在住宅市場,Internet協議上話音(VoIP)、流視頻、流音樂和交互式游戲是其中最重要的應用。在企業(yè)和公網中,支持VoIP、實時流音頻和視頻內容以及業(yè)務量管理,可使網絡運營商借助Wi-Fi基礎設施提供豐富多彩的多媒體服務。
WMM的QoS需求
Wi-Fi網絡中的多媒體應用要求服務質量(QoS)功能。QoS能使Wi-Fi接入點區(qū)分業(yè)務優(yōu)先級,并優(yōu)化共享網絡資源的方法。如果沒有QoS, 在不同設備上運行的所有應用傳送數據幀的機會相等,這對于網絡瀏覽器、文件傳送或E-mail這類應用的數據業(yè)務不成問題,但對于多媒體應用則不適宜。 Internet協議上話音(VoIP)、流視頻和交互式游戲對時延增加和吞吐量下降高度敏感,因此要求QoS。
換句話說,支持多媒體應用和先進的業(yè)務量管理要求服務質量(QoS)。Wi-Fi多媒體對Wi-Fi網絡增加區(qū)分優(yōu)先等級的QoS能力;當多種應用發(fā) 生,每一種應用具有不同的時延和吞吐量要求時優(yōu)化其性能。在采用Wi-Fi多媒體的情況下,最終用戶在各種環(huán)境和條件下得到滿意的服務。Wi-Fi多媒體 有可能使家庭網絡和企業(yè)網管理者確定哪種數據流最重要,并以較高的通信優(yōu)先級分配這些數據流。
Wi-Fi聯盟把Wi-Fi多媒體(WMM)定義為即將實現的IEEE 802.11e標準的規(guī)范概要,并開始實施WMM合格檢驗計劃,以滿足業(yè)界對Wi-Fi網絡QoS解決方案的需求(IEEE 802.11e目前正在制定中,它將包括在Wi-Fi網絡中支持QoS。802.11e標準于1999年開始制定,預計到2004年底或2005年初得到批準。)
WMM在Wi-Fi網絡中,根據增強型分布式信道存取(EDCA)方法,提供區(qū)分優(yōu)先級的媒體存取。它定義4種優(yōu)先級,即話音、視頻、盡力而為和低優(yōu) 先級數據,以管理不同應用的業(yè)務量。當前,Wi-Fi聯盟與業(yè)界和標準機構密切合作,保證在新的用戶電子設備中廣泛采用WMM和新的多媒體應用業(yè)務。
重要性
Wi-Fi網絡中的QoS功能被視為住宅、企業(yè)和公共接入系統(tǒng)中,支持多媒體應用和先進網絡業(yè)務量管理的關鍵要求。
住宅接入 在住宅接入方面,對Wi-Fi多媒體應用的需求正迅速增長,并表現為以下4個新的重要趨勢,從而對QoS的要求更加具有現實性:
- Wi-Fi家庭網絡在家庭寬帶應用中迅速推廣。例如,據IDC預測,到2008年,美國將有3670萬個家庭將擁有以數據為中心或媒體為中心的家庭網絡,Wi-Fi視為家庭網絡中最實用的無線技術。
- 住宅寬帶滲透率開始提升。例如,據2004年1月PointTopic公司統(tǒng)計,韓國79%的家庭已擁有寬帶接入;另據FCC估計,美國家庭的寬帶滲透率在2003年為26%,其后以42%的比例迅速增長。
- 新的業(yè)務、數字內容和新的應用(如VoIP、游戲、音樂)的應用更加廣泛,而且用戶的需求不斷增長。
- 滿足數字娛樂連接的各種產品正迅速進入市場,而且是Wi-Fi連接的重要潛在市場。這種產品的年度銷售量在今后幾年將迅速增長,預計到2008年將達到1.2億臺。
