大中型厂、区WLAN无线网组网研究

赵勇

摘要：本文主要介绍了新时期WLAN无线组网技术，阐述了无线组网架构和工作原理以及实现组网技术所需的硬件要求，最终实现安全可靠，无缝链接的目标。

关键词：WLAN；无线组网；AP

0 引言

在“互联网+”的时代，传统的商务活动在与互联网相结合，诞生了诸如使用智能终端上网、移动办公、移动电子商务等多种应用。在大中型厂、区（工厂、酒店、社区等）这些人口较集中的区域，人们对信息的及时交换与传递需求就显得非常重要。目前很多大型场所有线网络建设已经达到一定规模，就连有规模的连锁型的小酒店也实现了网络化。但人们需要随时收发Email，随时能够上Internet查阅资料，随时上网消费。应用WLAN网络构建WiFi Phone体系是最合适选择。WLAN构建网络具有其先天优势，所有客户端可以随时随地接入到网络，不受端口位置和线缆长度所限制。无线网络（WLAN）的技术发展，使人们摆脱了有线网络的束缚，可以更加方便、灵活、快捷地访问网络资源。凭借“简单、灵活、先进”等优势，WLAN技术迅速得以普及。

1 无线组网回顾

无线组网的优势显而易见，基本都是基于有线加无线AP组网，从组网效果分三个阶段：第一阶段无线局域网主要是采用胖AP架构，每台AP都是一个独立的个体，AP与AP之间不会进行任何沟通，需要逐个进行配置和管理，费时、费力、维护成本高，安全低，融合性差，无线终端从一个AP的覆盖区与移动到另一个AP的覆盖区域时，需要断线重新连接；第二阶段无线局域网融入了认证网关设备，但仍然不能集中对AP进行管理和配置，只是对认证管理方面有所提高而已。现今大型无线网络要求其与传统有线网络平滑融合，要求管理性和安全性都必须有一个质的提高，前两个阶段无线技术必定不能满足。在这样的需求下，诞生了基于无线交换机集中式管理的无线架构。第三阶段无线局域网架构采用无线交换机+瘦AP的结构，使得无线局域网的网络性能、网络管理和安全管理能力得以大幅提高，使建设大中型无线网络成为可能。

2 新时期无线组网技术介绍

新时期WLAN无线网网络架构采用模块化分层部署设计，无线网络作为底层通信平台，整体框架基于瘦AP方式部署，采用AC（无线控制器）对AP进行集中管理、控制、配置下发，以及对接入终端的认证、数据分布式/集中式转发、漫游等功能。操作和维护工作现在只需要在AC上进行就可以了。在这个架构里，AP只负责无线信号的收发，不作MAC层及其以上的协议层处理，所有的智能工作都由AC完成。

2.1 架构拓扑图

无线交换机为核心+接入点（瘦AP）的集中式管理架構，如图1所示。在这种构架中，无线交换机可作为旁路或替代原有的二层交换机，应用于小型企业中也可放置于核心位置，“瘦”AP取代了原有的“胖”AP。通过集中管理模式简化了AP配置并具备AP间的漫游功能。提高整个无线网络的安全性、移动性。

2.2 架构原理

在新时期WLAN无线网络架构中，AP与AC使用二层架构部署，即AP与AC处于同一IP子网，AC设备负责IP网段划分和数据路由转发。二层架构清晰明确、系统具有更高的数据转发性能。由于中间无需进行三层处理，故可以保证数据链路的高带宽、低延迟、无抖动。汇聚交换机与接入交换机之间采用全千兆trunk链路。汇聚交换机下连所有接入交换机，对所有链路进行集中汇聚，对所有数据进行交换转发。汇聚交换机设备采用高性能全千兆三层交换机，以提供稳定、可靠、全线速的数据转发服务。接入层设备采用二层全线速百兆交换机，其中上行链路采用千兆接口。接入交换机下挂AP，为AP提供上行链路和POE供电功能。从AP到汇聚交换机全部为二层接入，以达到更高的转发性能。无线信号穿越门、窗、墙等障碍物会有衰减，因此，无线信号和覆盖场所的物理格局关系密切。无线AP的覆盖原则是，首先保证覆盖区域内，AP与无线终端之间无线信号的有效交互，其次，保证覆盖区域内每个终端的覆盖带宽要求。考虑到无线网络中多媒体业务对带宽大规模占用的特点，以及对数百台AP的大流量处理要求，采用分布式转发模式。控制、管理报文通过无线控制器进行统一处理，数据报文在无线AP上直接转化为以太网格式的报文，不需要通过隧道封装交无线控制器处理，从而有效解决无线控制器的数据转发性能瓶颈问题。

