大唐電信胖瘦可轉(zhuǎn)型WLAN整體解決方案
隨著WLAN無線局域網(wǎng)在2008年奧運(yùn)會(huì)中的嶄露頭角和2009年國內(nèi)的大規(guī)模商用，WLAN越來越得到業(yè)界的重視。WLAN無線局域網(wǎng)采用無線工作方式，空中接口采用載波偵聽多路訪問/碰撞避免（CSMA/CA）技術(shù)實(shí)現(xiàn)共享媒質(zhì)接入控制的一種局域網(wǎng)技術(shù)，可滿足用戶的無線上網(wǎng)需求，并能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)局域聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程接入、圖文傳真、視頻監(jiān)控、IP語音應(yīng)用等多種功能。WLAN系統(tǒng)主要由接入控制器（AC）和無線接入點(diǎn)（AP）組成。系統(tǒng)組網(wǎng)方式可分為胖AP組網(wǎng)與瘦AP組網(wǎng)。目前大唐電信WLAN產(chǎn)品體系主要分為：胖AP系列、瘦AP系列及胖瘦可轉(zhuǎn)型系列產(chǎn)品，為用戶提供全面的無線局域網(wǎng)應(yīng)用解決方案。
大唐電信是中國移動(dòng)“WLAN設(shè)備主要供貨商”，中國電信“WLAN重要合作伙伴”。憑借卓越的產(chǎn)品性能及良好的工程售后服務(wù)，大唐電信WLAN產(chǎn)品成功中標(biāo)2008北京奧運(yùn)公網(wǎng)，隨后在江蘇、福建的全省WLAN熱點(diǎn)覆蓋，山東青島全城無線覆蓋，湖南移動(dòng)營(yíng)業(yè)廳無線互聯(lián)中得到大規(guī)模商用，并在遼寧、北京、廣東、廣西、浙江、陜西、山東等省均有較大的市場(chǎng)份額。
本文將對(duì)WLAN主要設(shè)備功能、組網(wǎng)方式及應(yīng)用逐一進(jìn)行探討。
設(shè)備簡(jiǎn)介
接入控制器（AC）無線局域網(wǎng)接入控制設(shè)備，負(fù)責(zé)將來自不同AP的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚并接入Internet，同時(shí)完成AP設(shè)備的配置管理、無線用戶的認(rèn)證、管理及帶寬、訪問、切換、安全等控制功能。AC強(qiáng)大的管理和控制功能，能夠構(gòu)建出個(gè)性化、專業(yè)化WLAN解決方案。
無線接入點(diǎn)（AP）電信級(jí)無線覆蓋設(shè)備，相當(dāng)于一個(gè)連接有線網(wǎng)和無線網(wǎng)的橋梁，其主要作用是將各個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)客戶端連接到一起實(shí)現(xiàn)大范圍、多用戶的無線接入。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景不同，AP通?？煞譃槭覂?nèi)型和室外型，室內(nèi)環(huán)境下覆蓋范圍通常在30～100m，室外環(huán)境最大覆蓋范圍可達(dá)到800m。
組網(wǎng)方式
胖AP工作模式胖AP又稱為自治型設(shè)備，AP設(shè)備作為單獨(dú)的個(gè)體獨(dú)立工作，通過無線方式與用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)接收與發(fā)送（如圖1所示）。在設(shè)備運(yùn)行前需對(duì)每一個(gè)AP設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)配置。AP可單獨(dú)組網(wǎng)，也可與AC、BRAS等接入控制設(shè)備一起組網(wǎng)，AC、BRAS等接入控制設(shè)備對(duì)AP下的用戶進(jìn)行接入認(rèn)證，對(duì)帶寬及用戶安全等方面進(jìn)行管理。AC、BRAS設(shè)備不限制AP接入數(shù)量，只與網(wǎng)絡(luò)下接入用戶數(shù)量有關(guān)。
圖1 胖AP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
目前胖AP模式在國內(nèi)應(yīng)用比較廣泛，它技術(shù)成熟，并且兼容性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)不同廠家AC、AP設(shè)備之間兼容，前期投資成本低，適用于建網(wǎng)初期中小規(guī)模組網(wǎng)。胖AP模式的業(yè)務(wù)功能較單一，目前多用于為用戶提供簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)接入業(yè)務(wù)，因此，建議一些小范圍、低投入的場(chǎng)景可以選擇胖AP組網(wǎng)方式。