公共接入 優(yōu)化業(yè)務量管理同樣是Wi-Fi公共接入的至關重要的能力。據業(yè)界人士預計,隨著無線接入熱點,即公共WLAN數量的增長,Wi-Fi“區(qū)域”服務正迅速 增多。用戶越來越習慣于應用VoIP和多媒體,如流視頻和游戲等,他們還希望能夠在Wi-Fi“區(qū)域”利用這些服務,從而增大了對共享網絡資源的壓力。 WMM可用于保證特殊應用(如話音或游戲)能夠利用所需的網絡資源,或保證特殊用戶(如付費較多的用戶)能夠優(yōu)先接入。這將使服務提供商能夠提供收費服 務,并支持媒體應用。
必要性
傳統(tǒng)的Wi-Fi網絡對所有連接到網上的設備的接入“一視同仁”。當業(yè)務量需求超過可用帶寬時,不管數據的類型如何,數據流的吞吐率一律減少。但是, 用戶的體驗恰恰在很大程度上受數據類型和應用類型的影響,例如將一份有關工作的打印件從膝上機傳送到打印機1秒的時延,可能引起用戶的關切,但影響并不 大;然而,在VoIP呼叫中,哪怕是增加一點點時延或減少一點點吞吐率,都可能使呼叫中斷,導致數據幀丟失,或使屏幕上視頻流圖像“凍結”。因此,話音、 流視頻和流音樂,以及交互式游戲產生的數據必須有嚴格的時延和吞吐率要求。為保證滿意的用戶體驗,必須采用QoS,對不同應用產生的數據進行管理和劃分優(yōu) 先等級。
在住宅應用方面,Wi-Fi網絡多媒體應用所產生的復雜性和功能的增加,對QoS的需求更加強烈。目前,用戶電子設備制造商除了推銷適配傳統(tǒng)設備的 Wi-Fi媒體適配器,還將推出多種具有Wi-Fi能力的設備,如VoIP電話、TV、VCR(盒式磁帶錄像)、PVR(個人影像錄制)、MP3播放器、 游戲操控臺,以及其他多媒體播放裝置。網絡管理人員正在研究超越DSL或電纜路由器連接1臺或幾臺膝上機或PDA以及打印機,而利用其Wi-Fi網絡的新 方法(如圖1所示)。可能實現的新功能包括:
家庭內無線話音連接:此類應用是通過VoIP Wi-Fi電話,利用VoIP業(yè)務或傳統(tǒng)的電話線連接,在家庭內實現無線話音連接。
分發(fā)網絡內容:這類應用是通過Wi-Fi網絡,將來自媒體服務器、PC或外部寬帶連接的內容,分發(fā)給家庭內的任何設備(如TV、MP3播放器,或游戲操控臺)。
家庭無線連接:即在家庭內的各種設備(如DVD播放器和不同房間里的揚聲器)之間建立無線連接。
支持對等網絡:即支持適用于電話或游戲的對等網絡。
在所有的應用領域,在同一個網絡中具有Wi-Fi能力的設備越多,意味著競相同時應用就越多,從而增大了業(yè)務量需求;同時,用戶期望Wi-Fi與有線以太網的性能相匹配的期望值就更高。
圖1 Wi-Fi多媒體家庭網絡
WMM驗證和產品市場
WMM驗證
從今年9月開始,Wi-Fi聯盟開始實施WMM驗證計劃,以促進和保證Wi-Fi設備和具有QoS能力的之間的互通。
正如Wi-Fi聯盟提供的其他驗證程序一樣,WMM的驗證測試是在Wi-Fi聯盟認可的獨立實驗室進行的。Wi-Fi驗證合格的WMM,其生產廠商接受Wi-Fi互通性證書,以表明WMM歸類于新的多媒體。
由于所有的Wi-Fi驗證為合格的WMM產品,無論是否具有WMM能力,都能在包含WMM的Wi-Fi網絡中工作。預計,許多現有的Wi-Fi驗證合格產品都將通過簡單的軟件升級能夠支持WMM。對于新產品而言,Wi-Fi 驗證為合格的WMM是Wi-Fi常規(guī)驗證進程,包括802.11a/b/g和WPA驗證的組成部分。未經Wi-Fi驗證的產品不被認定為合格的WMM,要求所有具有QoS能力的新產品都要通過WMM試驗,成為Wi-Fi驗證合格的產品。
