大中型廠、區(qū)WLAN無線網(wǎng)組網(wǎng)研究

趙勇

摘要：本文主要介紹了新時期WLAN無線組網(wǎng)技術(shù)，闡述了無線組網(wǎng)架構(gòu)和工作原理以及實現(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)所需的硬件要求，最終實現(xiàn)安全可靠，無縫鏈接的目標。

關(guān)鍵詞：WLAN；無線組網(wǎng)；AP

0 引言

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的時代，傳統(tǒng)的商務(wù)活動在與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，誕生了諸如使用智能終端上網(wǎng)、移動辦公、移動電子商務(wù)等多種應(yīng)用。在大中型廠、區(qū)（工廠、酒店、社區(qū)等）這些人口較集中的區(qū)域，人們對信息的及時交換與傳遞需求就顯得非常重要。目前很多大型場所有線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已經(jīng)達到一定規(guī)模，就連有規(guī)模的連鎖型的小酒店也實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化。但人們需要隨時收發(fā)Email，隨時能夠上Internet查閱資料，隨時上網(wǎng)消費。應(yīng)用WLAN網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建WiFi Phone體系是最合適選擇。WLAN構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)具有其先天優(yōu)勢，所有客戶端可以隨時隨地接入到網(wǎng)絡(luò)，不受端口位置和線纜長度所限制。無線網(wǎng)絡(luò)（WLAN）的技術(shù)發(fā)展，使人們擺脫了有線網(wǎng)絡(luò)的束縛，可以更加方便、靈活、快捷地訪問網(wǎng)絡(luò)資源。憑借“簡單、靈活、先進”等優(yōu)勢，WLAN技術(shù)迅速得以普及。

1 無線組網(wǎng)回顧

無線組網(wǎng)的優(yōu)勢顯而易見，基本都是基于有線加無線AP組網(wǎng)，從組網(wǎng)效果分三個階段：第一階段無線局域網(wǎng)主要是采用胖AP架構(gòu)，每臺AP都是一個獨立的個體，AP與AP之間不會進行任何溝通，需要逐個進行配置和管理，費時、費力、維護成本高，安全低，融合性差，無線終端從一個AP的覆蓋區(qū)與移動到另一個AP的覆蓋區(qū)域時，需要斷線重新連接；第二階段無線局域網(wǎng)融入了認證網(wǎng)關(guān)設(shè)備，但仍然不能集中對AP進行管理和配置，只是對認證管理方面有所提高而已?，F(xiàn)今大型無線網(wǎng)絡(luò)要求其與傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)平滑融合，要求管理性和安全性都必須有一個質(zhì)的提高，前兩個階段無線技術(shù)必定不能滿足。在這樣的需求下，誕生了基于無線交換機集中式管理的無線架構(gòu)。第三階段無線局域網(wǎng)架構(gòu)采用無線交換機+瘦AP的結(jié)構(gòu)，使得無線局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)性能、網(wǎng)絡(luò)管理和安全管理能力得以大幅提高，使建設(shè)大中型無線網(wǎng)絡(luò)成為可能。

2 新時期無線組網(wǎng)技術(shù)介紹

新時期WLAN無線網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用模塊化分層部署設(shè)計，無線網(wǎng)絡(luò)作為底層通信平臺，整體框架基于瘦AP方式部署，采用AC（無線控制器）對AP進行集中管理、控制、配置下發(fā)，以及對接入終端的認證、數(shù)據(jù)分布式/集中式轉(zhuǎn)發(fā)、漫游等功能。操作和維護工作現(xiàn)在只需要在AC上進行就可以了。在這個架構(gòu)里，AP只負責無線信號的收發(fā)，不作MAC層及其以上的協(xié)議層處理，所有的智能工作都由AC完成。

2.1 架構(gòu)拓撲圖

無線交換機為核心+接入點（瘦AP）的集中式管理架構(gòu)，如圖1所示。在這種構(gòu)架中，無線交換機可作為旁路或替代原有的二層交換機，應(yīng)用于小型企業(yè)中也可放置于核心位置，“瘦”AP取代了原有的“胖”AP。通過集中管理模式簡化了AP配置并具備AP間的漫游功能。提高整個無線網(wǎng)絡(luò)的安全性、移動性。

2.2 架構(gòu)原理

在新時期WLAN無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，AP與AC使用二層架構(gòu)部署，即AP與AC處于同一IP子網(wǎng)，AC設(shè)備負責IP網(wǎng)段劃分和數(shù)據(jù)路由轉(zhuǎn)發(fā)。二層架構(gòu)清晰明確、系統(tǒng)具有更高的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)性能。由于中間無需進行三層處理，故可以保證數(shù)據(jù)鏈路的高帶寬、低延遲、無抖動。匯聚交換機與接入交換機之間采用全千兆trunk鏈路。匯聚交換機下連所有接入交換機，對所有鏈路進行集中匯聚，對所有數(shù)據(jù)進行交換轉(zhuǎn)發(fā)。匯聚交換機設(shè)備采用高性能全千兆三層交換機，以提供穩(wěn)定、可靠、全線速的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)。接入層設(shè)備采用二層全線速百兆交換機，其中上行鏈路采用千兆接口。接入交換機下掛AP，為AP提供上行鏈路和POE供電功能。從AP到匯聚交換機全部為二層接入，以達到更高的轉(zhuǎn)發(fā)性能。無線信號穿越門、窗、墻等障礙物會有衰減，因此，無線信號和覆蓋場所的物理格局關(guān)系密切。無線AP的覆蓋原則是，首先保證覆蓋區(qū)域內(nèi)，AP與無線終端之間無線信號的有效交互，其次，保證覆蓋區(qū)域內(nèi)每個終端的覆蓋帶寬要求?？紤]到無線網(wǎng)絡(luò)中多媒體業(yè)務(wù)對帶寬大規(guī)模占用的特點，以及對數(shù)百臺AP的大流量處理要求，采用分布式轉(zhuǎn)發(fā)模式?？刂啤⒐芾韴笪耐ㄟ^無線控制器進行統(tǒng)一處理，數(shù)據(jù)報文在無線AP上直接轉(zhuǎn)化為以太網(wǎng)格式的報文，不需要通過隧道封裝交無線控制器處理，從而有效解決無線控制器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)性能瓶頸問題。

