电信级WLAN网络建设方案的讨论

李明，文武

（1 重庆邮电大学通信新技术应用研究所，重庆 400065；2 重庆信科设计有限公司, 重庆 400065）

随着WLAN终端从传统的笔记本电脑向以iPad为代表的智能终端、智能手机的扩展，WLAN业务的客户群和业务需求量正在迅猛发展。中国的三大运营商也都把WLAN网络作为打造无线城市的一个重要接入手段，竞争空前激烈。另一方面，随着移动互联网业务的快速发展，3G网络流量激增，移动网络的频率资源和带宽资源都十分宝贵，急需WLAN网络进行分流，缓解室外基站的压力。

1 WLAN网络的战略意义与定位

WLAN能承载近距离的高带宽的无线数据业务，能为目前的3G基站分流，被业界评为3G的有效补充技术。已成为国内通信运营商网络建设的战略重点性项目。为了应对数据业务的需求，应对宽带市场的竞争，各运营商都对WLAN提高认识，将WiFi网络发展与FTTH和3G统筹考虑，进一步加快WLAN建设，扩大热点覆盖区域，优化网络质量，打造运营级WLAN网络，提升用户感知，使WLAN切实成为热点区域无线数据流量的承载主体和智能管道的重要组成部分，形成有线宽带、3G、WiFi协调发展的良好局面，巩固现有的差异化竞争优势。

2 WLAN建设网络架构

2.1 WLAN网络的整体架构

运营级WiFi网络的网络架构应适应大规模组网的需求，AC等核心网元坚持大容量、少节点的设置原则，逐步构筑集中、安全、扁平化的网络架构。

2.2 AC的建设原则与设计方案

2.2.1 AC的建设原则

部署WiFi网络时，AC设备建设应遵循以下原则：

（1）AC容量规划要求满足未来三年AP数量及数据流量的需求；

图1 WLAN建设工程网络架构图

（2）原则上要求选用2048线的AC，如果实际网络建设中，1024线AC能满足未来2～3年业务发展需求也可以使用；对于高校等大型的场点，可以考虑部署场点型AC，下挂场点交换机，采用1024线的中小容量设备，但要严格控制这类场点的数量；

（3）AC上联端口要考虑到引入802.11n后带来的流量冲击，建议配置10GE端口；

（4）AC是WiFi网络中的核心控制设备，存在单点故障风险，所以要对AC做好冗余备份，最好能进行1+1备份，考虑经济性可以做N+1备份；AC主控板可进行1+1热备。

2.2.2 AC+Thin AP建网方案

根据AC在城域网内位置的不同， AC+Thin AP模式组网大体可分为：AC放置在BRAS下、AC直接旁挂BRAS以及AC集中放置于城域网这三种方式，典型网络架构如图2～4所示。

3种设计方案各有优缺点，需根据实际网络状况权衡采用。AC放置在BRAS下这种方案优点是：网络结构简单，不需要改动现网结构；AP可配置私网地址；对BRAS不会造成压力。缺点是：AC所管理的“瘦”AP物理区域有限；个性化场点数量有限（小于30个）；部署的AC设备数量较多。特别适合用于比较集中的大热点区域，如高校等。

AC直接旁挂BRAS这种方案优点是：一台AC可管理一台BRAS下联任何位置的“瘦”AP,个性化场点只受AC的VLAN数限制,对现网不需要做改造。

缺点是：要求AC的接入能力比较强,需要现网的DNS配置AC的域名和地址,在AP上需要根据规划可更改AC域名,用户流量需要二次穿越BRAS,若AP配置私网地址对BRAS有要求。适合于用户较少的一个市级区域。

AC集中放置于城域网这种方案优点是：一台AC可管理不同BRAS下同一厂家的“瘦”AP，部署灵活,不需要部署很多的AC设备。缺点是：要求AC的接入能力非常强,用户业务二次穿越城域网,对AC就近接入的BRAS有很大的压力,挑战现网的网络层次。适合于用户非常少的几个市或者省级区域。

图2 AC放置在BRAS下

图3 AC直接旁挂BRAS

图4 AC集中放置于城域网

2.3 AP的建设思路

2.3.1 频点规划

合理规划AP的覆盖区，选择干扰较小的工作频点来与其他WiFi系统设备共存，并采用合理的频率规划方案降低同频、邻频干扰。2.4GHz频段共划分为13个子信道，每个子信道带宽22MHz，如图5所示。

