多運(yùn)營(yíng)商WLAN共建共享解決方案

王長(zhǎng)偉 陳秋寧 江西省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 南昌市 330000

0、前言

隨著移動(dòng)終端（如筆記本電腦、平板電腦、智能手機(jī)等）的快速滲透，以及移動(dòng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的需求持續(xù)增長(zhǎng)，WLAN無(wú)線局域網(wǎng)作為高速、廉價(jià)的移動(dòng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)承載網(wǎng)絡(luò)，在運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)布局中占有的地位日益重要。

WLAN無(wú)線局域網(wǎng)的建設(shè)通常需要在建筑物內(nèi)布放饋線、網(wǎng)線、天線等設(shè)備，需要占用建筑物的槽道資源，若多家運(yùn)營(yíng)商同時(shí)對(duì)同一建筑物進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋建設(shè)，需要多套室內(nèi)分布系統(tǒng)，占用建筑物的槽道資源更多，往往出現(xiàn)槽道資源不滿足需求的情形。

更為嚴(yán)重的是：WLAN使用ISM頻段，是國(guó)家保留給工業(yè)、科學(xué)研究以及微波醫(yī)療方面的應(yīng)用。這些頻段無(wú)需許可證即可應(yīng)用，只需要遵守一定的發(fā)射功率（低于1W）即可。因此無(wú)線局域網(wǎng)（IEEE 802.11b/IEEE 802.11g），藍(lán)牙，ZigBee等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)均可工作在2.4GHz頻段上。這意味著如果多家運(yùn)營(yíng)商在同一棟建筑物內(nèi)同時(shí)部署WLAN，將互相干擾，降低網(wǎng)絡(luò)傳輸速率，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)不可用。

本文提出的“多SSID方案”，很好地解決了各運(yùn)營(yíng)商之間的WLAN共建共享要求，確保WLAN的可用性。

1、多WLAN共存時(shí)的相互干擾

WLAN在2.4GHz頻段劃分為13個(gè)子信道，每個(gè)子信道的帶寬為22MHz，相鄰子信道之間的頻率是有部分重疊的，如下圖所示：

圖1 WLAN 2.4GHz頻段子信道劃分

為保證多信道無(wú)干擾地同時(shí)工作，各信道中心頻率間隔必須大于25MHz。因此，在13個(gè)信道中只有5組不重疊信道：1/6/11、2/7/12、3/8/13、4/9、5/10,最多可以支持3組3個(gè)不重疊信道同時(shí)工作，通過空間隔離可以實(shí)現(xiàn)最佳頻點(diǎn)分配方案的空間復(fù)用。

圖2 1/6/11信道空間復(fù)用示意圖

當(dāng)多運(yùn)營(yíng)商在相同區(qū)域部署WLAN時(shí)，為保證自身網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)覆蓋和可用性，必然選取一組不重疊信道進(jìn)行空間復(fù)用，如上圖2所示，但是運(yùn)營(yíng)商之間的信道必然出現(xiàn)重疊，從而導(dǎo)致WLAN吞吐量下降。下圖是2個(gè)AP信道間隔分別為0～5時(shí)的總吞吐量曲線：

圖3 信道間隔與總吞吐量關(guān)系（2個(gè)AP）

一旦在部署了多個(gè)WLAN的區(qū)域出現(xiàn)了干擾導(dǎo)致用戶體驗(yàn)下降的情況，運(yùn)營(yíng)商通常只能采取以加大發(fā)射功率為代表的優(yōu)化自身網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的方法，通過壓制其他運(yùn)營(yíng)商信號(hào)來(lái)保證自身用戶的接入，這樣一來(lái)，就導(dǎo)致了一種惡性循環(huán)，最終的結(jié)果就是無(wú)論誰(shuí)的用戶都只能發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，卻無(wú)法實(shí)際接入，網(wǎng)絡(luò)幾乎喪失了可用性。目前已經(jīng)在相當(dāng)多的公共建筑內(nèi)出現(xiàn)了這種情形，例如：南昌的昌北機(jī)場(chǎng)。

