WMM: WiFi MultiMedia WiFi多媒体应用

新设备的不断涌现和Wi-Fi用户要求扩展其网络的功能,使得对Wi-Fi多媒体(WMM)应用和先进能力的关注与需求都在迅速增长。而随着IEEE 802.11e标准的即将通过将迎来WMM应用的热潮。

  在住宅市场,Internet协议上话音(VoIP)、流视频、流音乐和交互式游戏是其中最重要的应用。在企业和公网中,支持VoIP、实时流音频和视频内容以及业务量管理,可使网络运营商借助Wi-Fi基础设施提供丰富多彩的多媒体服务。 

WMM的QoS需求 

  Wi-Fi网络中的多媒体应用要求服务质量(QoS)功能。QoS能使Wi-Fi接入点区分业务优先级,并优化共享网络资源的方法。如果没有QoS,在不同设备上运行的所有应用传送数据帧的机会相等,这对于网络浏览器、文件传送或E-mail这类应用的数据业务不成问题,但对于多媒体应用则不适宜。Internet协议上话音(VoIP)、流视频和交互式游戏对时延增加和吞吐量下降高度敏感,因此要求QoS。 

  换句话说,支持多媒体应用和先进的业务量管理要求服务质量(QoS)。Wi-Fi多媒体对Wi-Fi网络增加区分优先等级的QoS能力;当多种应用发生,每一种应用具有不同的时延和吞吐量要求时优化其性能。在采用Wi-Fi多媒体的情况下,最终用户在各种环境和条件下得到满意的服务。Wi-Fi多媒体有可能使家庭网络和企业网管理者确定哪种数据流最重要,并以较高的通信优先级分配这些数据流。 

  Wi-Fi联盟把Wi-Fi多媒体(WMM)定义为即将实现的IEEE 802.11e标准的规范概要,并开始实施WMM合格检验计划,以满足业界对Wi-Fi网络QoS解决方案的需求(IEEE 802.11e目前正在制定中,它将包括在Wi-Fi网络中支持QoS。802.11e标准于1999年开始制定,预计到2004年底或2005年初得到批准。) 

  WMM在Wi-Fi网络中,根据增强型分布式信道存取(EDCA)方法,提供区分优先级的媒体存取。它定义4种优先级,即话音、视频、尽力而为和低优先级数据,以管理不同应用的业务量。当前,Wi-Fi联盟与业界和标准机构密切合作,保证在新的用户电子设备中广泛采用WMM和新的多媒体应用业务。 

重要性 

  Wi-Fi网络中的QoS功能被视为住宅、企业和公共接入系统中,支持多媒体应用和先进网络业务量管理的关键要求。 

  住宅接入 在住宅接入方面,对Wi-Fi多媒体应用的需求正迅速增长,并表现为以下4个新的重要趋势,从而对QoS的要求更加具有现实性: 

  • Wi-Fi家庭网络在家庭宽带应用中迅速推广。例如,据IDC预测,到2008年,美国将有3670万个家庭将拥有以数据为中心或媒体为中心的家庭网络,Wi-Fi视为家庭网络中最实用的无线技术。 

  • 住宅宽带渗透率开始提升。例如,据2004年1月PointTopic公司统计,韩国79%的家庭已拥有宽带接入;另据FCC估计,美国家庭的宽带渗透率在2003年为26%,其后以42%的比例迅速增长。


  • 新的业务、数字内容和新的应用(如VoIP、游戏、音乐)的应用更加广泛,而且用户的需求不断增长。


  • 满足数字娱乐连接的各种产品正迅速进入市场,而且是Wi-Fi连接的重要潜在市场。这种产品的年度销售量在今后几年将迅速增长,预计到2008年将达到1.2亿台。
企业接入 企业急需QoS才能支持无线VoIP,从而凭借Wi-Fi基础设施,在整个企业范围内显著节省成本,并提供无线话音连接,同时避免蜂窝话音通信较高的成本。WMM在企业中的另一种应用是优化业务量管理,可使网络管理人员对不同的用户分配不同的优先级。例如,网络管理人员可对共享网络的用户分配较低的优先级,或对执行关键任务的员工,或对流视频或电话会议一类的应用提供更多的网络资源。 

