Voice over WLAN

Voice over WLAN on äänen ja videokuvan digitaaliseen siirtämiseen tarvittavaa teknologiaa, joka käyttää hyväkseen langatonta lähiverkkoa eli WLANia. Sen antamia hyötyjä ovat mobiliteetti niin koti- kuin yritysverkoissakin sekä mahdollisuus soittaa halpoja VoIP-puheluita langattomasti ja osallistua esimerkiksi reaaliaikaisiin videokonferensseihin. Lähiverkkojen avulla etätyöpisteet ja etätyöntekijät saadaan liitettyä VoIP-puheluihin omissa WLAN-verkoissaan. Mobiiliverkkoja pitkin kulkevaan tiedonsiirtoon on kehitetty VoLTE.

Perusteita 
VoIP-puhelut soitetaan internetin välityksellä. Nämä toteutetaan softapuhelimella tai mobiililaitteella, joka tukee VoIPia tai erillisellä VoIP-kännykällä. Yrityksessä tällainen ratkaisu mahdollistaa kännykkäkulujen pienentämisen yrityksen itsenäisen WLANin sisällä.  

Tietotekniikassa prioriteetti on moniajokäyttöjärjestelmässä ajossa olevalle ohjelmalle annettu tärkeys￼￼. Prioriteetti voidaan luokitella prioriteettitasojen mukaan, joita VoIP over Wlanissa on monesti kahdeksan.

Käyttöönotto 
Voice over WLAN -teknologiaa on kehitetty 2000-luvun alusta lähtien. Huomioon otettavia asioita suunniteltaessa sen käyttöönottoa tuotantoympäristöön. Sellaisia aloitusvaiheessa ovat muun muassa; QoS (quality-of-service) eli palvelun laatu, puhelujen kontrolli, verkon kapasiteetti sekä arkkitehtuuri. VoIP over WLAN -sovelluksien menestykseen vaikuttaa eniten se, miten hyvin WLAN tukee QoS-ominaisuuksia. Puhepalvelut vaativat korkean prioriteetin, jotta sillä saavutetaan ulkoisten verkkojen (esimerkiksi PSTN:n ja langattoman solurakenteisen verkon) asettamat ajoitusrajoitukset. VoIP-kommunikaatiolle on olennaista reaaliaikaisuus ja sen tulisi matkata verkossa ilman turhia jonotuksia. Ideaalisesti yhdensuuntainen latenssi olisi 100ms, sillä enemmän kuin 300ms:n edestakaisen viiveen puhelussa on todettu vaikeuttavan keskustelua. Kun siirtotienä käytetään 802.11a/b/g-standardeja, täytyy WLAN-verkon kapasiteetti analysoida huolella, jotta voidaan olla varmoja että se pystyy tukemaan VoIPin asettamia vaatimuksia.

Mediayhteyden priorisointi WLANissa

EDCF on IEEE 802.11e -standardin tapa saada priorisoitu mediayhteys sovelluksille, jotka vaativat QoSia. WLAN perustuu jaettuun mediaan, jonka MAC-tasolle on kaksi pääsytapaa – DCF (Distributed Coordination Function) ja PCF (Point Coordination Function). DCF käyttää CSMA/CA-protokollaa, joka parhaiten tunnetaan best-effort palvelusta sekä asynkronisista datalähetyksistä. PCF käyttää keskitetysti hallittua pollausmetodia tukeakseen synkronista datalähetystä. DCF on perustapa päästä mediaan kiinni, kun taasen PCF:ää ei ole otettu laajaan käyttöön. CSMA/CA-tekniikka perustuu törmäyksien välttämiseen.

