基于跨AC切换实现WLAN快速拨测和拥塞控制策略研究

周雪松, 李斌, 王齐, 赵旺飞

（中国移动通信集团广东有限公司珠海分公司, 珠海 519015）

随着中国移动WLAN网络的快速发展，免费推广应用从2011年全面启动，WLAN用户日益增多。通过提升WLAN网络质量，保障WLAN用户网络感知成为亟待解决的关键问题。WLAN网络质量拨测和有效的拥塞控制机制作为WLAN网络质量监控、检测和保障的一项重要手段，在WLAN网络中受到了广泛的应用。现有的WLAN拨测技术方案如下。

通过携带手持WLAN无线网络测试仪到AP点进行现场拨测，以判断WLAN无线信号质量和WLAN故障点；或者是通过C/S架构的WLAN无线网络测试系统，在需要拨测的各个AP下分别放置一个网络探针。该网络探针为一个小型的嵌入式软硬件子系统，包含嵌入式处理器、内存、WLAN无线模块、GPRS模块等。WLAN管理人员在服务器端下发拨测任务，网络探针在收到任务后执行WLAN无线网络质量、网络连通性和上层各种应用业务的拨测，并将拨测结果通过WLAN（或者是GPRS无线网络）返回至服务器端。通过服务器端的分析，判断出此AP点的无线网络质量。

1 跨AC切换设计方案

本设计方案所要解决的技术问题在于，实现集中式控制一个AP可切换至各个AC ，完成AC网络测试、IP获取和业务拨测，同时基于此方法提供一种批量AP快速割接至容灾AC的方法，避免AC拥塞。为了解决上述问题，本方案提出了一种基于跨AC切换实现WLAN AC拨测和拥塞控制的方法，包括以下步骤。

（1）AC共同连接至汇聚交换机，通过传输网络设备（例如GPON网络），连接到各个热点区域；

（2）热点区域部署无线接入设备AP。AP上连接至本方案提供的一种切换设备（vSwitch）；

（3）vSwitch连接至传输网络，实现与AC的互联。本方案中的vSwitch针对每个AC均提供一个接口与传输网设备对接。由于各个AC位于不同的虚拟局域网，因此vSwitch上连至各个AC的端口需要配置与该AC对应的VLAN，并且建立与AC互联的二层传输通道；

（4）本方案中提供的一种网络探针部署于AP覆盖范围内。同时网络探针、vSwitch切换设备、AC均通过带外网管网络连接至监控与操作中心。

系统组网结构如图1所示。

图1 系统组网结构图

2 集中式跨AC切换控制模式及实现过程

2.1 vSwitch设备设计方案

目前WLAN中AP归属于某一个指定的AC设备，如果需要切换至其它AC，则需要在传输设备上针对每个AP设备做相应的配置修改，过程繁琐且耗时。本方案中提供了一种vSwitch设备，可实现通过集中控制的方式将一个AP切换至任意AC局下实现对AC业务的DHCP地址获取、版本和配置下载、报文的交互验证、各个数据业务传输测试、网络访问带宽延时等的测试。

本方案中提供的vSwitch设备核心模块包括切换控制模块、VLAN管理模块、设备管理模块和端口模块。

切换控制模块用于在AP所属的端口和需要拨测的AC连接的vSwitch端口建立连接。通过将AP所属的端口的VLAN属性设置为AC的VLAN，从而在AP与AC之间建立一条二层传输通道。由于不同AC之间的VLAN不同，无法实现相互访问，因此将AP归属于不同AC所属的VLAN，即可实现将AP归属不同的AC设备。

VLAN管理模块用于实现对端口的VLAN管理。通过将端口划分为不同的AC工作组，限制不同AC间的二层互访，每个AC就是一个虚拟局域网。

设备管理模块用于实现与控制中心的连接，实现控制中心对vSwitch设备的管理，包括接受远程控制中心的切换指令，返回操作状态信息给控制中心。

端口模块用于建立与传输网、AP之间的连接，同时对AC/AP提供VLAN管理功能，实现AP与拨测AC的互访，不同AC之间的相互隔离。针对每个AC，均有一个相应的端口与传输网建立物理连接，配置AC对应的VLAN ID，提供与AC之间的二层传输通道。

2.2 集中式跨AC切换拨测原理

本方案提供了一种跨AC切换的WLAN快速拨测方法，控制原理阐述如下。

S101：控制中心切换vSwitch，将拨测AP切换至待拨测的AC1连接的vSwitch端口，建立AP至AC1之间的二层传输通道。此时网路探针进入等待AP与AC1数据通道的建立过程。

