谈WLAN的组网技术

2012-04-23范丽超

城市建设理论研究 2012年35期

关键词：系统结构概念

范丽超

摘要：本文就WLAN技术的概念、系统结构和组网方式进行了分析。

关键词： WLAN；概念；系统结构；组网技术

中图分类号：TP303文献标识码：A文章编号：

引言：

随着通信网络技术的快速发展，从传统的有线网络发展到了无线网络。WLAN技术是构建“无线宽带城市”的重要技术手段之一，是提升城市信息化水平的重要方法。对于固网运营商，WLAN是其宽带接入的延伸是拓展宽带品牌的有力武器。WLAN技术满足了人们移动数据通信的需要，释放出巨大的应用需求。

1.WLAN 技术的概念

无线局域网络（Wireless LocalArea Networks，WLAN）主要指基于 IEEE802.11 协议系列标准制定的一种以无线信道作传输媒介的计算机局域网，主要用来弥补有线局域网络的不足，达到网络延伸的目的。WLAN 使用工业、科学和医疗 (Industrial、Scientific、Medical，ISM) 无线电广播频段通信。

无线保真（WirelessFidelity，WIFI）是无线局域网联盟的一个商标，该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作，与标准本身实际上没有关系，但因为 WIFI 主要采用802.11b协议，因此人们逐渐习惯用WIFI来称呼802.11b协议。从包含关系上来说，，WIFI 是 WLAN 的一个标准，WIFI 包含于 WLAN 中，属于采用 WLAN 协议中的一项新技术。

无线局域网鉴别和保密基础结构（Wireless LAN Authentication and PrivacyInfrastructure，WAPI）是 WLAN 中的一种传输协议，是我国的无线局域网安全强制性标准。

2. WLAN的结构

在无线局域网中，数据处理中心与子网为超视距数据传输模式，子网内节点间为视距数据传输模式。各个前端处理节点为独立工作平台，数据处理中心与各个工作平台之间无直接通路，它们之间的通路必须经过子网中心的中继实现。考虑到系统整体成本和用户需求，在系统集成时，子网中心采用两种可选机制来实现微中心处理系统。

2.1使用与前端节点相同结构的微处理器控制主板作为Piconet的一个微中心管理节点，其余节点处于该监管中心机制下工作，从而构成一个星型局域网络。在这种结构中，系统将获取如下优点：

①子网事务量较少。

②系统监管软件编程难度有所降低。

③子网没有大量的非计算行为系统开销。

缺点：

①子网监管中心故障将引发子网全局崩溃。

②子网监管中心在大部分时间处于空闲状态，子网资源不能得以充分利用。

③子网监管中心由谁来裁决其错误行为并对它的实施命令进行有效监督。

④子网内有回应消息网络风暴嫌疑。

⑤子网故障定位难度大。

⑥前端节点任务终止可信任度低。

从系统可靠性和容错技术角度出发，星型结构的使用有一些限制，但从目前微电子技术的发展和应用角度上看，系统可靠性和安全性主要问题应该是出现在软件结构设计的合理性上。所以在一般非严格容错技术定义下，星型结构还是得到广泛应用。但从系统的先进性上讲，这种星型结构与传统应用技术被紧密捆绑。

2.2前端节点为微控制器主板的动态自适应组网结构

系统将每个子网内的所有前端节点通过网内传输协议组成一个自适应选举结构，子网监管中心是经过子网前端节点的内部控制算法，临时决策某个前端节点作为当前时段上的子网监管中心，并担负当前时段的子网内部系统可靠性监管、消息广播鉴权等内部工作。由于在运行过程中，各个子网监管中心只是一个临时时段的管理者，因此整个子网系统内部的可靠性是分摊在子网系统内部的所有前端节点上。若每个前端节点故障率按10-7计算，每个子网系统内部节点数平均按6个计算，则子网系统崩溃率是10-42，这是一个小概率事件。采用动态自适应组网结构后，系统将获得如下优点：