2.3 架构优势

采用独特的安全专利技术，从接入认证、数据加密、安全策略等多个角度进行安全一体化设计，充分保证无线数据通信的安全性和完备的无线系统防御措施。将系统资源有效整合，充分发挥设备功能、性能优势，提供高质量、高可靠性的无线网络。具体优势如下：

（1） 配置简单，AP零配置、所有的配置集中在无线控制器上完成，简单便捷；

（2） 维护方便，管理、维护针对无线控制器来实现，不需要对每一台AP进行操作；

（3） 易于升级，当软件版本需要升级时，对无线控制器进行操作即可，不需要对每一台无线AP单独升级，软件的升级由AP自动完成。

（4） 扩展性强，网络需要扩容的时，只需将AP接入网络即可。支持三层漫游，方便扩展支持无线监控、话音应用等业务。

（5） 网络性能好，高速的数据转发，数据私密性好，默认MAC层加密隧道；

（6） 抗干扰性强，可动态分配信道，并在受干扰时切换到最优信道；

2.4 频率划分

WLAN 802.11b/g/n工作在2.4GHz频段，频率范围为2.400～2.4835GHz，共83.5M带宽，划分为13个子信道，每个子信道带宽为22MHz。在使用2.4GHz频点时，为保证信道之间不相互干扰，要求两个信道之间间隔不低于25MHz。在一个覆盖区内，最多可以提供3个不重叠的频点同时工作，通常采用1、6、11三个频点。WLAN频率规划需综合考虑建筑结构、穿透损耗以及布线系统等具体情况进行。提供最高达300Mpbs的无线接入速率，支持最多并发40个无线接入用户同时上网，室内覆盖距离可达30-50米，用户可在多个AP间移动漫游无中断访问网络。

2.5 组网产品要求

2.5.1 无线控制器

选择具有统一管理型千兆有线/无线交换机作为无线控制器，让管理员可以通过集中配置和管理，以对无线网络进行统一管理。不仅能部署为主干网络的无线控制，也能作为一台边缘的千兆交换机使用，这使它能够无缝集成到任何现有的基础设施网络中。单台交换机可以管理多达48个统一管理型AP，并能多达四台交换机组成集群，管理最多192个统一管理型AP 。

2.5.2 无线接入AP

选择具有统一管理型单频接入点的AP，现优化、无缝的无线信号覆盖和数据分布式转发。在2.4GHz 无线频段运行可达300 Mbps1 的网络吞吐量。具有自配置集群，管理员通过其中一台接入点进行配置，那相同的配置可以同步将配置应用到其它的接入点上。具有自动选择无干扰的信道自动射频管理功能，解决多台接入点布局位置时，无线信号之间的互相干扰。

3 结束语

使用新时期WLAN无线组网系统，能够进行统一的中央控管，能够覆盖所要求的每一寸土地。整个无线局域网覆盖的范围中可以随意的使用具有WiFi功能的手机或终端，良好的通信效果保证了无论何时何地都可以进行最便捷和快速的通信而无需多余的费用。无线网络可以根据用户名与密码分配网络带宽，保证用户的无线网络接入速度，为用户带来最好的无线网络体验。

参考文献：

[1]李少谦，周亮等主编 《认知无线网络组网协议与应用》 北京：国防工业出版社 2015.6

[2]孙桂芝，何野主编《无线组网技术》 北京：机械工业出版社 2013.10