目前,WMM驗證僅限于基本能力,在未來可能增加驗證附加能力。只有通過WMM試驗的產品才有驗證附加能力的資格。Wi-Fi聯盟正在制訂附加能力的試驗計劃,其試驗時間和附加能力的選擇將根據市場需求而定。
產品市場
盡管Wi-Fi聯盟還在制訂附加能力的試驗計劃,但WMM規(guī)范和測試工作已經完成,Wi-Fi驗證為合格的WMM于2004年9月開始面市。制造商已 開始在新的多媒體Wi-Fi設備中融合進支持WMM的功能。同時,Wi-Fi聯盟成員與802.11e小組密切配合,提高802.11網絡的QoS。更重 要的是,電信運營商為促進WMM在市場上推廣應用,也密切配合Wi-Fi聯盟,對WMM給予大力支持。
還需指出的是,鑒于WMM驗證在于促進和保證Wi-Fi設備的互通性,而且Wi-Fi聯盟把WMM驗證視為在用戶電子產品市場開始向主流應用跨出的巨 大一步,一些生產廠商開始推出被Wi-Fi聯盟驗證為符合WMM要求的產品。例如,WLAN芯片主流開發(fā)商Atheros通信公司最近宣布,其兩種 WLAN 參考設計,即雙頻段接入點和通用802.11a/b/g無線網絡適配器參考設計已被Wi-Fi聯盟驗證為合格的WMM。而且,該公司的802.11a/b /g客戶機和接入點參考設計將用于802.11b、802.11b/g,或802.11a/b/g產品,進行WMM驗證合格試驗。其高性能和低功率 WLAN芯片組將支持視頻和音頻能力,并將這種能力擴展為支持MPEG等功能。
其實,開始推出符合WMM要求產品的不僅僅是Atheros通信公司,Broadcom公司的無線卡和接入點參考設計,思科公司的Aironet 1200系列接入點,Conexant系統(tǒng)公司的WorldRadio雙芯片、雙頻段解決方案,Instant802網絡公司的7001系列接入點網 關,Intel公司的Pro/2915無線網絡連接,以及菲利普公司的WLAN參考設計等,都將進入市場。
更可喜的是,據業(yè)界預計,隨著Wi-Fi驗證合格的WMM接入設備的問世,用戶電子產品將會不期而至。
WMM接入類型
WMM定義4種接入類型,這4種接入類型由802.11d派生而來,相應的優(yōu)先級如表所示。盡管4種接入類型是按照特定的業(yè)務類型(話音、視頻、盡力 而為、低優(yōu)先級數據)和與之相關聯的優(yōu)先級設計的,但WMM可讓網絡運營商只有選擇最適合的網絡對策,并決定采用具有哪種優(yōu)先級的網絡。例如,網絡運營商 也許傾向于給予流視頻比話音更高的優(yōu)先級,反之亦然。為接入類型定制的對策可通過接口設置,并可通過接口修改默認優(yōu)先級。WMM規(guī)定接入點和客戶機使用的 協議,前者將對策傳送給具有QoS能力的客戶機,而后者傳送發(fā)送請求。
WMM接入類型表
接入類型 | 特點 |
WMM話音優(yōu)先級 最高優(yōu)先級 | 允許多個VoIP呼叫同時進行,時延低,長話質量 |
WMM視頻優(yōu)先級 給予視頻業(yè)務高于其他數據業(yè)務的優(yōu)先權 | 1個802.11g或802.11a信道能夠支持3-4個SDTV(標準電視)流或1個HDTV(高清電視)溜 |
WMM盡力優(yōu)先級 由傳統(tǒng)設備提供的業(yè)務,或由缺少QoS能力的應用或設備提供的業(yè)務 | 對時延不太敏感,但易受時延長的業(yè)務,如Internet沖浪的影響 |
WMM低優(yōu)先級 | 時延無嚴格限制和吞吐量要求的低優(yōu)先級業(yè)務(文件下載,文件打印) |