符合UMA标准的测试结构

WiFi和蜂窝会聚在单个手机中,使得用一个标准、一个网络和一个装置可以在室内和室外接入语音和数据。

大多数蜂窝电话制造商,包括Nokia和Motorola,正在推出支持蜂窝和WiFi接口的双模手机。预计2009年将有4亿部WiFi使能手机。传输话音—数据通信的流行标准是UMA(非特许移动接入)。

UIMA扩展GSM/GPRS服务到WiFi和其他室内无线网络。它包含通过宽带IP网络(包括像WiFi这样非特许的无线电网络)隧道贯穿的GSM/GPRS协议。几个蜂窝电话制造商和服务提供商开发了UMA规范。遵从UMA的装置将选择最适合的网络—蜂窝或WiFi,通常室内自动选择WiFi、室外选择蜂窝。

分组话音传输

VoWiFi(通过WiFi传输话音)需要以数据分组形式,在WiFi 上发送数字化话音信号。话音数据分组必须在标准时间间隔(通常每20ms)到达其目的地,以使失真最小。网络基础结构必须保持分组损耗、延迟和抖动(分组之间的延迟变化,会导致重建信号的失真)在所要求的限制内。

随着话音通过WiFi基础结构传输,接入点(AP)、Ethernet开关、路由器和网关的分组损耗、延迟和拉动加起来会降低信号质量,特别是话务拥挤时更是这样。数据信号通过手机和基础结构传输时,优选分组损耗、延迟和抖动性能的几个VoWiFi协议为：

QoS(服务质量)协议(IEEE802.11e规定)按优先序排列发送话务。

进入控制协议(802.11e)保持同步易管理运行呼叫数。

快速漫游协议(802、11r)使得手机从AP到AP开关时,突发分组损耗最小。

智能安全协议,如预鉴别(802.11i)在漫游前,使能手机与邻近AP鉴别来降低漫游时间。

无线电资源管理协议(802.11k)通过预发现所有邻近AP、它们的距离和呼叫能力,使手机能做出快速漫游决定。

图1 AP呼叫能力测试配置

VoWiFi测试方法

在VoWiFi测试中,制造商必须验证WiFi手机和基础结构的特有协议特性,也必须在可控和可重复的状态下测量这些产品的延迟、抖动分组损耗性能。ITU-TG、107标准为Internet基础结构(包括AP,开关和路由器),延迟(500ms)和分组损耗率(20%)总限制提供保证。对于单个AP网络,一般可接受的限制是：等待时间小于50ms,抖动小于5ms、漫游时间小于50ms、分组损失率小于1%。

决定VoWiFi手机可用性的另一个重要因数是WLAN系统功耗,WLAN子系统对于所有操作模式,必须能提供最佳的满足手机要求的电池寿命。WLAN网络需要在所有的时间保持接收输入话音呼叫,与此相关的话务周期特性需要在不节省功率的模式之间迅速转换,并使WLAN的功率最佳化。

VoWiFi测试可以编制进基础结构测试、手机测试和系统测试中。基础结构测试测量WiFi Alliance 依从性、分组损失、延迟、抖动、协议适应性和在背景负载中所呈现的呼叫能力。这最后一项测试需要计算话音流中的MOS(由ITU—P.800规定的话音质量平均评价分数)

手机测试测量漫游性能、区域与MOS关系、协议适应性、WiFi Alliance依从性和功耗。系统测试临近具有多手机漫游和可控背景话务的多AP系统性能。

合格的WiFi手机和基础结构需要克服露天测量问题。在WiFi手机处于移动时,进行露天测量实际上是困难又费时、易出错的。WiFi测试的一种方法是手机和被测AP放置在屏蔽和滤波的小型隔离室中,隔离室提供到内部被测器件的滤波Ethernet、串行和RF连接。为了实行802.11无线电全动态范围,在测试设置中架设电缆的RF环境必须在器件间至少提供110dB隔离。

放置在这种小室中的无线装置连接到可编程RF衰减器、组合器和开关网络中,允许自动地评估相对于其他用户的装置移动和放置在系统中的AP。当被测装置受可控制的移动、话务和信道条件支配时,在软件控制下可以“移动”和精确定位装置,使测试能实行新的话音协议和其他功能。

图3 (a)手机工作区域测试

(b)话音质量与通路损耗的关系

基础结构测试

基础结构测试应该测量AP、开关和其他基础结构装置,在有背景数据信息量情况下,转送和按优先排序列话务的通力。基础结构测试的一个实例是话音质量的测量,话音质量是呼叫负载和背景信息量的函数。测试配置(图1)包括两个WiFi用户仿真器,仿真器可以仿真来自多WiFi PC或手机的信息量。用户仿真器必须支持IEEE802.11QoS协议,所以,在背景负载范围内呼叫负载可以按优先排序列。

当发送信息量时,用户仿真器可以测量通过被测量基础结构的分组流的转送率、分组损失、延迟和抖动。为了测量呼叫,一个仿真器仿真话音用户,产生话音分组流;另一个仿真器仿真来自一般PC用户或其他手机的背景信息量。

手机测试

手机的重要测试包括话音质量(通路损耗的函数)测量和漫游时间测量。对于VoWiFi来讲,漫游性能是一个重要问题,因为在WiFi网络中,AP密度可能高达每平方英尺1个AP,漫游可能在几秒就会发生。

在漫游期间,WiFi手机通过源AP继续通信,并通过目际AP开始通信。此过程导致分组漏失脉冲,并对话音质量大大不利。IEEE和WiFi Alliance正在讨论50ms漫游时间限制问题。

漫游测试测量漫游时间和分析手机的漫游性能。手机通过可编程衰减器连接AP(图2a),强使手机处于控制方式,从一个AP到另一个AP漫游。1组衰减器开始设置到最小,而另1组衰减器设置到最大,这样,手机从AP1接收一个强信号,而AP2开始超出手机范围。AP1和手机之间的衰减器逐渐增大,而手机和AP2之间的衰减器逐渐减少,AP1移出手机范围,而AP2处在手机范围,因而强制漫游。

在测试期间,在源和目标信道上同时采集漫游数据,图2b示出漫游过程的每位相的时间。随着手机和AP1之间的连接变坏,手机数据率下降(tTRANSITION)。手机开始扫描另一个AP(TSCAN)。与AP2有关的测量时间是tASSOCIATE,重新开始数据转换所用时间是tDATA。漫游时间 (tROAM)等于漫游最后数据传输和漫游后第一个数据传输之间的时间。

工作区域与质量的关系

WiFi手机工作区域必须在可控条件下进行测量,而手机与AP之间衰减是变化的。手机工作区域测试配置(图3a)是漫游测试配置的一个子装置。它包含手机和AP之间可变衰减,同时测量话音质量与通路损耗的关系。工作区域测试配置手机和AP间衰减器在手机动态范围内接收话音流。数据监控器收集分组损失、延迟和抖动统计量,用ITU—TG.107标准来计算R-Factor。R-Factor然后变换为MOS并作图表示与通路损耗的关系(图3b)。

WiFi蜂窝手机能否趋向成功依赖于话音如何良好地工作在WiFi数据网络中。WiFi话音应用的QoS、快速漫游、功率最佳化和其他要求已推动IEEE开始规定一些新的802.11协议。