WLAN網絡業務撥測系統設計

劉攀 舒懷林 陳康先

（1.廣州大學機械與電氣工程學院 2.廣州杰賽科技股份有限公司）

0 概述

無線局域網絡（wireless local area networks，WLAN）是相當便利的數據傳輸系統，它利用射頻（radio frequency，RF）技術，取代繁瑣的有線網絡。無線局域網絡通過簡單的存取架構，讓用戶擁有便利的信息溝通環境。WLAN的主干網路通常使用有線電纜，鑒于服務器位置固定，可以使用固定電纜彼此相連。用戶通過一個或多個無線接入點連接無線局域網，可真正實現隨時、隨地的寬帶網絡接入[1]。

隨著3G業務在國內的迅速發展，各電信運營商都已邁入全業務經營階段。WLAN作為寬帶戰略的重要組成部分在近幾年得到了快速地發展，各運營商在全國的熱點地區均進行了大規模的建設。目前WLAN寬帶已成為筆記本和手機在熱點區域進行移動辦公的最佳伴侶。

然而，在WLAN網絡大規模鋪設的同時，無線局域網絡的維護、管理和優化工作卻沒有跟上，導致網絡故障頻發，嚴重影響用戶體驗，因此WLAN網絡的維護和優化顯得越來越重要。目前WLAN的無線測試多數采用普通WLAN終端測試或國外進口儀表測試，但是普通WLAN終端測試不僅效率低，而且測試內容不夠全面；而采用國外儀表又無法滿足國內運營商實際測試需求。

本文敘述了WLAN網絡業務撥測系統中業務撥測的關鍵技術，介紹了適合國內網絡特點的 WLAN網絡業務撥測系統方案，描述了系統功能及實現各模塊的設計思路，本系統可滿足國內運營商實際網絡性能測試需求，實現對WLAN網絡的業務撥測和網絡優化。

1 技術原理

1.1 802.11標準及WAPI協議

WLAN接入網絡技術是無線和有線寬帶技術相結合的連網技術，具有業務撥測功能的安全 WLAN網絡業務撥測系統可以對無線局域網絡進行檢測，維護人員根據業務撥測結果對無線網絡性能進行維護和優化。

802.11 標準聲明每個符合標準的無線LAN必須提供9種服務。這些服務可以分成兩類：5種分發服務和4種站服務。分發服務涉及到對單元成員關系的管理，并且會影響到單元之外的站。與之相反，站服務則只與一個單元內部的活動有關[2]。

無線局域網鑒別和保密基礎結構（wireless LAN authentication and privacy infrastructure，WAPI）是一種安全協議，同時也是中國無線局域網安全強制性標準。WAPI無線鑒別技術和WAPI無線包協議解析技術形成WAPI安全無線鑒別與解析系統。其中WAPI無線鑒別技術遵循GB15629.11國家標準的情況下實現對 WAPI X.509數字證書的簽發、管理和鑒別；WAPI無線包協議解析技術主要實現在WAPI客戶端接入過程中WAPI協議的詳細解析[3]。該套無線網絡業務撥測系統支持WiFi和WAPI兩種協議。

1.2 業務撥測系統結構

WLAN網絡業務撥測系統功能模塊組成框圖如圖1所示。

圖1 系統業務測試結構圖

WLAN網絡業務撥測系統主要對無線網絡的各種業務應用進行撥測，功能包括關聯AP測試、DHCP自動獲取IP地址測試、PORTAL推送測試、WEB認證測試、PING網絡連通性測試、TRACERT路由跟蹤測試、HTTP網站訪問測試、FTP上傳下載測試以及一鍵化自動測試，幫助運營商對無線網絡業務應用進行評估和優化。

2 系統設計及功能實現

采用VC開發環境，使用面向對象的方法構建平臺，實現系統的模塊化設計。參數設置是整個系統的重要部分，是建立數據接口和數據圖形界面傳輸的橋梁，系統可以識別連接到PC上的網卡設備，并提供網卡模式的選擇。數據圖形界面用來顯示業務撥測結果。

2.1 關聯AP測試

系統用本地無線網卡自動關聯AP，測試關聯AP所用的時間，并顯示出關聯信令過程，如解關聯、關聯請求和關聯響應等，時間單位精確到 ms，用戶可以獲知關聯AP測試成功率。關聯測試實現函數為：

int AssociateTestFunc(PWLAN_INTERFACE_INFO gpIfInfo , PWLAN_AVAILABLE_NETWORK gpBssEntry);

該函數實現選擇測試網卡及 SSID進行關聯測試，計算關聯時延的功能。其中參數gpIfInfo為本地測試網卡，參數gpBssEntry為選擇的SSID。

用戶在測試配置中選擇本地關聯測試網卡，選擇關聯 AP，配置測試次數、測試時間間隔、達標值等參數后即可開始測試。

2.2 DHCP自動獲取IP測試

系統測試 DHCP功能的用時和成功率，顯示DHCP獲取IP地址的信令過程，如DHCP請求、DHCP確認等過程，時間單位精確到 ms。DHCP測試實現函數為int DhcpTestFunc()，該函數實現DHCP測試并計算DHCP時延的功能。

