硕士学位论文-WLAN组网和数据转发的研究.pdf

密级：保密期限： 姥孪却童大莘 工程硕士研究生学位论文 题目： 差王亚坠趔组圆塑 数握整发友式数硒究 学 号： q 量g q z 2 2 姓名：霍登拴 专业领域：电王皇通篮王程 导师：堑浩 学 院： 继缝塾直堂院 2 0 1 0 年0 5 月0 6 日 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 煮戤拟 日期：立! 止! 三 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在 校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留并向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校 可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段 保存、汇编学位论文。 本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：寝取垫日期：型 导师签名： 堑基 日期：竺上 摘要 “无线城市“ 的浪潮开始波及中国大陆，已有十二个城市明确了 无线城市计划，而“无线城市”的设计逐步与正在发展的w l a n 相 结合，采用3 g + w l a n 的组网模式。同时随着政策的松动，各大运 营商的w l a n 建设规模不断扩大，也带来了w l a n 建设、维护、优 化中的一些问题。 2 0 0 9 年浙江移动开始启动大规模的w l a n 热点建设项目，并采 用了瘦a p 的组网模式。为尽快探索瘦a p 架构的w l a n 组网模式， 提高对w l a n 技术的研究水平，确保网络质量，减少对现有网络的 影响，省公司发起了多个w l a n 的课题研究项目。其中，w l a n 数 据集中转发和本地转发的研究项目主要研究各种场景的组网模式下 两种转发方式的优缺点以及对a c 的性能和现有网络的影响，该研究 项目对实际的组网过程中的网络配置具有指导性意义。 论文从研究的背景和目的出发，首先结合w l a n 技术的演进过 程重点阐述了瘦a p 架构下的数据集中转发与本地转发的技术原理、 对比分析和实现方法，同时对本次研究的对象大唐电信的a c 、a p 进行了介绍；其次从理论上分析了不同场景下集中转发和本地转发对 a c 性能和现有网络的影响；然后制定了性能测试方案并组织针对不 同场景的性能测试；最后通过对测试数据的分析，总结出各种场景下 比较合理的转发方式，用于指导实际组网的数据配置。 通过本次研究，从理论和实践两个层面对w l a n 数据集中转发 和本地转发的技术原理，以及各种场景下两种转发方式对a c 性能和 现有网络的影响进行了深入的研究，对全省乃至全国w l a n 网络的 建设和维护具有深远的指导意义，同时项目已准备参加浙江移动科技 创新评选大赛。 关键词：w l a na ca p 集中转发本地转发 摘要 r e s e a r c ho nt h en e t w o r k i n ga n df o r w r a r d i n g t e c h n o l o g i e si nw l a n a b s t r a c t ”w i r e l e s sc i t y ”b e g a nt os p r e a dt h ew a v eo fm 削a n dc h i n a , a n da l t o g e t h e r12 c i t i e sh a v ec o n f i r m e dt h ew i r e l e s sc i t ys c h e m e , a n dt h e ”w i r e l e s sc i t y ”i nt h ed e s i g n p h a s ea n dt h ed e v e l o p m e n to fw l a n i st h ec o m b i n a t i o no fn e t w o r k i n gw i t h3 g + w l a nm o d e a st h em a j o rc a r r i e r sh a v e b e e ne x p a n d i n gw l a nc o n s t r u c t i o n ，s o m e w l a np r o b l e m ss u c ha sc o n s t r u c t i o n , m a i n t e n a n c e ，o p t i m i z a t i o na r eb r o u g h ta b o u t i n2 0 0 9z h e j i a n gm o b i l es t a r t e dal a r g e s c a l ew l a nh o ts p o t sc o n s t r u c t i o n p r o j e c t s ，u s i n gt h ef i ta pm o d en e t w o r k i n g z h e j i a n gm o b i l el a u n c h e dan u m b e ro f w l a nr e s e a r c hp r