①子网中心机制非唯一性，系统MTTF得到提高。

②系统局部性故障被有效地屏蔽在微区域内，不会在整个系统中蔓延。

③表决机制动态跟踪，系统故障定位准确，实时实施在、离线维护。

④系统没有设置专用子网监管中心，系统资源可以得到最大充分使用。

⑤系统具备自动退化和自恢复能力。

缺点：

①系统网络事务量增加，系统硬实时性能否保证受到质疑。

②系统监管软件复杂化使软件可靠性降低。

3.WLAN组网技术

3.1分布式组网技术

目前 WLAN 组网一般有两种方式，即 Fat AP 和 Fit AP（胖 AP 和瘦 AP 方案）。FatAP 是传统的 WLAN 组网方式，属于分布式组网，AP 本身承担了认证终结、漫游切换、动态密钥产生等复杂功能，相对来说 AP 的功能较重因此称为 Fat AP。电信运营商在WLAN 组网初期一般采用 Fat AP，可以实现业务的快速部署。

Fat AP 组网方式比较简单，只需要在接入层添加 AP 设备即可，通过 ADSL 或以太网专线接入到宽带接入服务器（Broadband Access Server/ Broadband Remote AccessServer，BAS/BRAS），再由 BAS 接入到城域网。无线用户一般采用以太网上的点对点协议（Point-to-Point Protocol over Ethernet，PPPoE）或 WEB Portal 认证接入网络，BAS作为无线用户的认证点。为了便于管理热点地区的 AP 设备，需要对这些 AP 分配固定的 IP 地址，然后采用通用的管理平台通过 SNMP 标准协议对热点地区 AP 统一管理。

Fat AP 初期投入少见效快，但 AP 本身储存了大量的网络和安全的配置，包括加密的钥匙，认证报文终结等，每台 AP 都要单独进行配置，较费时费力。Fat AP 一般用于小规模组网，随着网络规模的扩大，原有 WLAN 网管会渐渐无法满足大量 AP 的维护管理和升级需要。

3.2集中式组网技术

3.2.1 技术特点和网络结构

Fit AP 又称为 Thin AP，是近年新兴的一种集中式 WLAN 组网模式。AP 设备只保留传统 AP 天线、802.11 协议等底层功能，故称为“瘦 AP”。而将传统技术中 AP 的网络层及以上的功能如加密、数据转发、移动性管理、用户管理等全部集中到 AC（无线控制器）。并且与 Fat AP 组网方式相比 AC 增加了新的功能，如：瘦 AP 的统一网管、AP 间自适应、无线安全管理、RF 监测、无缝漫游以及服务质量（Quality of Service，QoS）保证等。AP 与 AC 之间通过隧道方式进行通信，之间可以跨越 L2、L3 网络甚至广域网进行连接，减少了单个 AP 的负担，提高了整网的工作效率。同时由于 Fit AP 方案集中式管理的特点，可以通过升级 AC 的软件版本方便地实现丰富的业务功能扩展。

3.2.2 工作原理

在 Fit AP 的组网架构下，由无线控制器作为网管的代理负责对整个热点地区无线接入点 AP 的管理，BAS 负责无线用户的认证和接入控制，当采用 PPPoE 认证时，客户的 PPPoE 认证报文终结在 BAS 设备上。具体工作过程如下：

第一步，瘦 AP 获得 IP 地址及 AC 地址。

AP 加电并获得 IP 地址；

AP 查找 AC 地址；

第二步，AP 发现 AC 并与 AC 建立隧道。

AP 与 AC 建立加密隧道（各厂家使用的隧道协议不一样）；

AP 从 AC 下载相应的配置文件，完成自身配置；

第三步，AP 正常工作。

通过加密隧道，AP 将用户数据通过隧道传送到 AC，由 AC 集中转发；

AP 的管理由 AP 网管通过 AC 集中管理；

场点虚拟局域网（Virtual LocalArea Network，VLAN）由 AC 发起终结于 BRAS；