基于城域網(wǎng)的瘦AP+AC的WLAN網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

曹炳健

摘 要 本文主要介紹了基于城域網(wǎng)的瘦AP+AC架構(gòu)的WLAN網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，分析了瘦AP+AC的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，AC部署方式的不同對(duì)城域網(wǎng)的影響，并進(jìn)一步并對(duì)AC的容量規(guī)劃、AC的備份機(jī)制等問(wèn)題進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞 城域網(wǎng) WLAN 瘦AP AC

1 引言

WLAN（Wireless Local Area Network，無(wú)線局域網(wǎng)）技術(shù)是當(dāng)今通信領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一，其憑著“高帶寬”、“IP化”以及“移動(dòng)性”三大特點(diǎn)，成為目前電信營(yíng)運(yùn)商3G網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)補(bǔ)充，“3G+WLAN”已經(jīng)成為電信運(yùn)營(yíng)商市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的一個(gè)重要發(fā)展戰(zhàn)略。傳統(tǒng)的WLAN網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)是由相對(duì)獨(dú)立的胖AP組成，AP之間獨(dú)立工作、缺乏統(tǒng)一的管理手段、對(duì)漫游用戶支持不足、缺乏有效的接入和安全控制策略。傳統(tǒng)WLAN的這些局限性，使得電信運(yùn)營(yíng)商在大規(guī)模建設(shè)WLAN網(wǎng)絡(luò)時(shí)受到一定的限制。瘦AP+AC的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)就是針對(duì)大規(guī)模的WLAN建設(shè)而提出的，它通過(guò)無(wú)線控制器AC對(duì)大規(guī)模的瘦AP進(jìn)行集中管理，AC與各瘦AP之間構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，更好的解決用戶漫游、用戶接入以及安全控制策略等問(wèn)題。

2 基于城域網(wǎng)的瘦AP+AC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

作為一個(gè)運(yùn)營(yíng)級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)，除網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)收益和前景需要重點(diǎn)關(guān)注外，其建網(wǎng)周期、投資成本也是運(yùn)營(yíng)商不可忽視的指標(biāo)?；诔怯蚓W(wǎng)的WLAN利用現(xiàn)有成熟的城域網(wǎng)資源作為WLAN的傳輸網(wǎng)絡(luò)，在原有有線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上延伸了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，從而大大縮短了網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)周期，也很大程度上節(jié)約了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投資成本。

基于城域網(wǎng)的瘦AP+AC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示：

基于城域網(wǎng)的瘦AP+AC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，AP的接入方式主要有三種：一種是通過(guò)城域網(wǎng)專線10/100M以太網(wǎng)連接到接入層交換機(jī)，再由核心交換機(jī)經(jīng)BAS連接到城域網(wǎng)；另一種是通過(guò)PON方式接入，AP通過(guò)ONU上聯(lián)到OLT，再由OLT經(jīng)BAS連接到城域網(wǎng)；還有一種方式是通過(guò)ADSL上聯(lián)的，AP通過(guò)ADSL modem連接到DSLAM，再由BAS連接到城域網(wǎng)。

無(wú)線控制器AC部署在IP城域網(wǎng)的核心層，分散在各個(gè)熱點(diǎn)的瘦AP通過(guò)建立IP隧道（如CAPWAP隧道）穿越城域網(wǎng)IP層連接到對(duì)應(yīng)AC，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)統(tǒng)一接入、集中部署。網(wǎng)絡(luò)管理通過(guò)對(duì)AC的配置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)分散在各個(gè)熱點(diǎn)的瘦AP的零配置，對(duì)于大規(guī)模WLAN的建設(shè)，能大大減少數(shù)據(jù)配置的工作，縮短工程建設(shè)周期，且更加方便后期的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)。

