符合UMA標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試結(jié)構(gòu)

WiFi和蜂窩會(huì)聚在單個(gè)手機(jī)中,使得用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)、一個(gè)網(wǎng)絡(luò)和一個(gè)裝置可以在室內(nèi)和室外接入語(yǔ)音和數(shù)據(jù)。

大多數(shù)蜂窩電話制造商,包括Nokia和Motorola,正在推出支持蜂窩和WiFi接口的雙模手機(jī)。預(yù)計(jì)2009年將有4億部WiFi使能手機(jī)。傳輸話音—數(shù)據(jù)通信的流行標(biāo)準(zhǔn)是UMA(非特許移動(dòng)接入)。

UIMA擴(kuò)展GSM/GPRS服務(wù)到WiFi和其他室內(nèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。它包含通過(guò)寬帶IP網(wǎng)絡(luò)(包括像WiFi這樣非特許的無(wú)線電網(wǎng)絡(luò))隧道貫穿的GSM/GPRS協(xié)議。幾個(gè)蜂窩電話制造商和服務(wù)提供商開(kāi)發(fā)了UMA規(guī)范。遵從UMA的裝置將選擇最適合的網(wǎng)絡(luò)—蜂窩或WiFi,通常室內(nèi)自動(dòng)選擇WiFi、室外選擇蜂窩。

分組話音傳輸

VoWiFi(通過(guò)WiFi傳輸話音)需要以數(shù)據(jù)分組形式,在WiFi 上發(fā)送數(shù)字化話音信號(hào)。話音數(shù)據(jù)分組必須在標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間間隔(通常每20ms)到達(dá)其目的地,以使失真最小。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)必須保持分組損耗、延遲和抖動(dòng)(分組之間的延遲變化,會(huì)導(dǎo)致重建信號(hào)的失真)在所要求的限制內(nèi)。

隨著話音通過(guò)WiFi基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)傳輸,接入點(diǎn)(AP)、Ethernet開(kāi)關(guān)、路由器和網(wǎng)關(guān)的分組損耗、延遲和拉動(dòng)加起來(lái)會(huì)降低信號(hào)質(zhì)量,特別是話務(wù)擁擠時(shí)更是這樣。數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)手機(jī)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)傳輸時(shí),優(yōu)選分組損耗、延遲和抖動(dòng)性能的幾個(gè)VoWiFi協(xié)議為：

QoS(服務(wù)質(zhì)量)協(xié)議(IEEE802.11e規(guī)定)按優(yōu)先序排列發(fā)送話務(wù)。

進(jìn)入控制協(xié)議(802.11e)保持同步易管理運(yùn)行呼叫數(shù)。

快速漫游協(xié)議(802、11r)使得手機(jī)從AP到AP開(kāi)關(guān)時(shí),突發(fā)分組損耗最小。

智能安全協(xié)議,如預(yù)鑒別(802.11i)在漫游前,使能手機(jī)與鄰近AP鑒別來(lái)降低漫游時(shí)間。

無(wú)線電資源管理協(xié)議(802.11k)通過(guò)預(yù)發(fā)現(xiàn)所有鄰近AP、它們的距離和呼叫能力,使手機(jī)能做出快速漫游決定。

圖1 AP呼叫能力測(cè)試配置

VoWiFi測(cè)試方法

在VoWiFi測(cè)試中,制造商必須驗(yàn)證WiFi手機(jī)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的特有協(xié)議特性,也必須在可控和可重復(fù)的狀態(tài)下測(cè)量這些產(chǎn)品的延遲、抖動(dòng)分組損耗性能。ITU-TG、107標(biāo)準(zhǔn)為Internet基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)(包括AP,開(kāi)關(guān)和路由器),延遲(500ms)和分組損耗率(20%)總限制提供保證。對(duì)于單個(gè)AP網(wǎng)絡(luò),一般可接受的限制是：等待時(shí)間小于50ms,抖動(dòng)小于5ms、漫游時(shí)間小于50ms、分組損失率小于1%。

決定VoWiFi手機(jī)可用性的另一個(gè)重要因數(shù)是WLAN系統(tǒng)功耗,WLAN子系統(tǒng)對(duì)于所有操作模式,必須能提供最佳的滿足手機(jī)要求的電池壽命。WLAN網(wǎng)絡(luò)需要在所有的時(shí)間保持接收輸入話音呼叫,與此相關(guān)的話務(wù)周期特性需要在不節(jié)省功率的模式之間迅速轉(zhuǎn)換,并使WLAN的功率最佳化。

VoWiFi測(cè)試可以編制進(jìn)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)測(cè)試、手機(jī)測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試中。基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)測(cè)試測(cè)量WiFi Alliance 依從性、分組損失、延遲、抖動(dòng)、協(xié)議適應(yīng)性和在背景負(fù)載中所呈現(xiàn)的呼叫能力。這最后一項(xiàng)測(cè)試需要計(jì)算話音流中的MOS(由ITU—P.800規(guī)定的話音質(zhì)量平均評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù))

手機(jī)測(cè)試測(cè)量漫游性能、區(qū)域與MOS關(guān)系、協(xié)議適應(yīng)性、WiFi Alliance依從性和功耗。系統(tǒng)測(cè)試臨近具有多手機(jī)漫游和可控背景話務(wù)的多AP系統(tǒng)性能。

合格的WiFi手機(jī)和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)需要克服露天測(cè)量問(wèn)題。在WiFi手機(jī)處于移動(dòng)時(shí),進(jìn)行露天測(cè)量實(shí)際上是困難又費(fèi)時(shí)、易出錯(cuò)的。WiFi測(cè)試的一種方法是手機(jī)和被測(cè)AP放置在屏蔽和濾波的小型隔離室中,隔離室提供到內(nèi)部被測(cè)器件的濾波Ethernet、串行和RF連接。為了實(shí)行802.11無(wú)線電全動(dòng)態(tài)范圍,在測(cè)試設(shè)置中架設(shè)電纜的RF環(huán)境必須在器件間至少提供110dB隔離。

