为语音WLAN建立子网
2004/03/25
“为保证语音应用在WLAN上的顺利运行，要根据无线VoIP电话的工作方式以及用户打算使用哪些特性，来为语音用户建立子网。
我们目前正在部署WLAN。预期这条WLAN将在一个园区内支持多达2000名无线语音用户。我们对这条WLAN的部分要求是提供无缝的语音与互联/内联子网的漫游功能。为了实现园区内的无缝漫游，让园区各处时刻保持连续的RF信号，设计子网的规范时有没有什么经验法则？我们认为像厂商建议的扁平语音网是行不通的。”
面对用户关于WLAN语音子网的疑问，来自各厂商的专家从不同角度，提出了切实可行的建议和方案。
WLAN系统架构
Trapeze Networks公司Dan Simone认为，用户的直觉是对的。在一条扁平子网中支持数千名无线用户(无论他们是语音还是数据用户)，显然是不能扩展的。让一条子网覆盖整个园区也十分麻烦，有线网络上的经验证明了这一点。因此，对于使用802.11b有限带宽的语音应用来说，结果不会更好。在大型子网环境中，用户最终得到的是每个域中大量的广播信号，因而影响性能。尤其对于VoIP应用来说，会使用可广播大量数据的小型CPU驱动的设备，因此一条VLAN中过多的用户将造成性能的迅速下降，时延的增加，从而导致低质量的语音呼叫。
主要为语音用户提供服务的子网的合适规模，取决于无线VoIP电话的工作方式以及用户打算使用哪些特性。如果是呼叫中心应用，可以将子网大小减少到更可管理的、更实际的规模(例如，每条子网255或127位用户)。取得成功的关键是无线设备以大约50毫秒或更短的漫游时间(包括认证和授权)，在园区内提供“真正的”子网内漫游功能的能力。
由于所有的用户不可能停留在同一条子网内，WLAN系统的架构必须非常有效地支持子网漫游。这种架构应当允许任意子网的用户在WLAN各处漫游，除非具体的IT策略在某些网络区域禁止接入。此外，WLAN系统应当在不引入新的路由协议(如移动IP)以及不需要改变有线骨干网就可在骨干网上传播所有的语音VLAN的条件下，实现子网漫游功能。
用户应当寻找一种可以保持现有骨干配置的系统，从而使你可在你认为合适的规模上添加语音子网。然后，确保它可以在用户漫游的地方，无论接入点连接在哪条子网上，都动态支持这些子网和服务质量信令。这样，无论数据流在何处进入有线网络，都可以实现完全的移动性。
WLAN交换机架构
Meru Networks公司Vaduvur Bharghavan表示，在数据网络中，为了减少广播数据流，一般建议将网络划分更小的子网。广播数据流被发送给局域网子网上的所有系统。当网络扩展时，这种作法降低了网络的性能，并且广播数据流将随着用户数量而增加。
广播数据包最常见的类型为地址解析协议(ARP)请求和NetBIOS。构成大部分广播内容的ARP (RFC 826)被终端系统用来确定向其发送IP包的另一个系统的MAC地址。
通常推荐的子网大小为254个主机。但是，这并不是一种硬性规定。可以根据所预期的广播数据流流量，选择更大或更小的子网规模。
一些WLAN交换机架构消除了这种划分更小的子网的需要，因为这些架构可智能地管理广播域，限制ARP请求等广播数据流，防止广播被传送给所有的主机。这对于无线系统尤其重要，因为空中的带宽是有限的。减少不必要传送的数据包数量对于提高网络性能非常重要。
当用户将无线网络划分为多条子网时，必须确保WLAN交换机和接入点可支持切换时间接近于零的接入点之间的切换以及整个网络中的子网漫游。这对于无线语音部署尤其至关重要，因为在无线语音部署中，不希望用户在四处走动，VoIP终端从一个接入点移动到另一个接入点时，谈话发生中断。大规模部署(2千个语音客户端)面临的问题在于：语音是一种比数据更苛求的应用。
在802.11中，人们都知道客户机决定何时、何处建立联系和切换，并且它们相互独立地做这些事。在像这种大规模弥漫性(pervasive)部署中，这会造成“乒乓球”效应，客户机将大量的时间用在从接入点到接入点的切换上，而不是用在传送和接收数据上。语音不能承受这种损失，否则呼叫变得差得让人无法接受。这是由于语音系统是数字采样的，一般每隔30毫秒采一次样。如果丢失一个数据包，信号就不能完全恢复，其结果是低劣的语音质量。在最差情况下，这种丢失可能造成掉线。在弥漫性部署中有几百个接入点，这意味着在一次语音通话过程中，VoIP终端可能在接入点之间切换许多次。如果接入点间的切换时间超过几毫秒，帮助台将被投诉电话机质量的呼叫所淹没。实际上，这是WLAN基础设施造成的。
上期我们谈到了基于WLAN系统架构和WLAN交换机架构，来建立WLAN语音子网，本期再介绍几种不同的设计思路。
移动性
无论无线应用是语音还是数据，子网的大小都不应当是一个移动性问题。移动性的关键是能够跟踪客户设备从接入点到接入点的移动，然后在不迫使用户使用新IP地址的条件下，相应地转发数据包。在一条子网中，这可以利用客户机MAC地址实现。但是这种方法不能扩展到一条子网之外，并且它还限制了管理人员有效管理网络的能力。
若要跨子网实现漫游，无线产品必须能够利用IP地址在3层上跟踪客户设备的移动。此外，基础设施还必须代表客户机执行一些基本的IP连接性功能，使现有IP基础设施支持客户机的移动性。解决这个问题的一种方法是采用代理移动IP(Mobile
IP)，但是这项技术配置起来十分复杂，需要修改路由。移动IP在网络发现和时序上出现问题，会造成持续数秒钟的中断，导致失去会话的持续性，从而最终损害WLAN语音应用。
另一种实现移动性的更好方法是利用一种不同的信令机制。在使用这种方法时，无线交换机负责跟踪漫游的客户机。通过利用LWAPP隧道以及边缘隧道技术，客户机IP地址的物理位置被隐蔽起来，使网络路由功能看不到。无论移动客户设备连接在网络哪个地方，无线交换机都假设客户机从未移动，从而实现无缝的移动性。无线交换机组可通过自动在交换机之间建立移动性隧道来保持跨多条子网的连接。
经验法则
子网大小的历史经验法则一直是一条子网上254个主机。这正是企业IP网的架构，在为企业提供无线语音或无线数据时不应当违反这项法则。过去，无线网络设计要求子网空间扁平化来弥补缺少子网间的漫游功能。但是，这种限制基本上已经被业界的许多厂商消除了。
在部署WLAN做出的架构上的选择也许是部署WLAN时最重要的。第一步决定将根据“胖”接入点架构还是WLAN交换机架构来做出。如果已经拥有一条基于胖接入点的WLAN，最佳的选择是将这些接入点聚合到不同的VLAN上。这些VLAN连接到一台可为胖接入点处理子网间漫游的WLAN交换机或专用设备上。目前有许多解决子网间移动性问题的专有方法，因此购买者需要小心。基于移动IP的系统至少是基于标准的，即使它们采用专有扩展，也还存在未来厂商之间实现互操作性的机会。
但是，如果这是第一次部署并且还没有部署任何接入点，那么，WLAN交换机架构最适于大型WLAN部署。WLAN交换机集中了安全、数据包处理和管理功能，并提供到协议栈所有层的可见性。因此，确保语音流在空中和网络中得到所需的优先级是只有WLAN交换机架构才能做到的事。
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