評價取得一致的客觀評價方法，才是正確的方法。

　　另外，語音質量的客觀評價是可以重復的，即在相同測試條件下得到的客觀評價分數是相同的（這一點與主觀評價非常不同）。

　　從上述分析看出，作為實驗室測試設備和系統應采用客觀評價方法。但采用何種客觀方法更合理、更準確，則需通過主觀試驗來驗證。

　　4.2VoWLAN系統語音質量測試—客觀評價

　　目前，客觀評價語音質量的方法是在聽覺模式下，在語音通道中（端到端地）傳送語音樣本信號；再將接收到的語音信號與（經適配后的）原始樣本信號進行比較，以得到一個結果，然后根據ITU-TP.800.1建議的方法，計算出MOS分值。因此，VoWLAN系統語音質量測試客觀評價方法如圖3所示。

圖3客觀評定測試方法

　　需要注重的是，由于WLAN受空中電磁波影響很大，因此測試中應將待測設備與測試儀表的射頻接口通過射頻電纜相連，且置于屏蔽箱內，才能保證待測設備處于“干凈”的環境內，得到的結果是可靠且可重復的。

　　此外，傳輸性能主要指設備的響度評定值、頻率響應、噪聲特性、失真特性、回聲特性等，此外還有背景噪聲傳輸和雙向通話特性等等。這些指標全面地考察了VoWLAN系統在通話過程中的特性，由此能夠分析設備的設計缺陷。

　　因此，傳輸性能的測試不僅可以完善語音質量的評價，還可以幫助提高設備的設計水平。

　　五、總結

　　VoWLAN設備在未來通信市場上的前景廣闊，因此很多廠商都提供了相應的解決方案，市場上也出現了許多相關產品。但是VoWLAN移動終端并不僅僅是VoIP和WLAN的簡單疊加，還需要基于WLAN基礎設施解決QoS、無縫漫游、安全等諸多問題。而一旦擁有標準化的QoS、增強的安全性，可靠的及易操作的網絡，VoiceoverWLAN的應用將會非常繁榮，與蜂窩系統形成有益的競爭和互補。