详解 WMM

什么是 WMM 　　为全面满足Wi-Fi与3G在技术融合方面的需要，全球Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)已经推出Wi-Fi多媒体交互认证体系-IEEE802.e，以此作为802.11网络QoS的进一步演进和延伸。WMM(Wi-Fi多媒体)全面定义了四种连接内容，其中包括语音、视频、best effort以及background，以次优化网络通信的质量，以保障这些应用与网络资源建立稳定连接。同时，WMM优化了Wi-Fi原始终端用户的通信体验，在一个更为广泛、更为庞杂的网络环境和通信环境中，提供高质量的数据、语音、音乐、视频应用的网络连接性能。 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。 图1 Wi-Fi多媒体家庭网络 WMM验证和产品市场 WMM验证 　　从2004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）