基于跨AC切換實現(xiàn)WLAN快速撥測和擁塞控制策略研究

周雪松, 李斌, 王齊, 趙旺飛

（中國移動通信集團廣東有限公司珠海分公司, 珠海 519015）

隨著中國移動WLAN網(wǎng)絡的快速發(fā)展，免費推廣應用從2011年全面啟動，WLAN用戶日益增多。通過提升WLAN網(wǎng)絡質量，保障WLAN用戶網(wǎng)絡感知成為亟待解決的關鍵問題。WLAN網(wǎng)絡質量撥測和有效的擁塞控制機制作為WLAN網(wǎng)絡質量監(jiān)控、檢測和保障的一項重要手段，在WLAN網(wǎng)絡中受到了廣泛的應用?，F(xiàn)有的WLAN撥測技術方案如下。

通過攜帶手持WLAN無線網(wǎng)絡測試儀到AP點進行現(xiàn)場撥測，以判斷WLAN無線信號質量和WLAN故障點；或者是通過C/S架構的WLAN無線網(wǎng)絡測試系統(tǒng)，在需要撥測的各個AP下分別放置一個網(wǎng)絡探針。該網(wǎng)絡探針為一個小型的嵌入式軟硬件子系統(tǒng)，包含嵌入式處理器、內存、WLAN無線模塊、GPRS模塊等。WLAN管理人員在服務器端下發(fā)撥測任務，網(wǎng)絡探針在收到任務后執(zhí)行WLAN無線網(wǎng)絡質量、網(wǎng)絡連通性和上層各種應用業(yè)務的撥測，并將撥測結果通過WLAN（或者是GPRS無線網(wǎng)絡）返回至服務器端。通過服務器端的分析，判斷出此AP點的無線網(wǎng)絡質量。

1 跨AC切換設計方案

本設計方案所要解決的技術問題在于，實現(xiàn)集中式控制一個AP可切換至各個AC ，完成AC網(wǎng)絡測試、IP獲取和業(yè)務撥測，同時基于此方法提供一種批量AP快速割接至容災AC的方法，避免AC擁塞。為了解決上述問題，本方案提出了一種基于跨AC切換實現(xiàn)WLAN AC撥測和擁塞控制的方法，包括以下步驟。

（1）AC共同連接至匯聚交換機，通過傳輸網(wǎng)絡設備（例如GPON網(wǎng)絡），連接到各個熱點區(qū)域；

（2）熱點區(qū)域部署無線接入設備AP。AP上連接至本方案提供的一種切換設備（vSwitch）；

（3）vSwitch連接至傳輸網(wǎng)絡，實現(xiàn)與AC的互聯(lián)。本方案中的vSwitch針對每個AC均提供一個接口與傳輸網(wǎng)設備對接。由于各個AC位于不同的虛擬局域網(wǎng)，因此vSwitch上連至各個AC的端口需要配置與該AC對應的VLAN，并且建立與AC互聯(lián)的二層傳輸通道；

（4）本方案中提供的一種網(wǎng)絡探針部署于AP覆蓋范圍內。同時網(wǎng)絡探針、vSwitch切換設備、AC均通過帶外網(wǎng)管網(wǎng)絡連接至監(jiān)控與操作中心。

系統(tǒng)組網(wǎng)結構如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)組網(wǎng)結構圖

2 集中式跨AC切換控制模式及實現(xiàn)過程

2.1 vSwitch設備設計方案

目前WLAN中AP歸屬于某一個指定的AC設備，如果需要切換至其它AC，則需要在傳輸設備上針對每個AP設備做相應的配置修改，過程繁瑣且耗時。本方案中提供了一種vSwitch設備，可實現(xiàn)通過集中控制的方式將一個AP切換至任意AC局下實現(xiàn)對AC業(yè)務的DHCP地址獲取、版本和配置下載、報文的交互驗證、各個數(shù)據(jù)業(yè)務傳輸測試、網(wǎng)絡訪問帶寬延時等的測試。

