AC虚拟化技术在WLAN网络中的应用前景分析

2012-06-26刘晓力张彬

电信工程技术与标准化 2012年7期

刘晓力, 张彬

（中国移动通信集团设计院有限公司河北分公司，石家庄 050021）

1 引言

无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN)具有技术成熟、高带宽、低成本、易于部署等特点，通过在数据业务需求旺盛的区域部署WLAN，实现对2G/3G数据业务的分流，可大大降低无线宽带每比特成本，在全业务运营的背景下，WLAN网络受到国内各运营商的高度重视。作为中国移动 “GSM+TDSCDMA+TD-LTE+WLAN”四网协调发展和“无线+基站光缆延伸+IP+IMS”全业务网络发展策略的重要组成部分，WLAN是中移动继续保持无线领域优势、进入宽带市场和建设无线城市的经济有效方式，也是分流蜂窝网络数据流量、承载业务发展和支撑宽带接入的有效手段[1]，近年来成为网络建设的重点。中国电信2011年启动了“宽带中国翼动起来”活动，宣布“无线中国”计划，WLAN网络被赋予更高的历史使命，与3G网络共同承载移动互联网的数据流量。而中国联通将WLAN作为全业务运营下建立无线宽带差异化竞争优势的战略资源，促进宽带网络和移动网络发展，分流部分业务流量。

随着WLAN网络建设规模的不断扩大，网元数量急剧增加，而且WLAN设备厂家数量多，各家设备技术水平不一，网络维护困难、设备利用率低等问题日益突出。应用虚拟化技术可以从很大程度上解决这些问题。众所周知，在ICT领域通过虚拟化技术可以创建一个全局共享的资源池，从根本上摆脱烟囱式架构的约束，并能很好的解决空间、电源等工程实施方面的问题。总的来说，应用虚拟化技术可以提高资源利用率、降低管理成本、提高设备使用灵活性、提高安全性、提供更好的可扩展性等。下面就探讨一下在WLAN网络建设中如何应用虚拟化技术。

2 AC虚拟化技术在WLAN网络中的应用

2.1 WLAN组网结构

目前，运营商WLAN网络建设均采用瘦AP方式组网，网络的组成主要包括接入点AP、无线控制器AC和WLAN支撑系统[2]。其中，AP是WLAN业务网络的小型无线基站设备，完成WLAN设备的无线接入；AC实现AP连接、AP设备集中管理控制、AP管理地址的分配、WLAN用户安全控制、认证中心选择和连接，强制Portal等功能；WLAN支撑系统包括Portal/AAA认证服务器、网管及计费系统等。典型的WLAN组网方式如图1所示。

图1 WLAN组网图

2.2 AC设备虚拟化

由以上的分析可知，在瘦AP架构下，AC设备包含“无线控制”和“用户接入控制”两方面的功能，作为WLAN网络的核心控制设备，AC在整个网络中占有举足轻重的地位，如何高效、合理的部署AC设备在工程设计中备受关注。目前，在实际网络部署中存在以下几个问题：

(1)因CAPWAP协议具体实现方式不同，WLAN各厂家的AP只能与本厂家的AC进行通信，即有多少个厂家的AP就需要配置多少个厂家的AC。

(2)AC设备管理能力有限，目前最常见的是单台设备可管理4096个AP，但在实际工程中均按AC容量的70%进行设备配置。

(3)按照移动集团要求，AC设备的备份方式均为1+1热备，即网络中只有一半的AC设备在处理业务。

因此，随着网络建设规模的扩大，AC设备的数量急剧增长，给工程建设和网络运维都带来了很大的压力：一方面是对机房空间和电源系统提出了更高的要求；另一方面如此多的设备增加了网络维护的工作量；此外，目前一个AP只能连接一个固定的AC，每个热点的用户活跃程度不同会造成不同AC设备的忙闲状态有很大差异，设备利用率低。

图2 MSC Pool组网前后示意图

图3 AC Pool组网前后示意图

应用虚拟化技术，建立AC资源池，能够较好的解决这些问题。资源池的概念由来已久且在实际工程中已有应用[3]，图2是移动网络中MSC Pool组网的示意图。在传统的移动通信网络中，一个RNC/BSC只能与一个MSC相连；在MSC Pool组网中，一个RNC/BSC可以与多个MSC相连。采用MSC Pool技术可以优化网络资源、合理分配话务、保障网络安全、提高资源利用率。从网络结构上看，AP和AC之间的关系与RNC/BSC和MSC之间的关系是极其相似的。类比MSC Pool，在WLAN网络中利用虚拟化技术我们可以建立AC Pool，如图3所示。

AC组Pool前，AP和AC是一对一的控制关系；组Pool后，从AP侧看到的将是一个超大容量的AC，AP可以动态的选择AC Pool中的任意AC，突破了以往不能点到多点的连接限制，同时实现了资源共享。具体来讲，AC Pool组网具有以下优势。

2.2.1 AC即插即用，资源利用率高

组Pool前，增加一个AC时我们要考虑该AC要管理哪些区域的AP，组Pool后，AC被整个网络中的AP共用，WLAN无线网和核心网的扩容相对独立。AP根据AC负载情况动态选择AC，实现了负载均衡，提高了设备利用率。

2.2.2 IP地址分配更合理，避免浪费

目前WLAN网络中用户IP地址的分配一般是基于AC设备来做的，即事先为每个AC配置一个IP地址池，由AC具体为用户分配。由于AC数量多，这种分散式的地址分配方式首先从规划和管理上容易造成混乱，再者就是多个小的IP地址池利用率不均衡，会产生大量的地址碎片，使得IP地址利用率不高。AC组Pool之后，可以只规划一个大的IP地址池，由虚拟AC集中进行地址分配，既简化了IP地址的规划和管理又提高了IP地址的利用率。

2.2.3 网络的高可靠性

前面我们已经提到，作为WLAN关键管控设备，AC通常是1+1热备份，这样做虽然提高了AC的可靠性，但要部署大量的备机。AC组Pool后，一个“池区”中所有的AC之间都是互为备份的。如果其中任何一个发生了故障，它所服务的AP会由Pool中其他AC接管，实现真正意义上的自动、实时冗余安全保障，同时减少了备机数量，既节省投资又缓解了机房空间及电力资源紧张的问题。

2.2.4 运营维护方便，网络调整灵活

大量AC单独部署的话必然会给维护管理带来压力，例如AC配置数据的话需逐台登陆AC，工作量大、效率低。AC组Pool后“池区”中所以节点的数据制作和后期维护都比较简单，网管人员可以统一管理池区内的网元，能够有效提高效率，降低运维成本。此外，如果有网络结构调整或策略调整的需求，AC组Pool后实施起来更加方便、灵活。