瘦AP工作模式隨著WLAN技術(shù)逐漸被關(guān)注，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展規(guī)模逐漸壯大，由起初的辦公樓、酒店等熱點(diǎn)發(fā)展成現(xiàn)在的校園網(wǎng)、大型場(chǎng)館乃至無線城市。因此無線網(wǎng)絡(luò)的安全性和管理性得到加倍重視，針對(duì)以上問題，業(yè)界提出了瘦AP的概念，即以WLAN無線交換機(jī)為核心＋簡(jiǎn)單接入點(diǎn)（瘦AP）的集中式管理架構(gòu)。在這種無線網(wǎng)架構(gòu)下，無線交換機(jī)集中實(shí)現(xiàn)了射頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)流量管理、安全認(rèn)證、QoS、接入控制、負(fù)載均衡以及AP的控制管理等功能，AP只實(shí)現(xiàn)802.11的空口功能，完成無線電波的收發(fā)任務(wù)。采用瘦AP架構(gòu)，實(shí)質(zhì)就是降低了AP的復(fù)雜性，將網(wǎng)絡(luò)智能向上層控制設(shè)備轉(zhuǎn)移，從而有效地解決上述傳統(tǒng)WLAN基礎(chǔ)架構(gòu)模式下暴露出來的問題。
瘦AP稱為集中控制型設(shè)備，需要由接入控制器AC（也稱無線交換機(jī)）來統(tǒng)一進(jìn)行配置管理（如圖2所示）。AP本身不帶有任何軟件及配置，當(dāng)AP加電后，AP通過廣播、DHCP或DNS方式來獲得位于網(wǎng)絡(luò)骨干上的AC的IP地址信息，之后采用CAPWAP協(xié)議與AC取得通信，AC將AP運(yùn)行所需的相關(guān)配置數(shù)據(jù)發(fā)送給AP，AP收到這些信息后，隨即進(jìn)行系統(tǒng)啟動(dòng)并根據(jù)AC提供的配置進(jìn)行自身參數(shù)的配置。單臺(tái)AC對(duì)所管理的AP數(shù)量有所限制，可分為管理幾十臺(tái)至上千臺(tái)AP數(shù)量的不同數(shù)量級(jí)的AC設(shè)備。
圖2 瘦AP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
瘦AP設(shè)備采用先進(jìn)的通信技術(shù)，AP設(shè)備無需單獨(dú)調(diào)測(cè)，由AC統(tǒng)一配置管理，大大簡(jiǎn)化初期安裝和后期維護(hù)的投入。大唐電信多年來一直致力于瘦AP產(chǎn)品的開發(fā)，密切關(guān)注市場(chǎng)發(fā)展的需求，產(chǎn)品逐漸演進(jìn)，目前已推出種類齊全、性能優(yōu)越的瘦AP系列產(chǎn)品，其產(chǎn)品有以下幾個(gè)特點(diǎn)。
集中控制與管理無線交換機(jī)＋瘦AP架構(gòu)具有簡(jiǎn)單而強(qiáng)大的無線局域網(wǎng)集中式管理功能，AP本身并不存放任何的配置文件，AP的配置是從無線交換機(jī)上獲取的，通過無線交換機(jī)管理模式可以統(tǒng)一管理整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)的AP。
即插即用的網(wǎng)絡(luò)部署無線交換機(jī)可被部署于數(shù)據(jù)中心，全網(wǎng)的AP設(shè)備可跨越二層或三層網(wǎng)絡(luò)與無線交換機(jī)連接。當(dāng)一個(gè)新的AP設(shè)備被連入網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，將立即被無線交換機(jī)發(fā)現(xiàn)并配置，用戶無需在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行任何配置，即可隨時(shí)開通，實(shí)現(xiàn)即插即用的網(wǎng)絡(luò)部署。
網(wǎng)絡(luò)自愈功能無線交換機(jī)能實(shí)時(shí)偵測(cè)出線上AP是否存在失效，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有AP出現(xiàn)故障時(shí)，無線交換機(jī)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)這個(gè)故障，并指示附近的接入點(diǎn)調(diào)整功率和信道設(shè)置來彌補(bǔ)發(fā)生故障的接入點(diǎn)留下的空缺。若有新的接入點(diǎn)加入，其他接入點(diǎn)應(yīng)能減小功率發(fā)射，以避免產(chǎn)生沖突。
