基于WiMAX技术的VoIP试验及研究

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　　1、测试设备与场景

　　（1）广东移动中山WiMAX试验局设备及组网环境介绍
　　中山WiMAX试验局VoIP测试局点配置为：一个中心站BS（华为提供设备，型号为WA5700，是PMP微基站，支持802.16-2004协议）、一个固定远端站SS（华为提供设备，型号为TA210，提供FE接口，支持802.16-2004协议），一个移动远端站SS。中心站点设置于广东省中山市东区石岐东局点，此局点有1个IDU，4个ODU即四个扇区（实际只用到一个扇区2）；1个远端站，配置2个TA210。详细的组网图，如图1所示。
图1　中山WiMAX试验局VoIP测试网规组网图
　　（2）测试场景介绍
　　采用1个BS，1个固定SS和一个移动SS的组网方案，主要测试VoIP容量、性能和质量。SS为用户提供FE接口连接IAD，IAD下可再接多个电话机。SS和BS之间的空口符合WiMAX标准，BS和SoftX之间通CMNet连接，实际组网如图2所示。


（2）测试场景介绍
　　采用1个BS，1个固定SS和一个移动SS的组网方案，主要测试VoIP容量、性能和质量。SS为用户提供FE接口连接IAD，IAD下可再接多个电话机。SS和BS之间的空口符合WiMAX标准，BS和SoftX之间通CMNet连接，实际组网如图2所示。


图2　中山WiMAX试验局VoIP测试组网图
　　组网时，由于BS（石岐东）需要与广州的SoftX连接，因此，实际组网方案通过传输设备连接公安局与移动大厦；然后通过移动大厦的CMNet网络连接广州的SoftX。在该个组网中，视距传播环境通过固定在移动大楼支架上的远端站实现，非视距传播环境通过移动的远端站实现。
　　2、测试项
　　测试内容包括VoIP容量测试、VoIP性能测试和VoIP质量测试共3个测试子项。其中VoIP容量测试项的测试子项包括：在单远端站和基站的组网环境下，远端站最多所能发起的VoIP呼叫的路数，VoIP性能测试子项包括：建立时延、接通率、掉话率和长时间呼叫保持率测试，VoIP质量测试子项包括：话音清晰度、语音时延、抖动和误包率测试。
　　3、测试数据与理论值比较分析
　　（1）实测VoIP容量与理论值比较
　　①　理论值分析
　　由于VoIP业务对时延、抖动、丢包等要求比较高，一般采用UGS业务调度类型的上、下行业务流来承载VoIP业务数据的传输。
　　本次测试期间，用来承载VoIP业务的上下行最大持续保留速率都设置成了512 Kbit/s，下面来分析一下在此业务带宽配置参数下单个SS可以承载的VoIP呼叫容量。
　　VoIP业务传输所需带宽与所采用的VoIP信令协议、语音编码方式和RTP打包间隔有关。VoIP呼叫业务进行过程中，主要传输两种类型的数据，即信令数据和语音数据。实际上呼叫业务过程中主要是语音数据，而前者数据量非常小，相比语音数据可以忽略。
　　VoIP业务中语音数据是采用RTP协议进行打包和传输的，流量大小与用户之间采用的语音编码方式有关，本次测试采用的是VoIP业务最常用的语音编码方式G.729，这种编码方式对传输带宽要求比较低，但语音质量上足以满足用户的要求。按照协议，该编码方式下的净带宽是8 K，其实际映射到WIMAX空口的整个过程是需经很多次封装。各种封装协议所额外占用的开销，如表1所示。

表1　BS与SS之间空口上VoIP语音数据包各字段长度


　　 BS与SS之间空口上VoIP语音数据包各字段长度

　　由表1推算，一路VoIP业务在空口上产生的数据传输速率：
　　（6+14+20+8+16+20+4+4）×8×（1000/20）=36.8（Kbit/s）
　　上面公式，仅推导出了一路单向VoIP业务中主叫或被叫所产生的在空口上的数据流量，但实际上VoIP业务是双向的，即主被叫双方都会产生同等的数据流量。如此算来，实际上一路双向VoIP业务在空口上的真正流量为：36.8×2=73.6（Kbit/s），由此可见，理论上512 K的上下行特定带宽配置下，单个SS可以支持的双向VoIP呼叫的容量为： 512/73.6=6.96（路）