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(shí)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(shí)現(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)所需的硬件要求，最終實(shí)現(xiàn)安全可靠，無縫鏈接的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：WLAN；無線組網(wǎng)；AP

0 引言

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代，傳統(tǒng)的商務(wù)活動(dòng)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(dòng)辦公、移動(dòng)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(duì)信息的及時(shí)交換與傳遞需求就顯得非常重要。目前很多大型場(chǎng)所有線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已經(jīng)達(dá)到一定規(guī)模，就連有規(guī)模的連鎖型的小酒店也實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化。但人們需要隨時(shí)收發(fā)Email，隨時(shí)能夠上Internet查閱資料，隨時(shí)上網(wǎng)消費(fèi)。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(shì)，所有客戶端可以隨時(shí)隨地接入到網(wǎng)絡(luò)，不受端口位置和線纜長(zhǎng)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(jiǎn)單、靈活、先進(jìn)”等優(yōu)勢(shì)，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(shì)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(gè)階段：第一階段無線局域網(wǎng)主要是采用胖AP架構(gòu)，每臺(tái)AP都是一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體，AP與AP之間不會(huì)進(jìn)行任何溝通，需要逐個(gè)進(jìn)行配置和管理，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、維護(hù)成本高，安全低，融合性差，無線終端從一個(gè)AP的覆蓋區(qū)與移動(dòng)到另一個(gè)AP的覆蓋區(qū)域時(shí)，需要斷線重新連接；第二階段無線局域網(wǎng)融入了認(rèn)證網(wǎng)關(guān)設(shè)備，但仍然不能集中對(duì)AP進(jìn)行管理和配置，只是對(duì)認(rèn)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(gè)質(zhì)的提高，前兩個(gè)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(jī)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(jī)+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(shí)期無線組網(wǎng)技術(shù)介紹

新時(shí)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(jì)，無線網(wǎng)絡(luò)作為底層通信平臺(tái)，整體框架基于瘦AP方式部署，采用AC（無線控制器）對(duì)AP進(jìn)行集中管理、控制、配置下發(fā)，以及對(duì)接入終端的認(rèn)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(hù)工作現(xiàn)在只需要在AC上進(jìn)行就可以了。在這個(gè)架構(gòu)里，AP只負(fù)責(zé)無線信號(hào)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?fù)鋱D

無線交換機(jī)為核心+接入點(diǎn)（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(jī)可作為旁路或替代原有的二層交換機(jī)，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(jiǎn)化了AP配置并具備AP間的漫游功能。提高整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)的安全性、移動(dòng)性。

2.2 架構(gòu)原理

在新時(shí)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(fù)責(zé)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(jìn)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(dòng)。匯聚交換機(jī)與接入交換機(jī)之間采用全千兆trunk鏈路。匯聚交換機(jī)下連所有接入交換機(jī)，對(duì)所有鏈路進(jìn)行集中匯聚，對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行交換轉(zhuǎn)發(fā)。匯聚交換機(jī)設(shè)備采用高性能全千兆三層交換機(jī)，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(jī)，其中上行鏈路采用千兆接口。接入交換機(jī)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(jī)全部為二層接入，以達(dá)到更高的轉(zhuǎn)發(fā)性能。無線信號(hào)穿越門、窗、墻等障礙物會(huì)有衰減，因此，無線信號(hào)和覆蓋場(chǎng)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(hào)的有效交互，其次，保證覆蓋區(qū)域內(nèi)每個(gè)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(duì)帶寬大規(guī)模占用的特點(diǎn)，以及對(duì)數(shù)百臺(tái)AP的大流量處理要求，采用分布式轉(zhuǎn)發(fā)模式。控制、管理報(bào)文通過無線控制器進(jìn)行統(tǒng)一處理，數(shù)據(jù)報(bào)文在無線AP上直接轉(zhuǎn)化為以太網(wǎng)格式的報(bào)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(shì)

采用獨(dú)特的安全專利技術(shù)，從接入認(rèn)證、數(shù)據(jù)加密、安全策略等多個(gè)角度進(jìn)行安全一體化設(shè)計(jì)，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(shì)，提供高質(zhì)量、高可靠性的無線網(wǎng)絡(luò)。具體優(yōu)勢(shì)如下：

（1） 配置簡(jiǎn)單，AP零配置、所有的配置集中在無線控制器上完成，簡(jiǎn)單便捷；

（2） 維護(hù)方便，管理、維護(hù)針對(duì)無線控制器來實(shí)現(xiàn)，不需要對(duì)每一臺(tái)AP進(jìn)行操作；

（3） 易于升級(jí)，當(dāng)軟件版本需要升級(jí)時(shí)，對(duì)無線控制器進(jìn)行操作即可，不需要對(duì)每一臺(tái)無線AP單獨(dú)升級(jí)，軟件的升級(jí)由AP自動(dòng)完成。

（4） 擴(kuò)展性強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)需要擴(kuò)容的時(shí)，只需將AP接入網(wǎng)絡(luò)即可。支持三層漫游，方便擴(kuò)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(rèn)MAC層加密隧道；

（6） 抗干擾性強(qiáng)，可動(dòng)態(tài)分配信道，并在受干擾時(shí)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(gè)子信道，每個(gè)子信道帶寬為22MHz。在使用2.4GHz頻點(diǎn)時(shí)，為保證信道之間不相互干擾，要求兩個(gè)信道之間間隔不低于25MHz。在一個(gè)覆蓋區(qū)內(nèi)，最多可以提供3個(gè)不重疊的頻點(diǎn)同時(shí)工作，通常采用1、6、11三個(gè)頻點(diǎn)。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(jìn)行。提供最高達(dá)300Mpbs的無線接入速率，支持最多并發(fā)40個(gè)無線接入用戶同時(shí)上網(wǎng)，室內(nèi)覆蓋距離可達(dá)30-50米，用戶可在多個(gè)AP間移動(dòng)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(jī)作為無線控制器，讓管理員可以通過集中配置和管理，以對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(tái)邊緣的千兆交換機(jī)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(tái)交換機(jī)可以管理多達(dá)48個(gè)統(tǒng)一管理型AP，并能多達(dá)四臺(tái)交換機(jī)組成集群，管理最多192個(gè)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(diǎn)的AP，現(xiàn)優(yōu)化、無縫的無線信號(hào)覆蓋和數(shù)據(jù)分布式轉(zhuǎn)發(fā)。在2.4GHz 無線頻段運(yùn)行可達(dá)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(tái)接入點(diǎn)進(jìn)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(diǎn)上。具有自動(dòng)選擇無干擾的信道自動(dòng)射頻管理功能，解決多臺(tái)接入點(diǎn)布局位置時(shí)，無線信號(hào)之間的互相干擾。

3 結(jié)束語

使用新時(shí)期WLAN無線組網(wǎng)系統(tǒng)，能夠進(jìn)行統(tǒng)一的中央控管，能夠覆蓋所要求的每一寸土地。整個(gè)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(jī)或終端，良好的通信效果保證了無論何時(shí)何地都可以進(jìn)行最便捷和快速的通信而無需多余的費(fèi)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(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李少謙，周亮等主編 《認(rèn)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(jī)械工業(yè)出版社 2013.10