o j e c t si no r d e rt oe x p o r et h ew l a nn e t w o r km o d e l ，i m p r o v et h e r e s e a r c ho nw l a nt e c h n o l o g y , e n s u r et h en e t w o r kq u a l i t ya n dr e d u c et h ei m p a c to n e x i s t i n gn e t w o r k s t h ep r o j e c ti nw l a n f o u s e so nd a t at r a n s m i s s i o nm o d e si n c l u d i n g c e n t r a l i z e d f o r w a r d i n g a n dl o c a l f o r w a r d i n g r e s e a r c h o n a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e so ft w om o d e s ，a cp e r f o r m a n c ea n dt h ei n f l u e n c eo nt h ee x i s t i n g n e t w o r k si nt h ev a r i o u ss c e n a r i o u sa r en e e d e d t h er e s u l t so ft h ep r o j e c tw i l lb et h e g u i d a n c et ot h en e t w o r k i n gc o n f i g u r a t i o n f i r s t l y , t h et h e s i sp r e s e n t st h ee v o l u t i o no fw l a nt e c h n o l o g yf o c u s i n go nt h e t e c h n i c a lp r i n c i p l e so ft h ed a t ac e n t r a l i z e df o r w a r d i n ga n dt h el o c a lf o r w a r d i n gi nt h e f i ta pa n dt h ec o m p a r a t i v ea n a l y s i sa n dt h ei m p l e m e n t a t i o nm e t h o r d ，c h o o s i n ga c ， a po fd a t a n gt e l e c o mf i t st h eo b j e c t so ft h i sr e s e a r c h s e c o n d l y , f r o mt h et h e o r e t i c a l a n a l y s i so fd i f f e r e n ts c e n a r i o s ，e s p e c i a l l yf o c u s i n go nt h ea cc e n t r a l i z e df o r w a r d i n g a n dt h el o c a l f o r w a r d i n gp e r f o r m a n c ea n dt h ei m p a c t o f e x i s t i n gn e t w o r k s ， p e r f o r m a n c et e s t i n gp r o g r a m si nd i f f e r e n tt e s ts c e n a r i o sa r eg i v e n f i n a l l y , t h et e s t d a t aa n a l y s i sa r es u m m a r i z e di nt h ev a r i o u ss c e n a r i o st og u i d et h ea c t u a ln e t w o r k c o n f i g u r a t i o n r e s e a r c hr e s u l t so nl e v e l so ft h e o r ya n dp r a c t i c ef o c u s i n go nt h ew l a nd a t a f o r w a r d i n gm o d ea n di m p a c to nt h ea cp e r f o r m a n c eo fe x i s t i n gn e t w o r ki nv a r i o u s i i 摘要 s c e n a r i o sa lep r o v i d e dt ot h ew l a nn e t w o r kc o n s t r u c t i o na n dm a i n t e n a n c e t h e p r o j e c t h a sb e e n p r e p a r e d t o p a r t i c i p a t e i n c o m p e t i t