DCF toimii kuuntele ennen lähetystä -periaatteella. Jokainen asema tarkistaa ennen datan lähetyksiä onko media vapaa. Jos media on havaittu vapaaksi, datalähetys voidaan aloittaa välittömästi. Jos media on havaittu varatuksi, asema siirtää omaa lähetystään, kunnes edellinen lähetys on loppu. Asema luo backoff interval -laskurin, joka vähentää backoff-aikaa jokaisen kerran kun se havaitsee median olevan vapaa. Heti kun backoff-laskuri loppuu, voi asema aloittaa lähetyksen olettaen, että tällöin media on vapaa. Mikäli lähetys ei onnistu, voidaan olettaa törmäyksen tapahtuneen ja backoff-proseduuri aloitetaan uudelleen sekä CW (contention window) tuplataan. DCF:llä on sama prioriteetti median pääsyyn jokaiselle asemalle. Sillä ei ole erottelukykyä, jonka avulla voitaisiin priorisoida eri datavirtojen erilaisia viivevaatimuksia. 

HCF (Hybrid Coordination Function) on DCF:n ja PCF:n hybridi. HCF:ssä on kaksi median pääsytapaa EDCA (Enhanced Distributed Channel Access) ja HCCA (HCF Controlled Channel Access). HCF määrittelee erilaiset kehyksienvaihdon sekvenssisetit, jotka ovat käytettävissä milloin tahansa. Kun taasen PCF käyttää erilaista kehyksenvaihtosekvenssiä median kilpailutilanteessa ja tilanteessa, jossa ei ole kilpailua varattaessa mediaa.

EDCA on paranneltu versio CSMA/CA-mekanismista, johon on lisätty prioriteetit. Contention Window- ja backoff-aikojen avulla voidaan suosia korkeamman prioriteetin omaavia luokkia. Käytössä on kahdeksan käyttäjälle tarkoitettua prioriteettitasoa. Jokainen prioriteetti on kiinnitetty tiettyyn Access Categoryyn eli pääsyryhmään, joka taasen on yhteydessä eri jonoihin.

HCCA käyttää eräänlaista hybridikoordinaattoria (HC) keskitettyyn median pääsyn hallintaan. HCCA:n tavoite on vähentää mediasta kilvoittelua. 

EDCF (Enhanced DCF) on HCF:n käyttämä toiminto, joka tarjoaa erotellun ja jaetun pääsyn mediaan kahdeksan prioriteetin avulla. Access Category eli mediaan pääsykategoria tarjoaa asemille prioriteettituen. Jokaisella asemalla voi olla neljä AC:ta, jotka tarjoavat kahdeksaa käyttäjälle tarkoitettua prioriteettiä (User Priorities). AC:llä on yksi tai useampi UP. Asema ottaa mediaan yhteyttä lähetettävän kehyksen pääsy kategorian (AC:n) mukaan. AC, jolla on korkeampi prioriteetti, annetaan lyhyempi CW, jotta se pystyisi lähettämään ennen matalamman prioriteetin omaavia. Tämä tehdään määrittelemällä CW rajat, eri raja-arvot eri Access Categorylle. MSDUt (MAC Service Data Units) toimitetaan useiden eri backoff tapahtumien kautta yhdessä asemassa. Jokainen backoff tapahtuma on määritelty Traffic Category muuttujien avulla.

Mobile IP:n yleiskuvaus 

Vaikkakin internetyhteyksien saatavuus on yleistynyt viime vuosina huomattavasti, niin se on yleensä ollut paikkaan sidonnaista eli esimerkiksi Internetiin on päästy työpaikalla taikka kotona. Kämmenmikroilla taikka uudemmilla kännyköillä saadaan nykyään jo internetyhteys melkeinpä paikasta riippumatta ja tämä antaa uudenlaista vapautta käyttää Internetin tarjoamia palveluita.

SIP:in yleiskuvaus

SIP (Session Initiation Protocol) on protokolla, jota käytetään muun muassa IP-puheluiden ja internetkonferenssien yhdistämiseen sekä pikaviestien lähettämiseen. SIP tukee IP-mobiliteettiä VoIP WLAN -sovelluksille tarjoamalla handoff-ominaisuuksia sovelluskerroksessa.

Aiheesta muualla
IEC Online Tutorial: VoIP over Wlan 
Inside 802.11e: Making QoS a Reality over WLAN Connections 
 TUTORIAL: Mobile Networking Through Mobile IP 
 www.cs.columbia.edu/sip SIP

TCP/IP
Englanninkieliset sanat ja sanonnat