用戶在DHCP測試配置中設置DHCP測試本地抓包網卡，配置測試次數、測試時間間隔、達標值等參數后即可開始測試。

2.3 PORTAL推送測試

系統測試PORTAL跳轉時延和推送時延。在用戶未驗證情況下，測試用戶訪問網站時跳轉到PORTAL頁面的時延，跳轉后測試PORTAL頁面推送到用戶界面的時延，時間單位精確到ms。PORTAL推送測試實現函數為 int PortalTestFunc(CString portalUrl)，該函數實現 PORTAL推送測試并計算PORTAL推送時延的功能。

用戶在測試配置中設置PORTAL測試地址、測試次數、測試時間間隔、達標值等參數后即可開始測試。

2.4 WEB認證測試

系統測試用戶發出認證請求直到認證服務器發回認證成功信息的時延，時間單位精確到ms。WEB認證測試實現函數為 int WebTestFunc（CString userName, CString password, CString webUrl），該函數實現WEB認證測試，計算WEB認證時延的功能。

用戶在測試配置中設置WEB測試用戶名、密碼、達標值等參數后即可開始測試。

2.5 PING網絡連通性測試

系統測試網絡的連通性，返回測試成功率和時延，時間單位精確到ms。PING測試接口函數為int PingTestFun（cDWORD timeOut），該函數實現PING連通性測試的功能，其中參數timeOut為超時時間。

用戶在測試配置中設置PING測試地址、測試次數、測試時間間隔、達標值等參數后即可開始測試。

2.6 TRACERT路由跟蹤測試

系統跟蹤網絡路由情況，返回路由跳數和詳細的路由信息。TRACERT路由跟蹤測試接口函數為 int TracertTestFunc（int hops），接口函數實現TRACERT路由測試的功能，其中參數 hops為最大跳數，超過該跳數則測試停止。

用戶在測試配置中設置TRACERT測試地址、最大路由跳數、達標值等參數后即可開始測試。

2.7 HTTP網站訪問測試

系統測試訪問網站的時延和成功率，時間單位精確到 ms。HTTP網站訪問測試接口函數為 int HttpTestFunc（CString httpUrl），接口函數實現 HTTP網站訪問測試功能，其中參數httpUrl為網站url地址。

用戶在測試配置中設置HTTP測試地址、測試次數、測試時間間隔、達標值等參數后即可開始測試。

2.8 FTP上傳下載測試

系統測試向FTP服務器上傳文件和從FTP服務器下載文件的速率，評估網絡性能。FTP上傳下載測試接口函數為：

int FtpConnFunc(CString serverIP, CString port,CString userName, CString password)；

該接口函數實現連接FTP服務器的功能。其中：參數serverIP為FTP服務器IP地址；參數port為端口號；參數userName為登錄用戶名；參數password為登錄密碼。

用戶在測試配置中設置 FTP服務器地址、端口號、用戶名、密碼、達標值等參數后即可開始測試。在以上各種無線應用業務測試中定義測試成功返回0，失敗返回非0。

2.9 一鍵化自動測試

一鍵化自動測試將各項測試統一自動進行，用戶只需要配置好測試參數即可。

3 系統人機交互界面設計

WLAN網絡業務撥測系統對無線網絡應用業務進行測試，將測試結果通過人機交互界面直觀顯示，人機交互界面具有測試參數配置、測試信令過程以及各種業務測試結果板塊。采用 VC++平臺開發的WLAN網絡業務撥測系統界面不僅方便用戶對無線網絡應用業務測試進行參數設置，而且可將測試過程和測試結果一目了然地展現在用戶面前。圖2為關聯AP測試界面設計，圖3為DHCP自動獲取IP測試界面設計，由于篇幅有限，其他業務測試界面設計就不在這里一一說明。

圖2 關聯AP測試界面設計

圖3 DHCP自動獲取IP測試界面

4 總結

本文提出了以VC++為平臺開發的WLAN網絡業務撥測系統的設計與應用，通過系統的參數設置模塊將底層接口與人機交互界面進行整合，讓業務測試信令過程和測試結果可以動態顯示。該系統可以幫助用戶對無線網絡應用業務進行測試，進而優化網絡性能。

[1] 加斯特[美]. 802.11無線網絡權威指南:第2版[M]. O'Reilly Taiwan公司,譯.南京:東南大學出版社,2007,12:17-18.

[2] 特南鮑姆[美].計算機網絡:第 4 版[M].潘愛民,譯.北京:清華大學出版社,2004,8:253-254.

[3] 陳康先,王文沛.WLAN 優化系統的設計與開發[J].移動通信,2011(17):69-73.