無線接入的負(fù)載均衡為了更合理地分配帶寬，在無線交換機(jī)里有全部分布AP的列表和負(fù)載狀況，無線交換機(jī)會(huì)根據(jù)一定的算法，指示一些連接用戶數(shù)量較多的AP把其覆蓋范圍內(nèi)的無線用戶或終端分散連接到鄰近的AP上，從而分擔(dān)AP的負(fù)擔(dān)，達(dá)到最佳的使用效果，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源。
安全性瘦AP架構(gòu)的無線系統(tǒng)的安全管理是將訪問控制、安全認(rèn)證、防病毒、無線入侵監(jiān)測(cè)以及RF電磁波管理等多項(xiàng)安全功能匯聚到無線交換機(jī)上來完成，通過集中式安全管理增強(qiáng)了無線安全性。此外，當(dāng)用戶漫游時(shí)，在無線交換機(jī)之間共享用戶特定的安全策略將能夠在整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)統(tǒng)一控制用戶屬性和組屬性。
流量分離無線交換機(jī)可靈活配置無線接入點(diǎn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模式，根據(jù)數(shù)據(jù)的分類決定是否需要經(jīng)過無線交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)，或直接進(jìn)入有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。對(duì)于延遲敏感、傳輸要求實(shí)時(shí)性高的數(shù)據(jù)分類可以不經(jīng)過無線交換機(jī)而直接接入上層網(wǎng)絡(luò)，更好地適應(yīng)未來無線網(wǎng)絡(luò)更高流量傳輸?shù)囊?，諸如VoWLAN、802.11n傳輸?shù)取?
基于瘦AP網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)增強(qiáng)了無線網(wǎng)絡(luò)安全、射頻控制、移動(dòng)訪問、服務(wù)質(zhì)量保證（QoS）、無縫漫游等重要因素，擴(kuò)展了業(yè)務(wù)服務(wù)范圍和網(wǎng)絡(luò)容量。隨著WLAN在國內(nèi)的大規(guī)模商用，瘦AP將成為各運(yùn)營(yíng)商今后WLAN主流組網(wǎng)方式。
胖瘦模式轉(zhuǎn)換建網(wǎng)初期，在覆蓋的熱點(diǎn)布局分散、用戶較少或者布放設(shè)備少等前期情況下，為節(jié)省投資，可選擇胖AP模式。隨著WLAN網(wǎng)絡(luò)規(guī)模逐漸發(fā)展壯大，熱點(diǎn)、用戶逐漸增多，運(yùn)營(yíng)中的設(shè)備維護(hù)和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等工作量也隨之增加，為方便運(yùn)營(yíng)管理和維護(hù)，建議采用瘦AP組網(wǎng)方式。大唐電信的WLAN產(chǎn)品支持胖瘦工作模式的轉(zhuǎn)換，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展規(guī)模選擇適合的組網(wǎng)方式，合理保護(hù)了用戶投資。在胖AP工作模式下，用戶只需要增添AC設(shè)備（無線交換機(jī)），通過AC設(shè)備或者集中網(wǎng)管系統(tǒng)，對(duì)AP設(shè)備做簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換設(shè)置，即可實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的集中控制管理（如表所示）。
表 胖瘦方案對(duì)比
工程案例—中國移動(dòng)奧運(yùn)場(chǎng)館項(xiàng)目
奧運(yùn)WLAN網(wǎng)絡(luò)主要覆蓋各奧運(yùn)競(jìng)賽場(chǎng)館、奧運(yùn)主新聞中心、國家廣播中心、媒體村、奧運(yùn)村、總部飯店等。
