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无线局域网络语音扩展VoIP技术应用(一)-通信工程(2)

2013-07-02 01:09 式通道存取(Enhanced Distributed Channel Access;EDCA)。此两种模式都是IEEE 802.11e标准当中，服务品质(QoS)规定的一环，而两者皆可用于发展中的省电传讯方法，于存取点和站台之间以同步固定数码速率传输，而不需对整个WLAN进行同步。

　　以HCCA进行同步

　　HCCA模式就如同N-body同步机制，由存取点为N个站台设定CBR轮询排程。尽管典型的802.11系统无规律性，站台还是尽可能地按排程同步。将这样的配置描述为N-body系统是相当合理的，因为对轮询排程上任一站的时序干扰，都会影响到其他N-1个站的时序。

　　当AP通过流量规格(TSPEC)接收到来自站台的CBR要求时，HCCA机制便发挥作用，然后AP与该站进行CBR排程的通信。一旦AP接受站台作为轮询的用户，此站台通常会进入睡眠状态，直到来自AP预期的下行轮询或轮询加VoIP讯框抵达为止(图一)。在规定的时间内(架构于OFDM的802.11a/g为9μs，802.11b则会更久)，站台以上行VoIP资料(或QoS-NULL)讯框回应。若站台发送上行资料，AP就以ACK回应。

　　要知道此机制的耗电效率，让我们先考虑站台需保持唤醒状态的时间比例。HCCA机制如需正确运作，在AP的下行轮询前，站台必须从睡眠模式中唤醒。根据硬件设计而定，唤醒的程序约需0.1到1.0微秒。然后站台必须等到下行轮询抵达，而轮询可能在站台预期的抵达时间到时仍未抵达。不同的原因如干扰、通道上长持续时间的讯框、AP中内部排程冲突(轮询其他站台)、更高优先顺序的操作(AP必须传输一Beacon)、前一讯框超出预期的交换时间或是AP与站台之间的相对时脉偏移，均会造成延迟。不过一旦下行轮询抵达，排程就会变得可预测。根据所选的解码器与PHY速率，上行/下行讯框交换应在不到1微秒的时间内发生。

　　在HCCA机制中，时序的不确定性主要来自CBR轮询排程的延迟、失败后可能的重试以及使用可变PHY速率时，造成传输时间的变化。根据这些不确定性，站台唤醒时间的约为2～5微秒。以20微秒的解码器周期，此唤醒睡眠比所达成之效率比值为75%以上。

　　HCCA的固定位率排程

 

（科教范文网http://fw.NSEAC.com编辑发布）
　　▲图一:存取站可实作802.11e标准中指定的HCCA操作模式，提供可预测时间的VoIP轮询排程，以在WLAN站台能以睡眠模式减少耗电量时进行管理。

　　假设平均通话时间约为100秒(以移动电话系统平均而言)而AP同时提供20通电话应用，WLAN可能每5秒就必须执行通话设定/解除。即使在各站台经常进入与离开轮询清单的状况下，AP仍必须与每个站台维持已发布的CBR排程。因此，AP也必须维持固定时槽的排程。

　　这里所说的时槽，为针对特定站台之轮询讯框交换序列而指定的通道时段。除非所有讯框都使用相同的PHY速率，使每次交换都占用相同的通道时间量，否则时槽的持续时间也会随之变化。在时槽持续时间变化的情况下，无法达成效率佳的省电同步。

　　可选择的方法之一，是让所有站台都以固定的PHY速度(6Mbps)操作，一次性避免不同持续时间造成的问题。尽管此选项会浪费许多潜在的网络容量，但覆盖范围却极佳而且容量良好，能容纳约15个站台。

　　若希望在使用不同PHY速率时也能降低耗电量，AP设计师可选择另外两种方法。其中一个方法是变更排程，令AP能可靠地与每个相关站台通信。此作法会导致额外的负担与可靠性的问题。至于另一个方法，则是让AP利用每个时槽中未使用的时间中传输，如此非轮询站台就不会以Wi-Fi封包填入空置的空中。此作法可维持同步排程。

　　轮询排程面临更严峻的挑战，是它必须支持使用不同解码器间隔时间的各种手机。在此状况下，通常所建立的轮询排程，经常发生CBR用户间的时序冲突。先前所估算的75%最低效率，并未将这种排程冲突列入考虑，这也会消耗部份站台睡眠时间预算。

　　理想的HCCA排程，也会因偶尔需发送多份下行VoIP讯框至站台而受到干扰。当封包因网际网络或路由伫列行为而成群抵达AP时，就需要多份讯框。除非所有概念时槽都有足够的额外时间预算，否则多份下行讯框会延迟CBR排程。若需上行重新传输时，也会发生此类排程延迟。为所有站台在每个时槽都保留额外的时槽时间是一种浪费通道时间的作法，因此排程延迟通常会以延长所有受影响的下行站台之开机时间加以解决。

　　通常工程师会把AP组态设定为避免长期猝发或其他可能增加CBR排程延迟的情况发生。此组态对HCCA与EDCA同样适用。

　　EDCA的简单性

　　HCCA轮询的时序相互依赖性与另一种802.11e操作模式EDCA所应用的省电法时序独立形成对比。在HCCA中，AP管理所有时序并解决所有排程冲突。而在EDCA中，所有站台自行管理其时序(因此时序管理为分散式)，排程冲突则在空中以通道存取协定解决。

　　因此，EDCA站台不像HCCA的站台必须卑微地配合AP之轮询排程，EDCA站台可使用非排程APSD(Unscheduled APSD;UPSD)的特殊省电模式操作。此模式以站台和AP之间的信号交握开始，因此AP知道站台将进入睡眠模式，直到站台准备好传输VoIP讯框为止(图二)。

　　站台的唤醒程序可在无排程延迟、轮询等待或因其他站台或冲突排程而造成的时序效应下发生。站台唤醒并以可使用的最高优先顺序参数传输VoIP讯框。上行讯框通常在小于2微秒的耗电量延迟下启动。然后AP以ACK回应上行讯框。若有必要，站台可重新传输并且保持在唤醒状态，直到AP发送一VoIP讯框或null指示(表示无可用VoIP封包可传送)。传统的AP硬件之AP回应时间小于100?s，而改良后还可能缩短回应时间。

　　由于一次性为一站台管理时序，远比解决HCCA的N-body同步问题简单得多，因此在现成的AP上新增EDCA功能，也相对容易许多。此外，EDCA如同HCCA机制，在20-ms CBR的状况下，可达到大致相同的75%省电效率。使用30-ms CBR间隔时间则可改善效率约83%。

　　802.11技术的改良势必将网络电话、网络电话加资料、视频加资料、网络电话加视频加资料等应用带入主流。尽管802.11标准并未涵盖所有网络电话服务的各个层面，但仍有相当重要的标准。特别是HCCA与EDCA都能提供在相同无线通道中支持语音加资料的方法，同时能优化手机电池寿命。

 

内容来自www.nseac.com
　　▲图二:HCCA之外的选择为EDCA操作模式，同样也在802.11e中制定。EDCA可使用非排程自动省电模式(Unscheduled Automatic Power-Save Delivery;UPSD)机制，由站台管理省电轮询排程而不是由存取点(AP)管理

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