VoIP和Wi-Fi二者融合VoWi-Fi设计挑战剖析
随着宽带通信和Wi-Fi接入点的日益增多，以及VoIP的日益普及，两种技术的融合近在咫尺。VoIP-over-Wi-Fi (VoWi-Fi)有希望成为进一步推动VoIP和宽带普及的理想应用。Infonetics的调查报告显示，2004年出售的VoWi-Fi手机大约为 11.3万台，这种较高的应用比率将一直持续到2009年。
然而，为了使大众能容易理解并采用VoWi-Fi，生产手机的OEM和ODM厂商还要克服许多技术障碍。例如，尽管新的标准(如 802.11g)的传输速率已高达54 Mbits/s，然而目前许多已安装Wi-Fi的热点仍在运行旧的802.11b标准，其传输速率仅为11 Mbits/s。
根据无线网络的共享特性，不同的网络数据率意味着必须考虑每个语音呼叫所需消耗的带宽数量。可能存在的带宽限制最好是通过选择VoWi-Fi设 备所支持的语音编解码器来解决。此外，Wi-Fi网络中的带宽问题促使我们需要提高Wi-Fi网络上及整个端对端网络上的固有服务质量(QoS)水平。
许多人把VoWi-Fi手机视为当今无绳电话或欧洲数字无绳电信系统(DECT)电话的VoIP替代品。因此，用户将期望有类似的待机、通话时间以及其他新功能。所以，电源管理和延长电池工作寿命的能力是任何VoWi-Fi设备的关键元素。
VoWi-Fi带宽考虑/编解码器选择
当拿每个VoIP通道所需的典型带宽与大多数Wi-Fi接入点的可用带宽比较时，我们发现似乎没有必要讨论VoIP应用的带宽可用性。毕竟，即 使是旧的802.11b标准也有11Mbit/s的传输速率。因为G.711运行在相对来说微不足道的64kbit/s速率，Wi-Fi带宽似乎远远超过 VoIP编解码器的最低要求。
然而，请想一想争取Wi-Fi频段的应用的巨大数量：家庭媒体服务器的流式MP3音频、多玩家游戏、网上冲浪和其他设备到设备的数据传输，再想 一想会迅速把连接速率从11 Mbits/s下降为5.5、2甚至1 Mbits/s的各种环境因素;这样，你就不会再认为单次VoIP通话所需的带宽与实际剩余带宽之间的差异很巨大了。
VoIP设计为可在各种网络环境(包括带宽有限的网络)中使用，因此业界已开发出的技术可把标准电话信号压缩为更有效的比特流。传统的电路交换 普通老式电话业务(POTS)以64 kbits/s的数据传输速率捕获语音通话。这种称为G.711的编码方案实施简单，而且本身与电路交换网络兼容，因此它仍然被广泛应用于VoIP，以提 供长话级话音。
为了更有效地利用网络带宽进行语音传输，业界已开发出多种备选语音编解码器。这些编解码器如G.729、G.723.1和iLBC使用多种复杂 的处理技术来压缩捕获到的语音流，这意味着可大大减少传输相同电话声道所需的网络带宽。然而，把电话声道压缩成较小比特流的结果会对音质造成或多或少的影 响，并增加执行编解码器所需的处理能力。
利用当今的通信设备已有的处理能力，业界已开发出多种技术，以使VoIP通话比POTS网络上的通话音效更好。其中，使用宽带编解码器的目的是 为了提供比G.711保真度更高的语音复制。由于保真度较高，因此需要更多的带宽来打包语音。在大多数情况下，宽带编解码器仍然比G.711消耗更少带 宽;然而，它们在DSP或CPU上执行时所消耗的处理周期通常比G.711多很多。同样地，需要平衡的因素包括可察觉的语音质量、网络带宽消耗和处理器性 能。
表1比较了各种常见VoIP编解码器及其通常的数据传输速率和代表性的平均鉴定分数(MOS)。MOS分数是一种主观衡量，分为1至5分，分数越高，所察觉的业务质量越好。
由于VoIP连接的两端必须使用相同的编解码器，因此VoWi-Fi手机必须在设备限制范围内及其运行环境中提供种类尽可能多的编解码器。当今 大多数支持VoIP的端点都支持G.711和G.729，而且越来越多设备提供其他窄带编解码器(如G.723.1)以及用于功能更丰富的设备的宽带编解 码器(如G.722.2)。
VoWi-Fi的服务质量
Wi-Fi网络本身是一个共享介质，使用此网络的所有用户对可用带宽具有相同的使用权。随着支持Wi-Fi的设备继续增多，越来越多的端点争夺 这种日益减少的资源。对于许多把Wi-Fi用作通信网络的业务，接收或传送数据中的周期性延迟不会导致可察觉的问题。然而，语音通信的实时性质，使拥挤的 Wi-Fi网络中发生的延迟或中断更加不可接受。
最初的 802.11规范对服务质量没有直接的规定;该协议设计为对访问介质的所有设备具有公平、相等的接入权。然而，由于Wi-Fi已取得发展，应用范围已扩 大，因此提高固有服务质量水平的需要已变得很明显。为满足此需求，业界已开发出802.11e规范，其主要目标是为Wi-Fi网络定义服务质量。 802.11e规范设计的其中一个主要特点是，它对各种不同类型的通信流采用不同的“优先级别”。