基于城域網(wǎng)的瘦AP+AC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，對(duì)于WLAN無(wú)線用戶的鑒權(quán)、計(jì)費(fèi)等機(jī)制，可以利用城域網(wǎng)原有的BAS實(shí)現(xiàn)。瘦AP通過(guò)IP隧道與AC建立連接訪問(wèn)，WLAN用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通過(guò)IP隧道傳遞到AC，AC解除隧道封裝后，由城域網(wǎng)中的BAS接入認(rèn)證、計(jì)費(fèi)等?；诔怯蚓W(wǎng)的瘦AP+AC的WLAN網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，借助城域網(wǎng)的成熟鑒權(quán)、計(jì)費(fèi)平臺(tái)，使得網(wǎng)絡(luò)更具穩(wěn)定性和安全性。

3 AC的部署對(duì)城域網(wǎng)的影響分析

基于城域網(wǎng)的瘦AP+AC架構(gòu)的WLAN網(wǎng)絡(luò)，AC主要部署在城域網(wǎng)的核心層，從而有效實(shí)現(xiàn)對(duì)全網(wǎng)瘦AP的統(tǒng)一管理。AC的部署按照其所在網(wǎng)絡(luò)的具體位置不同，可分為AC旁掛核心路由器CR和AC串接在CR與BAS之間兩種部署方式，不同的AC部署方式，對(duì)城域網(wǎng)的也會(huì)產(chǎn)生不同的影響。

1、AC旁掛核心路由器CR的方式。

如圖2所示，AC旁掛核心路由器CR。AC作為DHCP server為AP分配IP地址，為AP配置服務(wù)模板，并對(duì)AP進(jìn)行統(tǒng)一管理。無(wú)線用戶由AP直接上聯(lián)的BAS負(fù)責(zé)認(rèn)證，用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)經(jīng)BAS直接上CR，不經(jīng)AC。這種部署方式，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）減少用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流量的迂回。

（2）AP無(wú)線用戶的增加不受AC帶寬限制。

（3）AC宕機(jī)后，因AP的地址在租期內(nèi)有效，故用戶業(yè)務(wù)可以在AP地址有效租期內(nèi)不中斷，從而可以在該期限內(nèi)采取AC的修復(fù)措施。

同時(shí)，采用AC旁掛CR的方式，會(huì)存在以下缺點(diǎn)：

（1）因用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流量不經(jīng)AC集中轉(zhuǎn)發(fā)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)線用戶跨BAS的三層漫游。

（2）網(wǎng)絡(luò)實(shí)施時(shí)，需要為每個(gè)接入的BAS配置WLAN無(wú)線用戶的認(rèn)證及其他安全策略。因BAS較為分散造成控制點(diǎn)不夠集中，對(duì)于后期網(wǎng)絡(luò)策略的部署實(shí)施比較困難。

（3）用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流量不經(jīng)AC集中轉(zhuǎn)發(fā)，從而對(duì)無(wú)線用戶的數(shù)據(jù)流量統(tǒng)計(jì)需要經(jīng)過(guò)多個(gè)BAS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)過(guò)程相對(duì)困難。

2、AC串接在CR與BAS之間的方式。

采用AC串接在AC與BAS之間的部署方式，拓?fù)鋱D如圖3所示。這種部署方式，AC作為DHCP server為AP分配IP地址，為AP配置服務(wù)模板，并對(duì)AP進(jìn)行統(tǒng)一管理。無(wú)線用戶由經(jīng)過(guò)AC統(tǒng)一到AC上聯(lián)的BAS實(shí)現(xiàn)認(rèn)證。用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流經(jīng)AC、BAS、再上聯(lián)CR。這種部署方式的優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）這種部署方式充分發(fā)揮了瘦AP+AC網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，控制點(diǎn)相對(duì)集中，容易管理。

（2）控制點(diǎn)相對(duì)集中，AC和BAS的數(shù)據(jù)維護(hù)較為簡(jiǎn)單。對(duì)無(wú)線用戶的認(rèn)證、安全策略等部署較為簡(jiǎn)單，同時(shí)也便于后期一些策略性的網(wǎng)絡(luò)部署實(shí)施。