2、多SSID 方式

SSID是Service Set Identifier的縮寫，意思是：服務(wù)集標(biāo)識(shí)。多SSID技術(shù)可以將一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)分為幾個(gè)需要不同身份驗(yàn)證的子網(wǎng)絡(luò)，每一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)都需要獨(dú)立的身份驗(yàn)證，只有通過身份驗(yàn)證的用戶才可以進(jìn)入相應(yīng)的子網(wǎng)絡(luò)，防止未被授權(quán)的用戶進(jìn)入本網(wǎng)絡(luò)。

“多SSID方案”即多家運(yùn)營(yíng)商將各自的網(wǎng)絡(luò)連接到同一套WLAN室內(nèi)信號(hào)覆蓋系統(tǒng)上，統(tǒng)一規(guī)劃分配WLAN發(fā)射頻率。該室內(nèi)信號(hào)覆蓋系統(tǒng)以不同的標(biāo)識(shí)（SSID）區(qū)分各運(yùn)營(yíng)商（如CMCC，ChinaNet，ChinaUnicom等），并同時(shí)發(fā)射多家運(yùn)營(yíng)商的WLAN信號(hào)供用戶選擇使用。通過這種方式，避免重復(fù)建設(shè)，減少資源損耗，同時(shí)控制無(wú)線頻率干擾，各運(yùn)營(yíng)商的用戶均無(wú)需改變使用習(xí)慣即可體驗(yàn)高速移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

多SSID方式僅僅是網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)不同，用戶仍然使用的同一個(gè)AP的同一個(gè)信道，空口容量并未因?yàn)镾SID的增加而增加，因此用戶預(yù)測(cè)階段必須將所有運(yùn)營(yíng)商的用戶數(shù)一并計(jì)算在內(nèi)，相應(yīng)地必須加密AP的布放密度。

3、多SSID共建共享

多家運(yùn)營(yíng)商在大型建筑進(jìn)行WLAN無(wú)線局域網(wǎng)建設(shè)時(shí)，為了保證WLAN網(wǎng)絡(luò)的可用性，可以采用共同建設(shè)一套包括AC在內(nèi)的WLAN物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。運(yùn)營(yíng)商之間在后端通過VLAN來(lái)區(qū)分，在AP上配置所有運(yùn)營(yíng)商的SSID，并對(duì)用戶進(jìn)行廣播，用戶的連接上行對(duì)應(yīng)到各自運(yùn)營(yíng)商的VLAN，各運(yùn)營(yíng)商SSID對(duì)應(yīng)的VLAN在自己的BRAS上終結(jié)，并通過返遷終端查看、控制AC。當(dāng)用戶選擇了某個(gè)運(yùn)營(yíng)商的SSID時(shí)，進(jìn)入相應(yīng)運(yùn)營(yíng)商互聯(lián)網(wǎng)，使用該運(yùn)營(yíng)商設(shè)置的認(rèn)證策略。通過設(shè)置SSID與VLAN的對(duì)應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)一網(wǎng)多用，節(jié)約投資和維護(hù)成本，極大地提高了WLAN網(wǎng)絡(luò)的可用性。

多運(yùn)營(yíng)商WLAN網(wǎng)多SSID方案可以采用如下兩種方式實(shí)現(xiàn)：

方案一：利用其中一家運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有城域網(wǎng)大容量AC集中控制AP，AP業(yè)務(wù)流量集中轉(zhuǎn)發(fā)和分散轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)合方式，其他運(yùn)營(yíng)商的業(yè)務(wù)流量接入各自城域網(wǎng)，采用分散轉(zhuǎn)發(fā)方式。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示：

圖4 使用一家城域網(wǎng)AC方案

方案二：設(shè)置共建共享專用的、容量合適的AC，集中控制AP，AP業(yè)務(wù)流量分散轉(zhuǎn)發(fā)至各運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)。

