AC虛擬化技術在WLAN網(wǎng)絡中的應用前景分析

劉曉力, 張彬

（中國移動通信集團設計院有限公司河北分公司，石家莊 050021）

1 引言

無線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Network，WLAN)具有技術成熟、高帶寬、低成本、易于部署等特點，通過在數(shù)據(jù)業(yè)務需求旺盛的區(qū)域部署WLAN，實現(xiàn)對2G/3G數(shù)據(jù)業(yè)務的分流，可大大降低無線寬帶每比特成本，在全業(yè)務運營的背景下，WLAN網(wǎng)絡受到國內各運營商的高度重視。作為中國移動 “GSM+TDSCDMA+TD-LTE+WLAN”四網(wǎng)協(xié)調發(fā)展和“無線+基站光纜延伸+IP+IMS”全業(yè)務網(wǎng)絡發(fā)展策略的重要組成部分，WLAN是中移動繼續(xù)保持無線領域優(yōu)勢、進入寬帶市場和建設無線城市的經(jīng)濟有效方式，也是分流蜂窩網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流量、承載業(yè)務發(fā)展和支撐寬帶接入的有效手段[1]，近年來成為網(wǎng)絡建設的重點。中國電信2011年啟動了“寬帶中國翼動起來”活動，宣布“無線中國”計劃，WLAN網(wǎng)絡被賦予更高的歷史使命，與3G網(wǎng)絡共同承載移動互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)流量。而中國聯(lián)通將WLAN作為全業(yè)務運營下建立無線寬帶差異化競爭優(yōu)勢的戰(zhàn)略資源，促進寬帶網(wǎng)絡和移動網(wǎng)絡發(fā)展，分流部分業(yè)務流量。

隨著WLAN網(wǎng)絡建設規(guī)模的不斷擴大，網(wǎng)元數(shù)量急劇增加，而且WLAN設備廠家數(shù)量多，各家設備技術水平不一，網(wǎng)絡維護困難、設備利用率低等問題日益突出。應用虛擬化技術可以從很大程度上解決這些問題。眾所周知，在ICT領域通過虛擬化技術可以創(chuàng)建一個全局共享的資源池，從根本上擺脫煙囪式架構的約束，并能很好的解決空間、電源等工程實施方面的問題?？偟膩碚f，應用虛擬化技術可以提高資源利用率、降低管理成本、提高設備使用靈活性、提高安全性、提供更好的可擴展性等。下面就探討一下在WLAN網(wǎng)絡建設中如何應用虛擬化技術。

2 AC虛擬化技術在WLAN網(wǎng)絡中的應用

2.1 WLAN組網(wǎng)結構

目前，運營商WLAN網(wǎng)絡建設均采用瘦AP方式組網(wǎng)，網(wǎng)絡的組成主要包括接入點AP、無線控制器AC和WLAN支撐系統(tǒng)[2]。其中，AP是WLAN業(yè)務網(wǎng)絡的小型無線基站設備，完成WLAN設備的無線接入；AC實現(xiàn)AP連接、AP設備集中管理控制、AP管理地址的分配、WLAN用戶安全控制、認證中心選擇和連接，強制Portal等功能；WLAN支撐系統(tǒng)包括Portal/AAA認證服務器、網(wǎng)管及計費系統(tǒng)等。典型的WLAN組網(wǎng)方式如圖1所示。

圖1 WLAN組網(wǎng)圖

2.2 AC設備虛擬化

由以上的分析可知，在瘦AP架構下，AC設備包含“無線控制”和“用戶接入控制”兩方面的功能，作為WLAN網(wǎng)絡的核心控制設備，AC在整個網(wǎng)絡中占有舉足輕重的地位，如何高效、合理的部署AC設備在工程設計中備受關注。目前，在實際網(wǎng)絡部署中存在以下幾個問題：

(1)因CAPWAP協(xié)議具體實現(xiàn)方式不同，WLAN各廠家的AP只能與本廠家的AC進行通信，即有多少個廠家的AP就需要配置多少個廠家的AC。

(2)AC設備管理能力有限，目前最常見的是單臺設備可管理4096個AP，但在實際工程中均按AC容量的70%進行設備配置。

(3)按照移動集團要求，AC設備的備份方式均為1+1熱備，即網(wǎng)絡中只有一半的AC設備在處理業(yè)務。

因此，隨著網(wǎng)絡建設規(guī)模的擴大，AC設備的數(shù)量急劇增長，給工程建設和網(wǎng)絡運維都帶來了很大的壓力：一方面是對機房空間和電源系統(tǒng)提出了更高的要求；另一方面如此多的設備增加了網(wǎng)絡維護的工作量；此外，目前一個AP只能連接一個固定的AC，每個熱點的用戶活躍程度不同會造成不同AC設備的忙閑狀態(tài)有很大差異，設備利用率低。

