多运营商WLAN共建共享解决方案

2013-10-10王长伟陈秋宁江西省邮电规划设计院有限公司南昌市330000

江西通信科技 2013年4期

王长伟陈秋宁江西省邮电规划设计院有限公司南昌市 330000

0、前言

随着移动终端（如笔记本电脑、平板电脑、智能手机等）的快速渗透，以及移动数据通信业务的需求持续增长，WLAN无线局域网作为高速、廉价的移动数据通信业务承载网络，在运营商的网络布局中占有的地位日益重要。

WLAN无线局域网的建设通常需要在建筑物内布放馈线、网线、天线等设备，需要占用建筑物的槽道资源，若多家运营商同时对同一建筑物进行网络覆盖建设，需要多套室内分布系统，占用建筑物的槽道资源更多，往往出现槽道资源不满足需求的情形。

更为严重的是：WLAN使用ISM频段，是国家保留给工业、科学研究以及微波医疗方面的应用。这些频段无需许可证即可应用，只需要遵守一定的发射功率（低于1W）即可。因此无线局域网（IEEE 802.11b/IEEE 802.11g），蓝牙，ZigBee等无线网络均可工作在2.4GHz频段上。这意味着如果多家运营商在同一栋建筑物内同时部署WLAN，将互相干扰，降低网络传输速率，严重时导致网络不可用。

本文提出的“多SSID方案”，很好地解决了各运营商之间的WLAN共建共享要求，确保WLAN的可用性。

1、多WLAN共存时的相互干扰

WLAN在2.4GHz频段划分为13个子信道，每个子信道的带宽为22MHz，相邻子信道之间的频率是有部分重叠的，如下图所示：

图1 WLAN 2.4GHz频段子信道划分

为保证多信道无干扰地同时工作，各信道中心频率间隔必须大于25MHz。因此，在13个信道中只有5组不重叠信道：1/6/11、2/7/12、3/8/13、4/9、5/10,最多可以支持3组3个不重叠信道同时工作，通过空间隔离可以实现最佳频点分配方案的空间复用。

图2 1/6/11信道空间复用示意图

当多运营商在相同区域部署WLAN时，为保证自身网络的连续覆盖和可用性，必然选取一组不重叠信道进行空间复用，如上图2所示，但是运营商之间的信道必然出现重叠，从而导致WLAN吞吐量下降。下图是2个AP信道间隔分别为0～5时的总吞吐量曲线：

图3 信道间隔与总吞吐量关系（2个AP）

一旦在部署了多个WLAN的区域出现了干扰导致用户体验下降的情况，运营商通常只能采取以加大发射功率为代表的优化自身网络参数的方法，通过压制其他运营商信号来保证自身用户的接入，这样一来，就导致了一种恶性循环，最终的结果就是无论谁的用户都只能发现网络，却无法实际接入，网络几乎丧失了可用性。目前已经在相当多的公共建筑内出现了这种情形，例如：南昌的昌北机场。

2、多SSID 方式

SSID是Service Set Identifier的缩写，意思是：服务集标识。多SSID技术可以将一个无线局域网分为几个需要不同身份验证的子网络，每一个子网络都需要独立的身份验证，只有通过身份验证的用户才可以进入相应的子网络，防止未被授权的用户进入本网络。

“多SSID方案”即多家运营商将各自的网络连接到同一套WLAN室内信号覆盖系统上，统一规划分配WLAN发射频率。该室内信号覆盖系统以不同的标识（SSID）区分各运营商（如CMCC，ChinaNet，ChinaUnicom等），并同时发射多家运营商的WLAN信号供用户选择使用。通过这种方式，避免重复建设，减少资源损耗，同时控制无线频率干扰，各运营商的用户均无需改变使用习惯即可体验高速移动数据业务。

多SSID方式仅仅是网络标识不同，用户仍然使用的同一个AP的同一个信道，空口容量并未因为SSID的增加而增加，因此用户预测阶段必须将所有运营商的用户数一并计算在内，相应地必须加密AP的布放密度。

3、多SSID共建共享

多家运营商在大型建筑进行WLAN无线局域网建设时，为了保证WLAN网络的可用性，可以采用共同建设一套包括AC在内的WLAN物理网络设施。运营商之间在后端通过VLAN来区分，在AP上配置所有运营商的SSID，并对用户进行广播，用户的连接上行对应到各自运营商的VLAN，各运营商SSID对应的VLAN在自己的BRAS上终结，并通过返迁终端查看、控制AC。当用户选择了某个运营商的SSID时，进入相应运营商互联网，使用该运营商设置的认证策略。通过设置SSID与VLAN的对应，可以实现一网多用，节约投资和维护成本，极大地提高了WLAN网络的可用性。

多运营商WLAN网多SSID方案可以采用如下两种方式实现：

方案一：利用其中一家运营商现有城域网大容量AC集中控制AP，AP业务流量集中转发和分散转发结合方式，其他运营商的业务流量接入各自城域网，采用分散转发方式。网络结构如下图所示：

图4 使用一家城域网AC方案

方案二：设置共建共享专用的、容量合适的AC，集中控制AP，AP业务流量分散转发至各运营商网络。

图5 部署专用AC方案

4、方案比较

方案一的优点主要有两点：其一是利用运营商现有AC，投资成本较低；其二是可以采用“谁建设，谁维护”的原则，纳入运营商原有维护体系；该方案的缺点就是管理权限不便，如其他运营商需要查看在线用户信息，而AC上又存在运营商部署的其他热点AP时，不便提供相关权限。

方案二的优点是管理权限方便共享，AC为共建共享专用，各运营商均可随时登陆查看在线用户信息，若有其他共建的WLAN，也可通过城域网或者长途链路接入该AC；缺点是需新增AC，投资成本稍高，新增AC的固定资产划分困难。此外，共建共享的AC以及AP的维护职责划分也困难，可以采取第三方外包方式。

考虑到越来越多的新建大型公共场所需要采用共建共享方式实现网络覆盖，同时为方便后期维护管理，建议优先选择方案二部署专用AC，后期再有相应的共建共享WLAN系统均可接入此AC，一次投入，重复使用。

5、多SSID对WLAN网络影响分析

5.1 同频干扰分析

目前WLAN网络中都采用的“瘦AP+AC”的组网模式，在这种组网模式下，单个AP开启多个SSID，使用相同信道，不产生干扰的前提是此AP是单无线模块的，因为单无线模块的AP只能设置1个信道，在该模块上开启的多个SSID都会在同一个信道内。现网中大部分型号的AP均为单无线模块的，即在这些AP上配置的多SSID均为从同一个无线模块上广播出来的，因此不会产生同频干扰。

5.2 网络带宽影响分析

多SSID一般是用于业务分离，一个物理网卡同时只能工作在一个channel上，AP提供的VAP功能，只是让物理网卡可以发送多个不同SSID的beacon，提供多个无线网络的功能，这几个SSID要平分这个channel的速率。

一般AC使用时分机制分配单模块AP上的SSID所接受的数据包，所以，无论AP上开启多少个SSID，AP上总的容量是固定的。例如，单AP开启单SSID的情况下有12个用户接入，那么在此最佳用户数下满载运行的AP分给每个用户的带宽为2Mbps；若单AP开启双SSID的情况下，如有6个用户接入SSID1，另外有6个用户接入SSID2，那么同样的每个用户的带宽也为2Mbps。

因此，多SSID只是平分了单个AP在同一channel上的速率，而不会增加带宽，也不会减少带宽。