圖5 部署專用AC方案

4、方案比較

方案一的優(yōu)點(diǎn)主要有兩點(diǎn)：其一是利用運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有AC，投資成本較低；其二是可以采用“誰(shuí)建設(shè)，誰(shuí)維護(hù)”的原則，納入運(yùn)營(yíng)商原有維護(hù)體系；該方案的缺點(diǎn)就是管理權(quán)限不便，如其他運(yùn)營(yíng)商需要查看在線用戶信息，而AC上又存在運(yùn)營(yíng)商部署的其他熱點(diǎn)AP時(shí)，不便提供相關(guān)權(quán)限。

方案二的優(yōu)點(diǎn)是管理權(quán)限方便共享，AC為共建共享專用，各運(yùn)營(yíng)商均可隨時(shí)登陸查看在線用戶信息，若有其他共建的WLAN，也可通過城域網(wǎng)或者長(zhǎng)途鏈路接入該AC；缺點(diǎn)是需新增AC，投資成本稍高，新增AC的固定資產(chǎn)劃分困難。此外，共建共享的AC以及AP的維護(hù)職責(zé)劃分也困難，可以采取第三方外包方式。

考慮到越來(lái)越多的新建大型公共場(chǎng)所需要采用共建共享方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，同時(shí)為方便后期維護(hù)管理，建議優(yōu)先選擇方案二部署專用AC，后期再有相應(yīng)的共建共享WLAN系統(tǒng)均可接入此AC，一次投入，重復(fù)使用。

5、多SSID對(duì)WLAN網(wǎng)絡(luò)影響分析

5.1 同頻干擾分析

目前WLAN網(wǎng)絡(luò)中都采用的“瘦AP+AC”的組網(wǎng)模式，在這種組網(wǎng)模式下，單個(gè)AP開啟多個(gè)SSID，使用相同信道，不產(chǎn)生干擾的前提是此AP是單無(wú)線模塊的，因?yàn)閱螣o(wú)線模塊的AP只能設(shè)置1個(gè)信道，在該模塊上開啟的多個(gè)SSID都會(huì)在同一個(gè)信道內(nèi)?，F(xiàn)網(wǎng)中大部分型號(hào)的AP均為單無(wú)線模塊的，即在這些AP上配置的多SSID均為從同一個(gè)無(wú)線模塊上廣播出來(lái)的，因此不會(huì)產(chǎn)生同頻干擾。

5.2 網(wǎng)絡(luò)帶寬影響分析

多SSID一般是用于業(yè)務(wù)分離，一個(gè)物理網(wǎng)卡同時(shí)只能工作在一個(gè)channel上，AP提供的VAP功能，只是讓物理網(wǎng)卡可以發(fā)送多個(gè)不同SSID的beacon，提供多個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的功能，這幾個(gè)SSID要平分這個(gè)channel的速率。

一般AC使用時(shí)分機(jī)制分配單模塊AP上的SSID所接受的數(shù)據(jù)包，所以，無(wú)論AP上開啟多少個(gè)SSID，AP上總的容量是固定的。例如，單AP開啟單SSID的情況下有12個(gè)用戶接入，那么在此最佳用戶數(shù)下滿載運(yùn)行的AP分給每個(gè)用戶的帶寬為2Mbps；若單AP開啟雙SSID的情況下，如有6個(gè)用戶接入SSID1，另外有6個(gè)用戶接入SSID2，那么同樣的每個(gè)用戶的帶寬也為2Mbps。

因此，多SSID只是平分了單個(gè)AP在同一channel上的速率，而不會(huì)增加帶寬，也不會(huì)減少帶寬。

6、結(jié)論

本文討論了共建共享情況下的多運(yùn)營(yíng)商分別部署WLAN無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是的干擾問題，提出了單AP多SSID的建設(shè)方案，同時(shí)對(duì)采用多SSID方案下，對(duì)是否會(huì)產(chǎn)生同頻干擾和網(wǎng)絡(luò)帶寬影響兩個(gè)方面進(jìn)行了分析。

[1]IEEE802.11b/g(2.4GHz頻段)，802.11a(5.8GHz頻段)系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

[2]中國(guó)電信WLAN系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范（暫行）