放置在這種小室中的無(wú)線裝置連接到可編程RF衰減器、組合器和開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)中,允許自動(dòng)地評(píng)估相對(duì)于其他用戶的裝置移動(dòng)和放置在系統(tǒng)中的AP。當(dāng)被測(cè)裝置受可控制的移動(dòng)、話務(wù)和信道條件支配時(shí),在軟件控制下可以“移動(dòng)”和精確定位裝置,使測(cè)試能實(shí)行新的話音協(xié)議和其他功能。

圖3 (a)手機(jī)工作區(qū)域測(cè)試

(b)話音質(zhì)量與通路損耗的關(guān)系

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)測(cè)試

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)測(cè)試應(yīng)該測(cè)量AP、開(kāi)關(guān)和其他基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)裝置,在有背景數(shù)據(jù)信息量情況下,轉(zhuǎn)送和按優(yōu)先排序列話務(wù)的通力?；A(chǔ)結(jié)構(gòu)測(cè)試的一個(gè)實(shí)例是話音質(zhì)量的測(cè)量,話音質(zhì)量是呼叫負(fù)載和背景信息量的函數(shù)。測(cè)試配置(圖1)包括兩個(gè)WiFi用戶仿真器,仿真器可以仿真來(lái)自多WiFi PC或手機(jī)的信息量。用戶仿真器必須支持IEEE802.11QoS協(xié)議,所以,在背景負(fù)載范圍內(nèi)呼叫負(fù)載可以按優(yōu)先排序列。

當(dāng)發(fā)送信息量時(shí),用戶仿真器可以測(cè)量通過(guò)被測(cè)量基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的分組流的轉(zhuǎn)送率、分組損失、延遲和抖動(dòng)。為了測(cè)量呼叫,一個(gè)仿真器仿真話音用戶,產(chǎn)生話音分組流;另一個(gè)仿真器仿真來(lái)自一般PC用戶或其他手機(jī)的背景信息量。

手機(jī)測(cè)試

手機(jī)的重要測(cè)試包括話音質(zhì)量(通路損耗的函數(shù))測(cè)量和漫游時(shí)間測(cè)量。對(duì)于VoWiFi來(lái)講,漫游性能是一個(gè)重要問(wèn)題,因?yàn)樵赪iFi網(wǎng)絡(luò)中,AP密度可能高達(dá)每平方英尺1個(gè)AP,漫游可能在幾秒就會(huì)發(fā)生。

在漫游期間,WiFi手機(jī)通過(guò)源AP繼續(xù)通信,并通過(guò)目際AP開(kāi)始通信。此過(guò)程導(dǎo)致分組漏失脈沖,并對(duì)話音質(zhì)量大大不利。IEEE和WiFi Alliance正在討論50ms漫游時(shí)間限制問(wèn)題。

漫游測(cè)試測(cè)量漫游時(shí)間和分析手機(jī)的漫游性能。手機(jī)通過(guò)可編程衰減器連接AP(圖2a),強(qiáng)使手機(jī)處于控制方式,從一個(gè)AP到另一個(gè)AP漫游。1組衰減器開(kāi)始設(shè)置到最小,而另1組衰減器設(shè)置到最大,這樣,手機(jī)從AP1接收一個(gè)強(qiáng)信號(hào),而AP2開(kāi)始超出手機(jī)范圍。AP1和手機(jī)之間的衰減器逐漸增大,而手機(jī)和AP2之間的衰減器逐漸減少,AP1移出手機(jī)范圍,而AP2處在手機(jī)范圍,因而強(qiáng)制漫游。

在測(cè)試期間,在源和目標(biāo)信道上同時(shí)采集漫游數(shù)據(jù),圖2b示出漫游過(guò)程的每位相的時(shí)間。隨著手機(jī)和AP1之間的連接變壞,手機(jī)數(shù)據(jù)率下降(tTRANSITION)。手機(jī)開(kāi)始掃描另一個(gè)AP(TSCAN)。與AP2有關(guān)的測(cè)量時(shí)間是tASSOCIATE,重新開(kāi)始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換所用時(shí)間是tDATA。漫游時(shí)間 (tROAM)等于漫游最后數(shù)據(jù)傳輸和漫游后第一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸之間的時(shí)間。

工作區(qū)域與質(zhì)量的關(guān)系

WiFi手機(jī)工作區(qū)域必須在可控條件下進(jìn)行測(cè)量,而手機(jī)與AP之間衰減是變化的。手機(jī)工作區(qū)域測(cè)試配置(圖3a)是漫游測(cè)試配置的一個(gè)子裝置。它包含手機(jī)和AP之間可變衰減,同時(shí)測(cè)量話音質(zhì)量與通路損耗的關(guān)系。工作區(qū)域測(cè)試配置手機(jī)和AP間衰減器在手機(jī)動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)接收話音流。數(shù)據(jù)監(jiān)控器收集分組損失、延遲和抖動(dòng)統(tǒng)計(jì)量,用ITU—TG.107標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算R-Factor。R-Factor然后變換為MOS并作圖表示與通路損耗的關(guān)系(圖3b)。

WiFi蜂窩手機(jī)能否趨向成功依賴于話音如何良好地工作在WiFi數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中。WiFi話音應(yīng)用的QoS、快速漫游、功率最佳化和其他要求已推動(dòng)IEEE開(kāi)始規(guī)定一些新的802.11協(xié)議。