i o n o fz h e j i a n gm o b i l e t e c h n o l o g yi n n o v a t i o na w a r d k e yw o r d s ：w l a n ，a c ，a p , c e n t r a l i z e df o r w a r d i n g , l o c a lf o r w a r d i n g 目录 目录 目录 第一章 绪论一1 1 1 背j 嚣1 1 1 1课题研究背景1 1 1 2 w l a n 的研究热点3 1 1 3本课题的研究价值4 1 2 论文的主要研究工作4 1 3 主要研究成果5 1 4 论文的组织结构6 第二章w l a n 相关技术研究7 2 1w l a n 及其技术演进7 2 2w l a n 的组网架构8 2 2 1 传统的无线网络解决方案。8 2 2 2 基于无线控制器的瘦a p 解决方案l o 2 2 3 两种组网架构的对比l l 2 3 数据转发方式1 5 2 3 1 集中转发和本地转发。1 5 2 3 2 两种转发方式的技术对比。1 5 2 3 3 两种转发方式下的数据流向15 2 4 ( 1 廿w a p 1 7 第三章w i ，a n 组网及两种转发方式的研究。1 8 3 1 两种转发方式对a c 性能影响的分析l8 3 1 1 集中转发对a c 性能影响的分析1 8 3 1 2 本地转发对a c 性能影响的分析1 9 3 2w i ，a n 组网方式2 l 3 2 1 组网方式一：a c 集中布放、兼具b r a s 功能2 1 3 2 2 组网方式二：a c 集中布放、不兼b r a s 功能2 3 3 2 3 组网方式三：a c 分布布放、兼具b r a s 功能2 6 3 2 4 组网方式四：a c 分布布放、不兼b r a s 功能2 9 第四章两种转发方式下的性能测试及研究3 2 i v 目录 4 1 测试方案3 2 4 1 1测试目的3 2 4 1 2测试方案3 2 4 1 3 测试设备3 4 4 1 4 测试仪表3 6 4 2a c 兼b r a s 情况下，两种转发方式对a c 性能影响的测试结果3 8 4 2 1 模拟环境组网3 8 4 2 2 集中转发和本地转发的数据流向分析3 8 4 2 3 测试结果分析4 0 4 2 4d 、结4 2 4 3a c 与b r a s 分设情况下，两种转发方式对a c 性能影响的测试结果4 3 4 3 1 模拟环境组网4 3 4 3 2 集中转发和本地转发的数据流向分析。4 4 4 3 3 测试结果分析4 5 4 3 4 ，j 、结4 8 4 4 测试结论。4 8 第五章结束语4 9 5 1 论文工作总结4 9 5 2 进一步的研究工作4 9 缩略语 5 0 参考文献。5l 致谢 一。5 2 v 1 1 背景 1 1 1 课题研究背景 当今世界主流的运营商，都采用3 g 2 g + w l a n 作为全业务运营的主要模式。 英国电信和法国电信都采用了3 g + w l a n 的无线宽带接入模式，提供覆盖范围 更广、带宽更高的数据业务；日本n t t 、美国v e r i z o n 等运营商也在实施w i f i 与移动网络、企业局域网的融合。正是基于这些国外经验，国内运营商从全业务 运营的伊始，就将3 g + w l a n 摆在了首位。目前，国内三大运营商3 g 建设渐入 高潮，全业务牌照在手，运营商在各领域纷纷展开搏杀。3 g 建设的较高成本、 频谱资源和覆盖不足等因素使w l a n 成为运营商的坚定选择，纷纷展开w l a n 集采。中国移动正进行集团主导的带量采购；中国电信则把权利充分赋予地方分 公司，采取统谈分购策略；中国联通也正摩拳擦掌，近期将全面开始集采行动。 w l a n 目前在我国正迎来高速的黄金发展期。 对于中国移动而言，t d s c d m a 的发展，不仅仅是一种业务，而更多的是 一种使命将国产3 g 标准推向国际，t d s c d m a + w l 埘能够帮助中国移动 弥补在固网业务方面的不足。在2 0 0 8 年启动全业务运营以前，中国移动仅在一 些热点地区使用w l a n 覆盖；但在取得全业务牌照后，中国移动更加重视w l a n 的部署。数据业务的需求正不断增大，而t d 产业链相对不完善，网络覆盖目前 相对不足，因此不能完全满足承载数据业务的需求。w l a n 的移动性比较低， 但带宽较高，特别是8 0 2 1 l n 被接受为新的标准后，可以提供更高的带宽，因此， 在中国移动看来，w l a n 和t d 是一种相辅相成、互为补充的关系。 尽管w l a n 在q o s 保证、安全性方面还存在诸多挑战，但w l a n 仍将起 到积极的作用。即便在中国移动部署l t e 以后，w l a n 也仍将存在应用的空间。 l t e 可用于承载高移动性、高带宽的业务，而w l a n 可用于承载低移动性、高 带宽的业务，因此二者仍可用于不同层面的细分领域进行承载。 w l a n 和3 g 的融合组网近期成为中国移动的一个主要关注点，中国移动设 计院目前正参与到w l a n 的采购和建设方案、网络发展规划以及详细的组网方 案实施等。实际上，中国移动在2 0 0 8 年奥运期间便已经大规模应用了w l a n 方 第1 页共5 2 页 北京邮电大学学位论文第一章绪论 案。 