WLAN網(wǎng)絡(luò)化分為三層：接入層、匯聚層、骨干傳輸層。其中，在接入層使用AP作為無線客戶端接入IP數(shù)據(jù)網(wǎng)的橋梁；在匯聚層采用二層交換機(jī)和接入控制服務(wù)器（AC），AC用來完成用戶接入控制功能，同時(shí)AC將作為認(rèn)證點(diǎn)來提供基于Radius的安全認(rèn)證；在骨干傳輸層中包括認(rèn)證系統(tǒng)、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)和統(tǒng)一網(wǎng)管系統(tǒng)三部分，這三部分作為WLAN核心部分，認(rèn)證、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)負(fù)責(zé)客戶的合法性驗(yàn)證、客戶使用WLAN網(wǎng)絡(luò)的狀況查詢、賬單的記錄和輸出，網(wǎng)管系統(tǒng)對(duì)WLAN網(wǎng)絡(luò)提供了全方位的監(jiān)控，為管理者了解每個(gè)熱點(diǎn)地區(qū)設(shè)備的運(yùn)行提供了詳細(xì)的信息。
針對(duì)奧運(yùn)場(chǎng)館特殊人群要求（奧運(yùn)場(chǎng)館主要由媒體、觀眾、功能用房幾部分組成），大唐電信給出滿足容量和覆蓋需求的無線覆蓋方案及詳細(xì)的規(guī)劃思路和方法。包括使用的AP的類型、數(shù)量，并根據(jù)傳輸機(jī)房位置，按照理想布線路由等（如圖3所示）。
圖3 奧運(yùn)場(chǎng)館無線覆蓋圖
首先要根據(jù)并發(fā)比例×用戶數(shù)量計(jì)算出并發(fā)時(shí)的人數(shù)，再根據(jù)設(shè)備承載用戶最大限額確定設(shè)備數(shù)量；
根據(jù)實(shí)際勘測(cè)面積和場(chǎng)館結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃，設(shè)計(jì)設(shè)備布放的最佳位置和覆蓋的重點(diǎn)區(qū)域；
針對(duì)特殊人群的特殊要求安排和布放設(shè)備類型及數(shù)量；
根據(jù)特殊需求完成用戶的有關(guān)計(jì)費(fèi)、認(rèn)證、安全等網(wǎng)絡(luò)管理措施；
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，設(shè)計(jì)布線、走線方案，力求美觀、隱蔽；
針對(duì)奧運(yùn)活動(dòng)中的情況，保證無線通訊中的安全性能。
大唐電信通過改變AP數(shù)，設(shè)置AP的RF頻段，來保證不同的并發(fā)用戶數(shù)。所有線路通過POE供電交換機(jī)集中到后臺(tái)機(jī)房；使用兩臺(tái)AC設(shè)備做統(tǒng)一鑒權(quán)服務(wù)；并且支持熱備份功能。
組網(wǎng)應(yīng)用——WLAN與3G網(wǎng)絡(luò)的融合
第三代蜂窩移動(dòng)通信（3G）技術(shù)是一個(gè)比較完美的系統(tǒng)，它有較高的技術(shù)先進(jìn)性、較強(qiáng)的業(yè)務(wù)能力和廣泛的應(yīng)用。而WLAN網(wǎng)絡(luò)可以在特定的區(qū)域和范圍內(nèi)發(fā)揮對(duì)3G的重要補(bǔ)充作用，WLAN與3G技術(shù)相結(jié)合也將會(huì)有廣闊的發(fā)展前景。
3G網(wǎng)絡(luò)采取宏區(qū)、微區(qū)和微微區(qū)的分層結(jié)構(gòu)，每個(gè)區(qū)又采用多載頻技術(shù)。微區(qū)和微微區(qū)的基站采用小區(qū)扇形極化和多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)，可在較小覆蓋區(qū)提供額外信道容量，解決用戶高速率視頻流業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)。3G通用移動(dòng)通信系統(tǒng)(UMTS)的3GPP組織啟動(dòng)3GPP/WLAN交互結(jié)構(gòu)作為3GPP的附加標(biāo)準(zhǔn)，給3GPP用戶提供公眾無線局域網(wǎng)(WLAN)接入業(yè)務(wù)。WLAN作為一種公眾無線接入方式，WLAN網(wǎng)絡(luò)采用小區(qū)扇形極化和MIMO技術(shù)可在室內(nèi)50m或室外100m半徑覆蓋區(qū)提供額外信道容量。WLAN網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)點(diǎn)是可以低成本配置，無線接入成本僅占3G基站的很小一部分，將有力地促進(jìn)無線接入市場(chǎng)的發(fā)展。3G/WLAN網(wǎng)絡(luò)雙模終端可提供無處不在的，帶寬可變的，可保證服務(wù)質(zhì)量(QoS)的多種高速率業(yè)務(wù)。3G網(wǎng)絡(luò)和WLAN網(wǎng)絡(luò)的主要區(qū)別是在終端移動(dòng)限制條件，3G網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)終端可廣泛地配置，而WLAN網(wǎng)絡(luò)受終端位置、移動(dòng)速度的影響（如圖4所示）。
