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如何保证高品质的WLAN网络建设

宋斌 2011/08/15

  随着WLAN技术的成熟和终端的普及,各大运营商及企业网用户都加大了对WLAN网络建设的投入,希望打造一个高品质的WLAN网络,以满足终端用户不断上涨的业务需求。本文对保证高品质WLAN网络稳定运营需要考虑的因素加以总结和分析,为读者建设高品质WLAN网络提供参考。

  作为一个高品质的WLAN网络应满足以下要求:满意的用户上网体验、较低的产品故障率、易于管理和维护、持续的网络生命周期等。而要达到这些要求,在WLAN网络建设时需要考虑哪些因素?

  1、高品质的产品质量

  高品质的产品质量是WLAN网络建设的基础。好的WLAN产品在器件选型、可靠性设计、软件故障率、产品性能等各个方面都应有优异的表现。

  • 设备器件应精选业界领先厂商芯片,单板上关键器件均采用工业级器件;器件主要参数(温度、电压、电流等)严格进行降额使用,有效延长器件使用寿命,保证设备长期稳定工作。

  • 产品工业设计中应具有自然散热、低温加热、网口防雷、天馈防雷、电源防雷等严格指标要求,在不同应用环境(室内、户外、车载、变电站等)进行分级寿命设计,保证产品长期稳定运行。

  • 产品应具有稳定的软件平台,保持较低的产品软件故障率,确保在网设备的稳定运行,减少因软件问题造成的客户网络体验的下降及维护工作量的增加。

  • 产品应具有充分满足用户需求的产品性能,例如大容量AC的数据交换能力>=(每AP带宽*最大管理AP数量)、每AP的预留带宽(15M)、 无线客户端DHCP池容量>=(AP数量*10)等。
  2、可靠的组网方案

  当前,WLAN网络建设多采用无线控制器AC+FIT AP的解决方案。在AC+FIT AP的网络架构中,作为无线网络的核心设备,AC的可靠性显得尤为重要,因此,AC的备份必不可少。这就要求AC能够支持符合多种业务和建设需要的备份方式,以满足不同场景的应用需求。以下列举两种常用的无线控制器备份方式。

  • AC的1+1备份方式
AC 1+1备份方式示意图

图1:AC 1+1备份方式示意图

  如图1所示,在AC的1+1备份方案中, 双AC同时与AP建立隧道,当主AC DOWN掉后,备份AC可以在毫秒级(例如100ms)内完成检测,并完成AP的主备倒换。1+1的备份方案适用于对网络中断时间要求较高的应用场景。但此方案备份AC数量和主AC为1:1的配置关系,同时要求主备AC之间的心跳检测链路有极高的可靠性,因此对大规模WLAN网络建设的投资要求较高。

  • AC的N+1备份方式
AC N+1备份方式示意图

图2:AC N+1备份方式示意图

  如图2所示,在AC的N+1备份方案时, 1台AC同时作为多台AC的备份设备。只要N台AC设备(AC1或者AC2)中的任一台出现问题,备份AC设备便开始代替该设备工作。N+1的AC备份方案更为经济实用,可有效控制用户投资,而且可根据实际需求,通过调整配置参数灵活组合成N+M备份方案。但由于N+1备份方案依靠AP与AC之间的心跳机制(秒级的心跳机制)检测网络故障,所以当主AC发生故障后,AP完成主备倒换的时间较长。此备份方案较适合于对网络中断时间没有较高要求的场景。

  由此可知,在AC+FIT AP的组网解决方案中,通过关键的AC备份方式,解决FIT AP的主备保障问题尤为重要。而无论何种AC备份方式,方案设计时还需要考虑WLAN网络重要业务的备份功能,如Portal Server、DHCP Server等。这些重要业务同样需要相关的备份机制来保证,例如无线客户端的DHCP Server在主AC上,当AC故障后,备份AC可以同步主AC的DHCP信息,使得无线客户端的IP地址信息不变,保证客户的上网业务不受影响。

  3、自主、实用的mib资源

运营商统一网管平台示意图

图3:运营商统一网管平台示意图

  运营商WLAN网络建设一般采用多厂家设备、第三方网管统一管理方式,如图3所示。这就对设备厂商提出以下要求

  • 具有自主、开放的mib资源,并支持定制mib需求的开发;

  • 具有较强的研发实力,能够快速、全面地响应新的mib需求;

  • 从运维角度出发,设备厂商应提供丰富的mib特性,能够帮助用户管理、分析当前网络运行情况,例如:对报文进行分速率统计,有效评估低速率问题;对各种关联、认证失败进行细分;统计信道和功率的历史信息等。
  4、具有前瞻性的产品设计

