基于WiMAX技術的VoIP試驗及研究

    摘要：介紹了WIMAX中山試驗VoIP的測試環(huán)境、測試結果及理論分析，從各個方面對VoIP測試給出了較為詳細的描述。

    1、測試設備與場景

    （1）廣東移動中山WiMAX試驗局設備及組網(wǎng)環(huán)境介紹

    中山WiMAX試驗局VoIP測試局點配置為：一個中心站BS（華為提供設備，型號為WA5700，是PMP微基站，支持802.16-2004協(xié)議）、一個固定遠端站SS（華為提供設備，型號為TA210，提供FE接口，支持802.16-2004協(xié)議），一個移動遠端站SS。中心站點設置于廣東省中山市東區(qū)石岐東局點，此局點有1個IDU，4個ODU即四個扇區(qū)（實際只用到一個扇區(qū)2）；1個遠端站，配置2個TA210。詳細的組網(wǎng)圖，如圖1所示。

    圖1 中山WiMAX試驗局VoIP測試網(wǎng)規(guī)組網(wǎng)圖

    （2）測試場景介紹

    采用1個BS，1個固定SS和一個移動SS的組網(wǎng)方案，主要測試VoIP容量、性能和質(zhì)量。SS為用戶提供FE接口連接IAD，IAD下可再接多個電話機。SS和BS之間的空口符合WiMAX標準，BS和SoftX之間通CMNet連接，實際組網(wǎng)如圖2所示。

    圖2 中山WiMAX試驗局VoIP測試組網(wǎng)圖

    組網(wǎng)時，由于BS（石岐東）需要與廣州的SoftX連接，因此，實際組網(wǎng)方案通過傳輸設備連接公安局與移動大廈；然后通過移動大廈的CMNet網(wǎng)絡連接廣州的SoftX。在該個組網(wǎng)中，視距傳播環(huán)境通過固定在移動大樓支架上的遠端站實現(xiàn)，非視距傳播環(huán)境通過移動的遠端站實現(xiàn)。

    2、測試項

    測試內(nèi)容包括VoIP容量測試、VoIP性能測試和VoIP質(zhì)量測試共3個測試子項。其中VoIP容量測試項的測試子項包括：在單遠端站和基站的組網(wǎng)環(huán)境下，遠端站最多所能發(fā)起的VoIP呼叫的路數(shù)，VoIP性能測試子項包括：建立時延、接通率、掉話率和長時間呼叫保持率測試，VoIP質(zhì)量測試子項包括：話音清晰度、語音時延、抖動和誤包率測試。

    3、測試數(shù)據(jù)與理論值比較分析

    （1）實測VoIP容量與理論值比較

    ①理論值分析

    由于VoIP業(yè)務對時延、抖動、丟包等要求比較高，一般采用UGS業(yè)務調(diào)度類型的上、下行業(yè)務流來承載VoIP業(yè)務數(shù)據(jù)的傳輸。

    本次測試期間，用來承載VoIP業(yè)務的上下行最大持續(xù)保留速率都設置成了512Kbit/s，下面來分析一下在此業(yè)務帶寬配置參數(shù)下單個SS可以承載的VoIP呼叫容量。

    VoIP業(yè)務傳輸所需帶寬與所采用的VoIP信令協(xié)議、語音編碼方式和RTP打包間隔有關。VoIP呼叫業(yè)務進行過程中，主要傳輸兩種類型的數(shù)據(jù)，即信令數(shù)據(jù)和語音數(shù)據(jù)。實際上呼叫業(yè)務過程中主要是語音數(shù)據(jù)，而前者數(shù)據(jù)量非常小，相比語音數(shù)據(jù)可以忽略。

    VoIP業(yè)務中語音數(shù)據(jù)是采用RTP協(xié)議進行打包和傳輸?shù)?，流量大小與用戶之間采用的語音編碼方式有關，本次測試采用的是VoIP業(yè)務最常用的語音編碼方式G.729，這種編碼方式對傳輸帶寬要求比較低，但語音質(zhì)量上足以滿足用戶的要求。按照協(xié)議，該編碼方式下的凈帶寬是8K，其實際映射到WIMAX空口的整個過程是需經(jīng)很多次封裝。各種封裝協(xié)議所額外占用的開銷，如表1所示。

    表1 BS與SS之間空口上VoIP語音數(shù)據(jù)包各字段長度

    由表1推算，一路VoIP業(yè)務在空口上產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳輸速率：

    （6+14+20+8+16+20+4+4）