（3）用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流統(tǒng)一經(jīng)AC集中轉(zhuǎn)發(fā)，便于無(wú)線用戶數(shù)據(jù)流量的觀測(cè)、統(tǒng)籌以及后期網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃。

（4）采用流量集中轉(zhuǎn)發(fā)，能簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)無(wú)線用戶的三層漫游。

但是，采用AC串接在CR與BAS之間的這種部署方式，也同樣會(huì)存在一些缺點(diǎn)：

（1）無(wú)線用戶業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流量在城域網(wǎng)中迂回，增加城域網(wǎng)核心設(shè)備的負(fù)擔(dān)。

（2）隨著無(wú)線用戶的增加以及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展，AC會(huì)存在帶寬不能滿足要求的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）AC宕機(jī)時(shí)，全網(wǎng)無(wú)線業(yè)務(wù)都會(huì)跟著中斷。

從上面分析可見(jiàn)，AC的兩種部署方式各有利弊。實(shí)施時(shí)，需要從網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)以及網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性等多方面進(jìn)行綜合分析比較，擇優(yōu)選用。

4 AC的容量規(guī)劃與備份機(jī)制分析

目前瘦AP和AC的通信協(xié)議均為各廠商的私有協(xié)議，并未形成業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)和廠家之間的互通，因此AC與所管理的瘦AP的廠家必須保持一致。在構(gòu)建瘦AP+AC架構(gòu)的WLAN網(wǎng)絡(luò)的前期規(guī)劃，除了AC位置的部署外，另外AC容量與備份也是必須考慮的問(wèn)題。

1、AC的容量規(guī)劃

AC的容量規(guī)劃包括AC所支持接入的AP數(shù)、AC所支持接入的無(wú)線用戶數(shù)、以及AC上下行的帶寬等三方面的規(guī)劃。在規(guī)劃AC容量需求的時(shí)候，需要注意以下問(wèn)題：

（1）考慮網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容能力和可靠性，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃前期AC所支持的AP數(shù)、所支持的無(wú)線用戶數(shù)一般按所對(duì)應(yīng)標(biāo)稱容量的70%進(jìn)行規(guī)劃。

（2）根據(jù)上述AC位置的部署分析可知，AC位置部署方案的不同，用戶數(shù)據(jù)流對(duì)AC的影響差別比較大，從而對(duì)AC的上下行帶寬要求也是絕然不同的。所以規(guī)劃AC帶寬需求時(shí)，必須根據(jù)AC的位置部署進(jìn)行分析。

（3）對(duì)于AC的容量規(guī)劃，必須同時(shí)滿足帶寬、AP數(shù)容量、用戶數(shù)容量等三方面的需求。

（4）在單一臺(tái)AC的容量不能滿足網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃需求的情況下，或者從提高網(wǎng)絡(luò)可靠性的角度考慮，可同時(shí)部署多臺(tái)AC，根據(jù)城域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)及無(wú)線用戶的區(qū)域進(jìn)行劃分，每臺(tái)AC管理一個(gè)區(qū)域下的AP。從全網(wǎng)角度考慮，這種方式有利于AC之間的負(fù)荷分擔(dān)，降低WLAN網(wǎng)絡(luò)因AC宕機(jī)而導(dǎo)致全網(wǎng)癱瘓的風(fēng)險(xiǎn)，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

2、AC的備份機(jī)制

在瘦AP+AC的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，AC無(wú)疑擔(dān)當(dāng)整個(gè)WLAN的首腦角色，對(duì)整網(wǎng)的瘦AP進(jìn)行監(jiān)控管理。所以在構(gòu)建受AP+AC架構(gòu)的WLAN網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要考慮AC的備份機(jī)制，從提高整個(gè)WLAN網(wǎng)絡(luò)可靠性、健壯性。