  公共接入 优化业务量管理同样是Wi-Fi公共接入的至关重要的能力。据业界人士预计,随着无线接入热点,即公共WLAN数量的增长,Wi-Fi“区域”服务正迅速增多。用户越来越习惯于应用VoIP和多媒体,如流视频和游戏等,他们还希望能够在Wi-Fi“区域”利用这些服务,从而增大了对共享网络资源的压力。WMM可用于保证特殊应用(如话音或游戏)能够利用所需的网络资源,或保证特殊用户(如付费较多的用户)能够优先接入。这将使服务提供商能够提供收费服务,并支持媒体应用。 

必要性 

  传统的Wi-Fi网络对所有连接到网上的设备的接入“一视同仁”。当业务量需求超过可用带宽时,不管数据的类型如何,数据流的吞吐率一律减少。但是,用户的体验恰恰在很大程度上受数据类型和应用类型的影响,例如将一份有关工作的打印件从膝上机传送到打印机1秒的时延,可能引起用户的关切,但影响并不大;然而,在VoIP呼叫中,哪怕是增加一点点时延或减少一点点吞吐率,都可能使呼叫中断,导致数据帧丢失,或使屏幕上视频流图像“冻结”。因此,话音、流视频和流音乐,以及交互式游戏产生的数据必须有严格的时延和吞吐率要求。为保证满意的用户体验,必须采用QoS,对不同应用产生的数据进行管理和划分优先等级。 

  在住宅应用方面,Wi-Fi网络多媒体应用所产生的复杂性和功能的增加,对QoS的需求更加强烈。目前,用户电子设备制造商除了推销适配传统设备的Wi-Fi媒体适配器,还将推出多种具有Wi-Fi能力的设备,如VoIP电话、TV、VCR(盒式磁带录像)、PVR(个人影像录制)、MP3播放器、游戏操控台,以及其他多媒体播放装置。网络管理人员正在研究超越DSL或电缆路由器连接1台或几台膝上机或PDA以及打印机,而利用其Wi-Fi网络的新方法(如图1所示)。可能实现的新功能包括: 

  家庭内无线话音连接:此类应用是通过VoIP Wi-Fi电话,利用VoIP业务或传统的电话线连接,在家庭内实现无线话音连接。 

  分发网络内容:这类应用是通过Wi-Fi网络,将来自媒体服务器、PC或外部宽带连接的内容,分发给家庭内的任何设备(如TV、MP3播放器,或游戏操控台)。 

  家庭无线连接:即在家庭内的各种设备(如DVD播放器和不同房间里的扬声器)之间建立无线连接。 

  支持对等网络:即支持适用于电话或游戏的对等网络。 

  在所有的应用领域,在同一个网络中具有Wi-Fi能力的设备越多,意味着竞相同时应用就越多,从而增大了业务量需求;同时,用户期望Wi-Fi与有线以太网的性能相匹配的期望值就更高。 

WMM: WiFi MultiMedia WiFi多媒体应用_第1张图片

图1 Wi-Fi多媒体家庭网络

WMM验证和产品市场 

WMM验证 


  从今年9月开始,Wi-Fi联盟开始实施WMM验证计划,以促进和保证Wi-Fi设备和具有QoS能力的之间的互通。 

  正如Wi-Fi联盟提供的其他验证程序一样,WMM的验证测试是在Wi-Fi联盟认可的独立实验室进行的。Wi-Fi验证合格的WMM,其生产厂商接受Wi-Fi互通性证书,以表明WMM归类于新的多媒体。 