2.3 架構(gòu)優(yōu)勢

采用獨特的安全專利技術(shù)，從接入認證、數(shù)據(jù)加密、安全策略等多個角度進行安全一體化設(shè)計，充分保證無線數(shù)據(jù)通信的安全性和完備的無線系統(tǒng)防御措施。將系統(tǒng)資源有效整合，充分發(fā)揮設(shè)備功能、性能優(yōu)勢，提供高質(zhì)量、高可靠性的無線網(wǎng)絡(luò)。具體優(yōu)勢如下：

（1） 配置簡單，AP零配置、所有的配置集中在無線控制器上完成，簡單便捷；

（2） 維護方便，管理、維護針對無線控制器來實現(xiàn)，不需要對每一臺AP進行操作；

（3） 易于升級，當軟件版本需要升級時，對無線控制器進行操作即可，不需要對每一臺無線AP單獨升級，軟件的升級由AP自動完成。

（4） 擴展性強，網(wǎng)絡(luò)需要擴容的時，只需將AP接入網(wǎng)絡(luò)即可。支持三層漫游，方便擴展支持無線監(jiān)控、話音應(yīng)用等業(yè)務(wù)。

（5） 網(wǎng)絡(luò)性能好，高速的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，數(shù)據(jù)私密性好，默認MAC層加密隧道；

（6） 抗干擾性強，可動態(tài)分配信道，并在受干擾時切換到最優(yōu)信道；

2.4 頻率劃分

WLAN 802.11b/g/n工作在2.4GHz頻段，頻率范圍為2.400～2.4835GHz，共83.5M帶寬，劃分為13個子信道，每個子信道帶寬為22MHz。在使用2.4GHz頻點時，為保證信道之間不相互干擾，要求兩個信道之間間隔不低于25MHz。在一個覆蓋區(qū)內(nèi)，最多可以提供3個不重疊的頻點同時工作，通常采用1、6、11三個頻點。WLAN頻率規(guī)劃需綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)、穿透損耗以及布線系統(tǒng)等具體情況進行。提供最高達300Mpbs的無線接入速率，支持最多并發(fā)40個無線接入用戶同時上網(wǎng)，室內(nèi)覆蓋距離可達30-50米，用戶可在多個AP間移動漫游無中斷訪問網(wǎng)絡(luò)。

2.5 組網(wǎng)產(chǎn)品要求

2.5.1 無線控制器

選擇具有統(tǒng)一管理型千兆有線/無線交換機作為無線控制器，讓管理員可以通過集中配置和管理，以對無線網(wǎng)絡(luò)進行統(tǒng)一管理。不僅能部署為主干網(wǎng)絡(luò)的無線控制，也能作為一臺邊緣的千兆交換機使用，這使它能夠無縫集成到任何現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)中。單臺交換機可以管理多達48個統(tǒng)一管理型AP，并能多達四臺交換機組成集群，管理最多192個統(tǒng)一管理型AP 。

2.5.2 無線接入AP

選擇具有統(tǒng)一管理型單頻接入點的AP，現(xiàn)優(yōu)化、無縫的無線信號覆蓋和數(shù)據(jù)分布式轉(zhuǎn)發(fā)。在2.4GHz 無線頻段運行可達300 Mbps1 的網(wǎng)絡(luò)吞吐量。具有自配置集群，管理員通過其中一臺接入點進行配置，那相同的配置可以同步將配置應(yīng)用到其它的接入點上。具有自動選擇無干擾的信道自動射頻管理功能，解決多臺接入點布局位置時，無線信號之間的互相干擾。

3 結(jié)束語

使用新時期WLAN無線組網(wǎng)系統(tǒng)，能夠進行統(tǒng)一的中央控管，能夠覆蓋所要求的每一寸土地。整個無線局域網(wǎng)覆蓋的范圍中可以隨意的使用具有WiFi功能的手機或終端，良好的通信效果保證了無論何時何地都可以進行最便捷和快速的通信而無需多余的費用。無線網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)用戶名與密碼分配網(wǎng)絡(luò)帶寬，保證用戶的無線網(wǎng)絡(luò)接入速度，為用戶帶來最好的無線網(wǎng)絡(luò)體驗。

參考文獻：

[1]李少謙，周亮等主編 《認知無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)協(xié)議與應(yīng)用》 北京：國防工業(yè)出版社 2015.6

[2]孫桂芝，何野主編《無線組網(wǎng)技術(shù)》 北京：機械工業(yè)出版社 2013.10