本方案中提供的vSwitch設備核心模塊包括切換控制模塊、VLAN管理模塊、設備管理模塊和端口模塊。

切換控制模塊用于在AP所屬的端口和需要撥測的AC連接的vSwitch端口建立連接。通過將AP所屬的端口的VLAN屬性設置為AC的VLAN，從而在AP與AC之間建立一條二層傳輸通道。由于不同AC之間的VLAN不同，無法實現(xiàn)相互訪問，因此將AP歸屬于不同AC所屬的VLAN，即可實現(xiàn)將AP歸屬不同的AC設備。

VLAN管理模塊用于實現(xiàn)對端口的VLAN管理。通過將端口劃分為不同的AC工作組，限制不同AC間的二層互訪，每個AC就是一個虛擬局域網(wǎng)。

設備管理模塊用于實現(xiàn)與控制中心的連接，實現(xiàn)控制中心對vSwitch設備的管理，包括接受遠程控制中心的切換指令，返回操作狀態(tài)信息給控制中心。

端口模塊用于建立與傳輸網(wǎng)、AP之間的連接，同時對AC/AP提供VLAN管理功能，實現(xiàn)AP與撥測AC的互訪，不同AC之間的相互隔離。針對每個AC，均有一個相應的端口與傳輸網(wǎng)建立物理連接，配置AC對應的VLAN ID，提供與AC之間的二層傳輸通道。

2.2 集中式跨AC切換撥測原理

本方案提供了一種跨AC切換的WLAN快速撥測方法，控制原理闡述如下。

S101：控制中心切換vSwitch，將撥測AP切換至待撥測的AC1連接的vSwitch端口，建立AP至AC1之間的二層傳輸通道。此時網(wǎng)路探針進入等待AP與AC1數(shù)據(jù)通道的建立過程。

S102：AP從AC1所屬的DHCP服務器獲取IP地址、DNC、域名。

S103：AP發(fā)出二層廣播的AC1發(fā)現(xiàn)請求報文。

圖2 vSwitch設計原理與組網(wǎng)方案

S104：AP從AC1下載版本和配置信息。

S105：AP開始正常工作，和AC1交換用戶數(shù)據(jù)報文。

S106：控制中心發(fā)起網(wǎng)絡探針連接至撥測AC1。

S107：網(wǎng)絡探針執(zhí)行撥測任務。撥測的任務包括對AC業(yè)務的DHCP地址獲取、版本和配置下載、報文的交互驗證、各個數(shù)據(jù)業(yè)務傳輸測試、網(wǎng)絡訪問帶寬延時等的測試。

S108：網(wǎng)絡探針通過帶外網(wǎng)管返回撥測結果給控制中心。此時一次針對AC的完整的撥測任務完成。當需要繼續(xù)對AC2執(zhí)行撥測任務時，即可執(zhí)行如下步驟S109～S116即可。

需要說明的是：圖3實例中僅闡述了一種集中控制跨AC切換模式的WLAN快速撥測方法的一個過程，在實際使用中需要將AP不斷地執(zhí)行步驟S108～S116以完成撥測任務，同時S107步驟中所述的網(wǎng)絡探針執(zhí)行的撥測任務不僅僅包括本實例中所指的撥測內容，同時也包括了其它可執(zhí)行的撥測任務。

2.3 一種解決AC擁塞的控制機制

本方案提供的一種基于跨AC切換實現(xiàn)WLAN撥測和擁塞控制的方法，其中vSwitch切換設備、基于集中控制跨AC切換撥測的原理可應用于解決AC擁塞控制中，提供一種快速解決AC擁塞的控制方法，包括如下實現(xiàn)步驟：

S201：熱點AP連接vSwitch2,歸屬于AC1。

S202：監(jiān)控中心發(fā)現(xiàn)AC1下掛的AP網(wǎng)絡訪問速度緩慢，或者客服投訴報障稱AC1所屬區(qū)域網(wǎng)絡擁塞。