圖2 MSC Pool組網(wǎng)前后示意圖

圖3 AC Pool組網(wǎng)前后示意圖

應用虛擬化技術，建立AC資源池，能夠較好的解決這些問題。資源池的概念由來已久且在實際工程中已有應用[3]，圖2是移動網(wǎng)絡中MSC Pool組網(wǎng)的示意圖。在傳統(tǒng)的移動通信網(wǎng)絡中，一個RNC/BSC只能與一個MSC相連；在MSC Pool組網(wǎng)中，一個RNC/BSC可以與多個MSC相連。采用MSC Pool技術可以優(yōu)化網(wǎng)絡資源、合理分配話務、保障網(wǎng)絡安全、提高資源利用率。從網(wǎng)絡結構上看，AP和AC之間的關系與RNC/BSC和MSC之間的關系是極其相似的。類比MSC Pool，在WLAN網(wǎng)絡中利用虛擬化技術我們可以建立AC Pool，如圖3所示。

AC組Pool前，AP和AC是一對一的控制關系；組Pool后，從AP側看到的將是一個超大容量的AC，AP可以動態(tài)的選擇AC Pool中的任意AC，突破了以往不能點到多點的連接限制，同時實現(xiàn)了資源共享。具體來講，AC Pool組網(wǎng)具有以下優(yōu)勢。

2.2.1 AC即插即用，資源利用率高

組Pool前，增加一個AC時我們要考慮該AC要管理哪些區(qū)域的AP，組Pool后，AC被整個網(wǎng)絡中的AP共用，WLAN無線網(wǎng)和核心網(wǎng)的擴容相對獨立。AP根據(jù)AC負載情況動態(tài)選擇AC，實現(xiàn)了負載均衡，提高了設備利用率。

2.2.2 IP地址分配更合理，避免浪費

目前WLAN網(wǎng)絡中用戶IP地址的分配一般是基于AC設備來做的，即事先為每個AC配置一個IP地址池，由AC具體為用戶分配。由于AC數(shù)量多，這種分散式的地址分配方式首先從規(guī)劃和管理上容易造成混亂，再者就是多個小的IP地址池利用率不均衡，會產(chǎn)生大量的地址碎片，使得IP地址利用率不高。AC組Pool之后，可以只規(guī)劃一個大的IP地址池，由虛擬AC集中進行地址分配，既簡化了IP地址的規(guī)劃和管理又提高了IP地址的利用率。

2.2.3 網(wǎng)絡的高可靠性

前面我們已經(jīng)提到，作為WLAN關鍵管控設備，AC通常是1+1熱備份，這樣做雖然提高了AC的可靠性，但要部署大量的備機。AC組Pool后，一個“池區(qū)”中所有的AC之間都是互為備份的。如果其中任何一個發(fā)生了故障，它所服務的AP會由Pool中其他AC接管，實現(xiàn)真正意義上的自動、實時冗余安全保障，同時減少了備機數(shù)量，既節(jié)省投資又緩解了機房空間及電力資源緊張的問題。

2.2.4 運營維護方便，網(wǎng)絡調整靈活

大量AC單獨部署的話必然會給維護管理帶來壓力，例如AC配置數(shù)據(jù)的話需逐臺登陸AC，工作量大、效率低。AC組Pool后“池區(qū)”中所以節(jié)點的數(shù)據(jù)制作和后期維護都比較簡單，網(wǎng)管人員可以統(tǒng)一管理池區(qū)內的網(wǎng)元，能夠有效提高效率，降低運維成本。此外，如果有網(wǎng)絡結構調整或策略調整的需求，AC組Pool后實施起來更加方便、靈活。

2.3 AC虛擬化應用路線展望

前面分析了AC虛擬化可以帶來的好處，給我們提供了美好的前景。但在實際網(wǎng)絡中進行具體部署時，應根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)設備及資源情況分步驟進行，以下是對AC虛擬化技術在WLAN網(wǎng)絡中的應用及演進路線的分析。AC虛擬化在今后WLAN中的應用將分三個階段：

(1)階段一：各廠家AP和AC之間的接口尚未標準化，不同廠家的AP和AC設備不能互通，只能通過虛擬化平臺建立多個AC資源池，同一廠家的AP共享一個資源池。

(2)階段二：AP和AC之間的接口標準化（該接口的標準化工作移動集團已進入測試階段），不同廠家的AP和AC可以互通，建立一個大的AC資源池，服務于所有AP。

圖4 AC虛擬化演進路線

(3)階段三：終極階段是建立AC云，根據(jù)AP建設規(guī)模動態(tài)申請AC資源，實現(xiàn)“按需分配”，進一步提高資源利用率。

3 結論

隨著業(yè)務發(fā)展和云計算概念的提出，通信信息系統(tǒng)普遍對IT資源整合提出了需求。本文在這個大的技術背景下，探討了AC虛擬化技術在WLAN網(wǎng)絡中的應用，希望能夠起到拋磚引玉的作用，我們在其他系統(tǒng)建設中應積極研究、試驗、引入虛擬化技術，實現(xiàn)資源的高效利用。

[1]中移有限計[2011]51號關于2011年無線局域網(wǎng)（WLAN）建設的指導意見[Z].

[2]中國移動WLAN業(yè)務總體技術要求，QB-D-025-2008[S].

[3]張永明，朱亮，張冬茹等. MSC Pool在軟交換組網(wǎng)中的應用[J].電信工程技術與標準化，2007,(7).