S102：AP从AC1所属的DHCP服务器获取IP地址、DNC、域名。

S103：AP发出二层广播的AC1发现请求报文。

图2 vSwitch设计原理与组网方案

S104：AP从AC1下载版本和配置信息。

S105：AP开始正常工作，和AC1交换用户数据报文。

S106：控制中心发起网络探针连接至拨测AC1。

S107：网络探针执行拨测任务。拨测的任务包括对AC业务的DHCP地址获取、版本和配置下载、报文的交互验证、各个数据业务传输测试、网络访问带宽延时等的测试。

S108：网络探针通过带外网管返回拨测结果给控制中心。此时一次针对AC的完整的拨测任务完成。当需要继续对AC2执行拨测任务时，即可执行如下步骤S109～S116即可。

需要说明的是：图3实例中仅阐述了一种集中控制跨AC切换模式的WLAN快速拨测方法的一个过程，在实际使用中需要将AP不断地执行步骤S108～S116以完成拨测任务，同时S107步骤中所述的网络探针执行的拨测任务不仅仅包括本实例中所指的拨测内容，同时也包括了其它可执行的拨测任务。

2.3 一种解决AC拥塞的控制机制

本方案提供的一种基于跨AC切换实现WLAN拨测和拥塞控制的方法，其中vSwitch切换设备、基于集中控制跨AC切换拨测的原理可应用于解决AC拥塞控制中，提供一种快速解决AC拥塞的控制方法，包括如下实现步骤：

S201：热点AP连接vSwitch2,归属于AC1。

S202：监控中心发现AC1下挂的AP网络访问速度缓慢，或者客服投诉报障称AC1所属区域网络拥塞。

图3 集中式跨AC切换控制原理

S203：监控中心切换vSwitch1,将连接的拨测AP切换至拨测AC1通道。

S204：拨测AP从AC1下载版本和配置信息，和AC1交换用户数据报文。

S205：监控中心发送命令给网络探针，控制网络探针连接拨测AC1。

S206：网络探针对AC1执行拨测任务，进行数据传递。

S207：网络探针向控制中心返回拨测结果。

S208：控制中心通过带外网管连接并登陆AC1，获取AC1运行的日志信息。

S209：控制中心通过对拨测AP返回的拨测数据和从AC1提取的运行日志，进行双重对比分析，确认AC1是否拥塞。是则执行210，否则返回分析结果。

S210：控制中心切换vSwitch2,将vSwitch2下的AP批量割接至容灾AC2。

S211： vSwitch2下 挂 的 AP， 从 AC1切 换 至AC2，通过AC2向用于提供网络接入和访问控制。

算法处理流程图如图4所示。

3 技术方案对比

本技术方案为现有的WLAN网络质量保障提出了一种集中控制跨AC切换模式的WLAN快速拨测方法、系统及设备，并可应用于解决AC拥塞。本方案相比现有的WLAN拨测机制具有以下优点。

图4 解决AC拥塞的控制机制原理

（1）集中式控制跨AC切换方法，通过集中控制一个网络探针，可达到将其在各个AC间切换，实现对WLAN全部AC的运行状态、网络链路和无线性能指标的实时拨测、监控、分析和调整。本方案相比传统的在各个AC点所属的AP下放置大量网络探针的拨测方式相比，具有低成本、易部署、易维护和集中管理的优势；

（2）本方案提出的一种vSwitch切换设备，可实现集中控制一个AP快速切换至各个AC进行拨测，拨测效率高、可靠性好；

（3）本方案提供的一种解决AC拥塞的控制机制，将vSwitch切换设备、基于集中控制跨AC切换拨测的原理应用于解决AC拥塞控制中，通过一种基于AP拨测结果和AC日志的双重对比分析方法，实现vSwitch下挂AP设备快速批量地割接至容灾AC，解决AC拥塞，最大限度地确保了用户的WLAN网络感知，同时增加了WLAN网络运营商的收入。

4 结语

根据WLAN网络AC、AP及其组网特点，提出一种基于跨AC切换实现WLAN拨测和拥塞控制的方法、系统及设备，通过集中控制一个网络探针，可达到将其在各个AC之间切换，实现对WLAN全部AC的运行状态、网络链路和无线性能指标的实时拨测、监控、分析和调整。本方法同时实现一种批量AP快速容灾的方法，有效实现当AP所连接的AC拥塞或者是网络中断时，可集中控制AP快速切换至指定的容灾AC，避免了AC流量拥塞，保障了WLAN质量。有效实现了集中控制一个网络探针跨AC切换拨测，最大限度避免了针对每个AC需要部署大量网络探针，同时实现了批量AP快速容灾的方法，将有效避免WLAN AC的拥塞，保障了WLAN质量，最终达到提升WLAN用户的网络感知的效果。