（1）AC的備份組網(wǎng)方式有1+1備份組網(wǎng)模式和N+1備份組網(wǎng)模式兩種。

1+1備份組網(wǎng)模式：這種模式下1臺(tái)AC作為主機(jī)、1臺(tái)AC作為備份機(jī)，主備機(jī)軟硬件配置、Licese完全一樣，正常工作時(shí)備份機(jī)不提供服務(wù)，當(dāng)主機(jī)宕機(jī)時(shí)，備份機(jī)通過(guò)自動(dòng)或人工操作的方式接管主機(jī)的服務(wù)。

N+1備份組網(wǎng)模式：是針對(duì)在整網(wǎng)中部署了多臺(tái)AC的網(wǎng)絡(luò)，有N（N>1）臺(tái)主機(jī)、1臺(tái)備份機(jī)。主備機(jī)軟硬件配置、License完全一樣，正常工作時(shí)備份機(jī)不提供服務(wù)，當(dāng)其中一臺(tái)主機(jī)宕機(jī)時(shí)，備份機(jī)通過(guò)自動(dòng)或人工操作的方式接管主機(jī)的服務(wù)。

（2）備份機(jī)的接管方式有兩種：熱備方式、冷備方式。

熱備方式：這種方式時(shí)備份機(jī)通過(guò)心跳連線定時(shí)同步主機(jī)的狀態(tài)、備份等信息，當(dāng)主機(jī)宕機(jī)時(shí)，備份機(jī)馬上接管主機(jī)的服務(wù)。當(dāng)主機(jī)恢復(fù)后，主機(jī)會(huì)重新接管原來(lái)的服務(wù)，全過(guò)程無(wú)須人工參與。熱備方式的優(yōu)點(diǎn)在于發(fā)生主備切換時(shí)，用戶狀態(tài)可保持，AP可在較短時(shí)間內(nèi)接管，缺點(diǎn)在于主機(jī)和備份機(jī)由于需要心跳線連接，所以必須同一機(jī)房。

冷備方式：這種方式需要人工定期備份主機(jī)的配置，并導(dǎo)入備份機(jī)中（網(wǎng)絡(luò)中部署多臺(tái)AC主機(jī)時(shí)，多臺(tái)主機(jī)的配置疊加導(dǎo)入備份機(jī)中）。當(dāng)主機(jī)宕機(jī)時(shí)，AP可以通過(guò)備份配置自動(dòng)注冊(cè)到備份機(jī)上，由備份機(jī)提供服務(wù)，但主機(jī)恢復(fù)后需要人工關(guān)閉備份機(jī)的服務(wù)待AP重新注冊(cè)會(huì)主機(jī)。冷備方式的優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)備的位置不受機(jī)房限制，可自由組成備份組；缺點(diǎn)在于整個(gè)備份機(jī)制需要人工干預(yù)，定期備份配置，而且發(fā)生主備切換時(shí)，用戶會(huì)掉線，在線用戶需要重新認(rèn)證。

AC的備份機(jī)制從組網(wǎng)方式、接管方式各有不同，不同的備份機(jī)制，對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響也有一定差異，在構(gòu)建WLAN網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃前期，需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模、性能、維護(hù)的便捷性、各種備份機(jī)制的風(fēng)險(xiǎn)等多方面綜合考慮，從而選擇合適本地城域網(wǎng)的一種備份機(jī)制。

5 結(jié)語(yǔ)

構(gòu)建基于城域網(wǎng)的WLAN網(wǎng)絡(luò)，具有建網(wǎng)周期快、投資成本低、網(wǎng)絡(luò)可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，是電信營(yíng)運(yùn)商建設(shè)WLAN網(wǎng)絡(luò)的首選方案。本文從構(gòu)建一個(gè)可運(yùn)營(yíng)WLAN網(wǎng)絡(luò)的角度，對(duì)基于城域網(wǎng)的瘦AP+AC的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，AC的部署、AC容量規(guī)劃以及AC備份機(jī)制等問(wèn)題進(jìn)行了深入的分析，為構(gòu)建運(yùn)營(yíng)級(jí)別的WLAN網(wǎng)絡(luò)提供一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)思路與參考。