通过为特定类型的通信流指定较高的优先级，网络设备可以恰当地排列和管理流量，以在网络拥挤的情况下传送更高优先级的通信流。802.11e标 准定义了四种接入类别，语音相关的通信流被指定为最高优先级，而为视频数据、尽力传送型数据和后台数据按递减顺序指定剩余的级别。像所有优先级方案一样， 流量分类的工作交由应用程序执行，所有应用程序都必须“公平”地对待优先级排序方案，以在网络层上发挥作用。
此外，由于大多数VoIP通话不会在指定的当地Wi-Fi网络中开始和终止，因此必须把整个网络设计为支持一致服务质量的方案。以太网能够携带优先级信息，作为802.1p扩展的一部分(现在包含在更新的802.1D规范中)。
此扩展定义了八个优先级，使以太网交换设备上可以有许多截然不同的队列。同样地，通过使用DiffServ或IntServ协议，在网络层中可 以有服务质量保证。在设计可传送VoIP话务的网络时，必须考虑如何解决端对端业务质量的问题，以及在有线到无线网络边界如何转换此服务质量信息。在支持 802.11e的Wi-Fi接入点中，必须把802.11e映射到802.1p(或DiffServ)服务质量。
802.11e规范在与VoWi-Fi手机配合使用时的另一个重要属性是能够定时传送数据包到网络上的端点。此特性使设备可以在某些定时间隔中 协调一批数据包的接收。定义网络流量何时到达的能力，使设备可以在需要传输话务或接收排定的输入数据以外的时间关闭Wi-Fi子系统。这样，系统设计员可 进一步把设备的整体电量消耗减至最少。
金融海啸带给网络融合技术发展新机遇
经济危机对全球金融业和实体产业产生了深远的影响和冲击，无例外地对电子产业也将产生巨大的影响作用。笔者认为这次经济危机为电子产业带来的威胁和机会并存。缺乏创新、成本到底线的企业将从市场上 消失，而具备创新力，新技术来有效降低成本的企业将更大地推动电子产业的变革。我们的一个研究表明电子产业的上游由于象MTK和展讯这类企业在向下游的电 子元器件、应用开发和设计公司渗透，产业链将大大缩短，集成芯片的功能和体积显著优化，价格下降。由此，原来在产业链上的一些角色慢慢弱化或消失。同时， 新技术、新商业模式也应运而生。
手持电子产品越发呈现三个趋势的融合：计算功能、通讯功能和娱乐功能。从手机演进而来的iPhone具有强大的娱乐功能，16G的存储，同时可以安装多个应用;从计算机演进而来的MID，一个7寸屏的手持设备要求计算能力等同于普通的计算机，也要能够VoIP。而具备很好娱乐功能的PSP更是可以处理文件，也同样可以通过Wi-Fi上网通话。不可想象，未来融合的焦点产品所具备的超级功能和超级用户感受将是怎样的?
因此，在手持电子产品中，新技术将集中在三个方面：
1、UI/UE的创新技术
全球前三大手机厂商均推出iPhone like的手机。山寨机更不放过仿制的机会。Apple引发的超级用户体验会加速创新
2、超级集成的芯片
将多媒体播放、定位、TV接收与播放、Wi-Fi等功能集成在一到两颗芯片里，同时支持3G到4G的移动接入
3、更低功耗更高性能的处理器
计算速度提高无止境，功耗的降低也无止境。为了提供用户超长待机的手机或其他电子手持终端，将会在此技术上进行突破
手持电子产品：娱乐、通讯和计算的终极融合
家庭电子产品呈现出三个I的融合趋势：智能化(Intelligent)、网络化(Internet)和交互化(Interactive)。网络化 随着宽带入户和家庭Wi-Fi的发展迅速普及。不仅是TV、数码相框、联网的地球仪也将可以告诉人们全球的最新资讯和知识。人机交互的发展已经到多点触摸 的地步，象微软的Surface，通过多核支持多点并行处理业务。无论是键盘、鼠标、话音还是触摸，多模式交互推动了交互的便利。也展现了神奇地交互未 来。智能化将承载更多的应用，更友好的界面，要求更高计算能力的大型游戏、高清视频、文件的交互转换和实时的同步更新都可以在同一设备上实现。在家庭电子 产品上发展的新技术体现在三个方面：
1.多重技术的接入模块化。无论Cellalur网络, 还是Wi-Fi, WiMAX, 家庭终端都可以识别并接入任何可获得的网络资源
2.最容易操作的傻瓜界面。迎合全家庭成员的需求，操作界面老少皆宜。多触摸屏还是几键操作都带给用户不需动脑的操作体验
3.高智能化的后台处理和同步更新能力。云计算将协助家庭智能电子产品的高速数据处理、高清资源的获取和信息的终端同步化
家庭电子产品：网络化、智能化、交互化的融合趋势
由于融合趋势的出现，对终端芯片、处理系统提出最大化的挑战，导致对电源能力和功耗能力提出最大化的挑战。有效地降低计算功耗和延长电源的使用时间是未来三年新技术的焦点。