  由于所有的Wi-Fi验证为合格的WMM产品,无论是否具有WMM能力,都能在包含WMM的Wi-Fi网络中工作。预计,许多现有的Wi-Fi验证合格产品都将通过简单的软件升级能够支持WMM。对于新产品而言,Wi-Fi 验证为合格的WMM是Wi-Fi常规验证进程,包括802.11a/b/g和WPA验证的组成部分。未经Wi-Fi验证的产品不被认定为合格的WMM,要求所有具有QoS能力的新产品都要通过WMM试验,成为Wi-Fi验证合格的产品。 

  目前,WMM验证仅限于基本能力,在未来可能增加验证附加能力。只有通过WMM试验的产品才有验证附加能力的资格。Wi-Fi联盟正在制订附加能力的试验计划,其试验时间和附加能力的选择将根据市场需求而定。 

产品市场 

  尽管Wi-Fi联盟还在制订附加能力的试验计划,但WMM规范和测试工作已经完成,Wi-Fi验证为合格的WMM于2004年9月开始面市。制造商已开始在新的多媒体Wi-Fi设备中融合进支持WMM的功能。同时,Wi-Fi联盟成员与802.11e小组密切配合,提高802.11网络的QoS。更重要的是,电信运营商为促进WMM在市场上推广应用,也密切配合Wi-Fi联盟,对WMM给予大力支持。 

  还需指出的是,鉴于WMM验证在于促进和保证Wi-Fi设备的互通性,而且Wi-Fi联盟把WMM验证视为在用户电子产品市场开始向主流应用跨出的巨大一步,一些生产厂商开始推出被Wi-Fi联盟验证为符合WMM要求的产品。例如,WLAN芯片主流开发商Atheros通信公司最近宣布,其两种WLAN 参考设计,即双频段接入点和通用802.11a/b/g无线网络适配器参考设计已被Wi-Fi联盟验证为合格的WMM。而且,该公司的802.11a/b/g客户机和接入点参考设计将用于802.11b、802.11b/g,或802.11a/b/g产品,进行WMM验证合格试验。其高性能和低功率WLAN芯片组将支持视频和音频能力,并将这种能力扩展为支持MPEG等功能。 

  其实,开始推出符合WMM要求产品的不仅仅是Atheros通信公司,Broadcom公司的无线卡和接入点参考设计,思科公司的Aironet 1200系列接入点,Conexant系统公司的WorldRadio双芯片、双频段解决方案,Instant802网络公司的7001系列接入点网关,Intel公司的Pro/2915无线网络连接,以及菲利普公司的WLAN参考设计等,都将进入市场。 

  更可喜的是,据业界预计,随着Wi-Fi验证合格的WMM接入设备的问世,用户电子产品将会不期而至。 

WMM接入类型 

  WMM定义4种接入类型,这4种接入类型由802.11d派生而来,相应的优先级如表所示。尽管4种接入类型是按照特定的业务类型(话音、视频、尽力而为、低优先级数据)和与之相关联的优先级设计的,但WMM可让网络运营商只有选择最适合的网络对策,并决定采用具有哪种优先级的网络。例如,网络运营商也许倾向于给予流视频比话音更高的优先级,反之亦然。为接入类型定制的对策可通过接口设置,并可通过接口修改默认优先级。WMM规定接入点和客户机使用的协议,前者将对策传送给具有QoS能力的客户机,而后者传送发送请求。 

WMM接入类型表

接入类型 特点
WMM话音优先级 最高优先级 允许多个VoIP呼叫同时进行,时延低,长话质量
WMM视频优先级 给予视频业务高于其他数据业务的优先权 1个802.11g或802.11a信道能够支持3-4个SDTV(标准电视)流或1个HDTV(高清电视)溜
WMM尽力优先级 由传统设备提供的业务,或由缺少QoS能力的应用或设备提供的业务 对时延不太敏感,但易受时延长的业务,如Internet冲浪的影响
WMM低优先级 时延无严格限制和吞吐量要求的低优先级业务(文件下载,文件打印)

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