图5 2.4GHz频点图

在多个信道同时工作的情况下，为保证信道之间不相互干扰，要求两个信道的中心频率间隔不能低于25MHz。由此可以看出，最多可以同时支持3 组3个不重叠的信道（1/6/11、2/7/12、3/8/13）同时工作。当使用1/6/11信道有较大干扰时，可考虑使用部分交叠信道进行频率分配，并保证信道间隔不小于4个频点，即可考虑1/5/9/13、2/6/10、3/7/11、4/8/12信道同时工作。图6为最佳频点分配方案，采用了空间间隔的方法实现1/6/11子信道的频点复用。

图6 频点规划图

2.3.2 无线覆盖与容量估算

在确定WLAN覆盖方式及频点规划后，需根据热点的覆盖区域与无线环境，通过链路预算，结合设备性能，估算热点所需的AP数量。

式中：Pr：接收功率电平；Pt：AP发射功率；Gt：发射天线增益；Gr：接收天线增益；Ls：线缆及各类器件损耗。

室外环境：

室内环境：

式中：d：距离（m）；f：频率（GHz）；n：路径损耗指数。

2.3.3 干扰规避措施

可以充分发挥AC对整个热点区域内AP的信道以及周围干扰信号全面掌握的优势，实现AP的信道自动选择和功率自动调整。也可以通过合理的频点规划和AP发射功率调整实现局部区域AP内部之间干扰最低。

通过调整发射天线的方向性和天线增益来避开干扰源，也可通过智能天线技术适当降低干扰影响，部分场所，在终端支持的情况下，可考虑采用5.8GHz频段进行覆盖（但终端限制多，穿透性差）。

调整Beacon帧发送时间，默认情况下每一个AP每100ms 就会发送一个Beacon 信标报文，这个报文通告WLAN网络服务，同时和无线网卡进行信息同步，所以考虑将Beacon 发送的时间间隔从100ms 调整到160ms，这样可以有效降低空口的消耗。也可以通过AC 上控制无线用户只能访问网关设备，而不能互相之间访问实现终端隔离。这样可以减少内部的无线网络的广播流量，提高大整体性能。通过AC或BAS 对无线用户执行限速操作，推荐控制每一个用户最大使用的带宽512kbit/s。这样在一个信道空间中可以支持10 个左右的下载操作。使用该功能可以适当的控制突发性大流量对无线网络中的其他用户的影响。

调整AP发送报文的重传次数，当一个PC发送一个报文如果没有收到回复ACK，该设备会硬件进行重传，重传次数达到最大次数，该报文会被丢弃。默认AP重传次数为5，可改为8 次，增加在网络环境异常情况下报文的发送成功概率。当PC 离AP的距离较远时，无线网卡由于发射功率过低而导致回传数据包丢弃或重传，通常调整PC 电源管理属性，使PC 采用最大功耗工作，可以提高PC 的发送功率，提高无线网络质量。

3 VLAN在WLAN系统中的应用

在WLAN网络工程建设和使用过程中发现存在一些问题，直接影响用户的使用效率。WLAN用户终端 （如笔记本电脑）移动时,在无线覆盖的接入点AP之间不能平滑切换,导致网络中断,用户数据传输（如FTP，WWW等应用）失败，用户在短时间内无法继续上网，需要重新获得IP地址,再次登录认证，才能接入网络,给用户带来极大不便,并严重影响WLAN网络的发展。合理的运用VLAN技术,能很好的解决此类问题。

VLAN（Virtual Local Area Network，虚拟局域网）。VLAN是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段，从而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术。充分利用VLAN能突破地理限制，防止广播风暴等特点。对交换机划分VLAN，这样交换机下端连接的所有AP都处于同一个VLAN中，并共享同一个VLAN号，当AP在AC上获得IP地址时，IP所绑定的VLAN ID都相同。这样即使WLAN用户终端移动，网络信号从一个AP切换到另一个AP时，不会因 VLAN号的不同而产生非平滑的切换。运用VLAN技术可以成功地解决由于WLAN终端移动而导致网络中断的问题，同时也保证了网络数据的安全性。

4 结束语

随着目前各电信运营商如火如荼的WLAN网络建设，运营商部署WLAN网络时，需综合考虑自身条件，灵活选用不同的技术方案，合理的应用VLAN技术,网管平台，与3G统一认证与计费等平台，为WLAN的建设提供坚实保证。由于WLAN使用的是公共频段，抢先进入热点的运营商将站有很大优势，所以要加快项目施工的进度。

[1] 周晴．城域网下的WLAN组网技术探讨[J]．中国工程咨询，2009.

[2] 刘国峰等．四川移动WLAN建设[J]．电信工程技术与标准化, 2010.

[3] 张立峰．IEEE802.11n高速无线技术标准研究[J]. 电信工程技术与标准化, 2009．