  为确保建设的WLAN网络具有持续的生命周期,产品设计理念与功能特性就必须具有一定的前瞻性,满足未来几年甚至十几年中可预见的网络发展需求。

  产品支持IPv6协议栈及相关特性,如DHCPv6 Server, DHCPv6 Relay等。随着互联网应用的不断发展,IPv4地址资源越来越紧张,向IPv6地址的平稳过渡已是势在必行,因此当前产品设计中必须考虑对于IPv6相关特性的支持。

  产品支持WAPI,AC具有高速硬件加解密功能。当前运营商WLAN网络基本采用开放的SSID+Portal认证的方式,对于空口数据并没有采用加密方式。随着WLAN业务高端价值的发展,数据加密也是未来网络需要考虑的重要问题,而作为中国无线局域网安全强制性标准的WAPI必是第一选择,因此当前产品设计需要考虑WAPI功能实现及对加解密的高速性能,以满足在未来网络数据安全方面的需求。

  产品设计具有先进的绿色节能理念。例如AC可以要求指定区域的AP在指定时间开启或者关闭某个SSID的接入服务,在无线校园网中精确控制学生上网时间;AC可以要求AP按指定时间打开或者关闭AP射频以节约能耗,降低辐射。(如图4所示:每天上午8:00-18:00打开AP射频,18:01-7:59关闭射频。或者周一到周五打开射频,周六、周日关闭射频等等);AP支持PoE供电,配套使用PoE交换机,可将供电问题纳入网管;PoE交换机可支持基于时间段的PoE供电,实现能耗的精确控制。

AP定时开启无线服务功能应用示意图

图4:AP定时开启无线服务功能应用示意图

  5、满足多样覆盖场景的天线产品

  无线网络的信号质量是关键,也是保证无线终端使用体验的前提条件。因此,为保证信号的质量与稳定性,对于重点业务区域的覆盖,配套的天线产品解决方案非常重要,例如并发用户集中的学生宿舍区(美化入室天线)、室外较远距离覆盖、室外超远距离覆盖(室外智能天线)等。

  当前WLAN网络建设的重点区域(如学生宿舍)多采用如图5所示部署方式,在走廊中安装AP(一般采用自带全向天线或吸顶天线)覆盖两侧的学生宿舍。但随着用户数量的增加,多个AP在走廊中同时部署时,难以控制AP之间的信号可见度,将会造成AP之间的相互影响。

学生宿舍无线覆盖方案(1)

图5:学生宿舍无线覆盖方案(1)

  针对以上情况,建议采用AP+功分器的方式,可以将天线部署在学生宿舍中,一方面可以加强终端与AP之间的信号交互,另一方面又可以利用宿舍与宿舍之间的墙壁有效地降低AP之间的信号可见度,大大减少了AP之间的相互影响,如图6所示。

学生宿舍无线覆盖方案(2)

图6:学生宿舍无线覆盖方案(2)

  而对于这种天线入室的学生宿舍区覆盖解决方案,重点是有适合安装与施工的配套天线产品才能最终保住网络覆盖的效果。此类天线需要具有体积小、便于安装、外观美化等特点。例如图7这款天线产品就很覆盖学生宿舍区域天线入室解决方案的要求,尺寸只有2.87×4.91cm大小,增益为3dBi。

入室美化天线

图7:入室美化天线

  以下是采用此款天线的天线入室解决方案与传统走廊安装自带天线的测试效果对比,显然天线入室解决方案无论在信号强度及网络稳定性方面都更胜一筹,如图8所示,在天线入室解决方案中,室内信号强度为-60dBm左右,比原信号强度-70dBm高出10dB;ping包丢包率为0%,也较原方案的5%有很大提升。由此可见,一个好的WLAN网络信号的质量是第一位的,而满足多种覆盖场景的天线产品又是保证信号质量必要条件。

两种覆盖方案效果对比示意图

图8:两种覆盖方案效果对比示意图

  6、全面、专业的服务解决方案

网络生命周期示意图

图9:网络生命周期示意图

  为保证WLAN网络的质量,在网络生命周期(如图9所示)各个阶段,设备厂商都应具有基于规范化服务的管理流程,向运营商提供全方位的服务解决方案。

  比如规划阶段可提供网络架构咨询规划、网络运营支持咨询规划等服务;设计阶段可提供室内外工勘设计、设备厂验服务等;工程阶段可提供工程实施规范指导、工程督导服务等;在运维阶段,更可提供快速现场支持、快速备件先行更换、网络巡检服务等;在优化阶段,可提供网络性能优化、网络安全优化、网络服务质量优化等服务。

结束语

  建设一个可运营、可管理的高品质WLAN网络涉及到方方面面的问题,本文主要是从对WLAN设备厂商的要求方面加以分析与阐释。在规划与建设WLAN网络时,建议从以上几个方面综合考量。

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