圖3 集中式跨AC切換控制原理

S203：監(jiān)控中心切換vSwitch1,將連接的撥測AP切換至撥測AC1通道。

S204：撥測AP從AC1下載版本和配置信息，和AC1交換用戶數(shù)據(jù)報文。

S205：監(jiān)控中心發(fā)送命令給網(wǎng)絡探針，控制網(wǎng)絡探針連接撥測AC1。

S206：網(wǎng)絡探針對AC1執(zhí)行撥測任務，進行數(shù)據(jù)傳遞。

S207：網(wǎng)絡探針向控制中心返回撥測結果。

S208：控制中心通過帶外網(wǎng)管連接并登陸AC1，獲取AC1運行的日志信息。

S209：控制中心通過對撥測AP返回的撥測數(shù)據(jù)和從AC1提取的運行日志，進行雙重對比分析，確認AC1是否擁塞。是則執(zhí)行210，否則返回分析結果。

S210：控制中心切換vSwitch2,將vSwitch2下的AP批量割接至容災AC2。

S211： vSwitch2下 掛 的 AP， 從 AC1切 換 至AC2，通過AC2向用于提供網(wǎng)絡接入和訪問控制。

算法處理流程圖如圖4所示。

3 技術方案對比

本技術方案為現(xiàn)有的WLAN網(wǎng)絡質量保障提出了一種集中控制跨AC切換模式的WLAN快速撥測方法、系統(tǒng)及設備，并可應用于解決AC擁塞。本方案相比現(xiàn)有的WLAN撥測機制具有以下優(yōu)點。

圖4 解決AC擁塞的控制機制原理

（1）集中式控制跨AC切換方法，通過集中控制一個網(wǎng)絡探針，可達到將其在各個AC間切換，實現(xiàn)對WLAN全部AC的運行狀態(tài)、網(wǎng)絡鏈路和無線性能指標的實時撥測、監(jiān)控、分析和調整。本方案相比傳統(tǒng)的在各個AC點所屬的AP下放置大量網(wǎng)絡探針的撥測方式相比，具有低成本、易部署、易維護和集中管理的優(yōu)勢；

（2）本方案提出的一種vSwitch切換設備，可實現(xiàn)集中控制一個AP快速切換至各個AC進行撥測，撥測效率高、可靠性好；

（3）本方案提供的一種解決AC擁塞的控制機制，將vSwitch切換設備、基于集中控制跨AC切換撥測的原理應用于解決AC擁塞控制中，通過一種基于AP撥測結果和AC日志的雙重對比分析方法，實現(xiàn)vSwitch下掛AP設備快速批量地割接至容災AC，解決AC擁塞，最大限度地確保了用戶的WLAN網(wǎng)絡感知，同時增加了WLAN網(wǎng)絡運營商的收入。

4 結語

根據(jù)WLAN網(wǎng)絡AC、AP及其組網(wǎng)特點，提出一種基于跨AC切換實現(xiàn)WLAN撥測和擁塞控制的方法、系統(tǒng)及設備，通過集中控制一個網(wǎng)絡探針，可達到將其在各個AC之間切換，實現(xiàn)對WLAN全部AC的運行狀態(tài)、網(wǎng)絡鏈路和無線性能指標的實時撥測、監(jiān)控、分析和調整。本方法同時實現(xiàn)一種批量AP快速容災的方法，有效實現(xiàn)當AP所連接的AC擁塞或者是網(wǎng)絡中斷時，可集中控制AP快速切換至指定的容災AC，避免了AC流量擁塞，保障了WLAN質量。有效實現(xiàn)了集中控制一個網(wǎng)絡探針跨AC切換撥測，最大限度避免了針對每個AC需要部署大量網(wǎng)絡探針，同時實現(xiàn)了批量AP快速容災的方法，將有效避免WLAN AC的擁塞，保障了WLAN質量，最終達到提升WLAN用戶的網(wǎng)絡感知的效果。