圖4 3G/WLAN融合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
對(duì)于電信運(yùn)營(yíng)商來說，對(duì)WLAN的定位主要是作為高速有線接入技術(shù)的補(bǔ)充，逐漸也會(huì)成為蜂窩移動(dòng)通信的補(bǔ)充。WLAN與蜂窩移動(dòng)通信也存在少量競(jìng)爭(zhēng)。一方面，用于WLAN的IP話音終端已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)，這對(duì)蜂窩移動(dòng)通信有一部分替代作用。另一方面，隨著蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，熱點(diǎn)地區(qū)的Wi-Fi公共應(yīng)用也可能被蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)部分取代。但是總的來說，他們是共存的關(guān)系。目前而言，3G網(wǎng)絡(luò)提供話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而WLAN網(wǎng)絡(luò)主要提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)?？梢姡?G網(wǎng)絡(luò)和WLAN網(wǎng)絡(luò)具有互補(bǔ)性，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)。3G網(wǎng)絡(luò)和WLAN網(wǎng)絡(luò)的一體化可同時(shí)綜合雙方的優(yōu)點(diǎn)，減少雙方的缺點(diǎn)。
隨著移動(dòng)/固定網(wǎng)絡(luò)融合趨勢(shì)的進(jìn)一步發(fā)展，UMA技術(shù)的實(shí)現(xiàn)為大唐電信解決WLAN與移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)融合這一難題提供了技術(shù)保障（如圖5所示）。UMA（非授權(quán)移動(dòng)接入U(xiǎn)nlicensedMobileAccess）作為3GPP標(biāo)準(zhǔn)的接入技術(shù)，支持移動(dòng)語音與數(shù)據(jù)從蜂窩網(wǎng)絡(luò)到無線局域網(wǎng)的無縫轉(zhuǎn)換。UMA技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)確立了移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商將家庭、辦公室與公共WLAN無縫擴(kuò)展至其蜂窩網(wǎng)絡(luò)的方法。借助UMA技術(shù)，運(yùn)營(yíng)商可以通過WLAN接入網(wǎng)絡(luò)為用戶提供語音和數(shù)據(jù)服務(wù)，顯著提高移動(dòng)服務(wù)的使用率，同時(shí)降低網(wǎng)絡(luò)部署成本。目前UMA標(biāo)準(zhǔn)正逐步成熟，不少廠商推出了基于UMA的解決方案和終端設(shè)備，歐洲、北美及亞太的運(yùn)營(yíng)商也開展了運(yùn)作和測(cè)試。UMA為運(yùn)營(yíng)商開辟了新的業(yè)務(wù)途徑；可幫助移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商解決室內(nèi)覆蓋、提高頻譜利用率；有利于固網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商提高話務(wù)量和收入。
圖5 UMA接入網(wǎng)絡(luò)
UMA作為一種2G/3G網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充，不會(huì)對(duì)運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)提出挑戰(zhàn)，相反它能夠有效地解決運(yùn)營(yíng)商關(guān)心的若干問題：如室內(nèi)覆蓋不足，數(shù)據(jù)速率偏低。UMA在未來家庭網(wǎng)絡(luò)的接入上能發(fā)揮重要作用，對(duì)于運(yùn)營(yíng)商建立真正的無所不在的網(wǎng)絡(luò)很有意義，市場(chǎng)預(yù)測(cè)表明UMA產(chǎn)業(yè)將會(huì)有很好的發(fā)展前景。
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