对于中国电信而言，c d m a 是其布局移动业务的重要筹码，而通过 “c d m a + w l a n “ ，中国电信能够在保持其在固网方面的优势基础上，进一步巩 固其在家庭市场的领先地位。早在2 0 0 9 中国w l a n 无线局域网论坛上，中国电 信广州研究院网络发展研究部技术总监叶银法公布了中电信3 g + w l a n 混合组 网策略，他强调：3 g 和w l a n 在业务提供能力和网络覆盖上具有很强的互补性， w l a n 将作为3 g 网络的补充，特别是在室内的场景下，w l a n 可以做有效的 数据分流，节省运营商室内覆盖的投资。中国电信将以分层结构进行3 g + w l a n 的混合组网。3 g 网络提供中高速数据业务，w l a n 在局部范围内提供高速数据 接入，以疏导热点的数据流量，提升网络质量，改善用户体验。 以发展较好的江西电信为例，江西电信将w l a n 定位为e v d o 1 x 全面覆 盖的热点补充。目前，江西电信1 x 网络已经完成了全网覆盖，县以上和部分发 达乡镇完成e v d o 覆盖，而w l a n 已经建设3 0 0 0 多个热点，基本覆盖三星级 酒店，6 0 多所学校覆盖达到了5 0 。但相比国外的同级网络，w l a n 的建设数 量和规模都相对较小，处在网络建设和运营的初期。 对于中国联通而言，3 g 发牌使其获得了目前全球最为成熟的3 g 制式，同 时，电信重组也帮助他们获得了中国网通在北方市场的庞大固网业务。消息人士 表示，中国联通的发展思路非常清晰，首要问题是如何发挥w c d m a 的优势， 在w c d m a 网络与业务完善之后，中国联通w l a n 方面将会快速开展起来。2 0 1 0 年4 月2 9 日消息，在电信移动紧锣密鼓发展“c d m a + w l 蝌“ 与 “t d s c d m a + w 州“ 战略之际，沉默已久的中国联通终于按耐不住，其 “w c d m a + w l a n 开始秘密部署。近日，有消息人士透露，中国联通 “w c d m a + w l a n 战略已提上日程，不久之后，中国联通新战略将全方位展 开。 除各大运营商开始大力建设w l a n 网络外，“无线城市“ 作为城市信息化和 现代化的一项基础设施也被各地政府提上议程。自2 0 0 4 年7 月美国费城首次提 出建设基于w i f i8 0 2 1 l b 标准的m e s h 网络( 也叫“无线费城计划”) 后，这股“无 线城市“ 建设浪潮开始席卷全球，截至2 0 0 6 年1 2 月已有4 0 0 多个城市开始或计 划建设无线宽带城域网以满足公共接入、公共安全和公共服务的需要，而现在这 一数量已经达到6 0 0 个。如今，“无线城市“ 这股浪潮也开始波及中国大陆，北 京、天津、上海、广州等城市均开始考虑建设类似项目。天津市政府将在滨海新 区率先建设无线宽带覆盖网络，在无线城市建设方面“先试先行“ 。而上海的建 设规划将从嘉定新城开始，着眼于市政服务，采用无线宽带网络进行新城城区全 覆盖，以无所不在的综合无线信息网络平台支撑公共安全、城市管理、应急联动、 第2 页共5 2 页 北京邮电大学学位论文第一章绪论 公共服务、商务旅游、生活学习等信息化应用。我国大陆已经有十二大城市明确 了无线城市计划，而且还有更多城市计划实施“无线城市计划。 可见w l a n 网络建设已经成为各大运营商网络建设和各地政府市政建设的 重要组成部分，同时也带来了w l a n 网络建设、组网方式、质量优化等一系列 问题的探讨了研究。 1 1 2 札a n 的研究热点 w l a n 是2 0 世纪9 0 年代计算机与无线通信技术相结合的产物，它使用无 线信道来接入网络，为通信的移动化，个人化和多媒体应用提供了潜在的手段， 并成为宽带接入的有效手段之一。随着w l a n 应用规模的不断扩大和相关技术 的不断发展，如何建立一个网络质量高、可管理性强、安全可靠的w l a n 网络 成为w l a n 技术的研究热点。 为提高w l a n 网络的可管理性，w l a n 的组网架构的逐渐从传统的f a t a p 模式转变成无线控制器( a c ) + f i ta p 的模式。传统的f a ta p 组网架构面临 着诸多问题：必须对每个a p 分别进行管理；不能在整个系统内查看到网络可能 会受到的攻击与干扰，从而影响了其负载均衡能力等等。随着市场对无线网络需 求的不断扩大，加上传统的无线局域网缺乏统一的管理措施从而难以制定有效的 接入和安全策略等局限性。一些高级企业用户尤其是运营商对新一代的无线网络 提出了新的特征要求，以无线控制器+ f i ta p 的集中式管理架构应运而生。这种 架构通过集中式管理来简化a p ，在此架构中无线控制器替代了原来二层交换机 的位置，f i t a p 取代了原有的f a t a p 。通过这种方式就可以在整个网络范围内 把安全性、移动性、q o s 和其他特性集中起来进行管理。 无线控制器+ f t ia p 解决方案是一项突破性的技术，这种解决方案在无线基 础设施中引入了集中控制、可扩展架构、基于用户的管理和安全策略实施等功能， 使得部署大规模、性价比高、安全性强的可运营无线网络成为可能。h 3 c 、c i s c o 、 n e t g e a t 、m o t o r o l a 等公司已经提出无线控制器+ f i t a p 方案并生产出相应 的设备，同时也制定了由传统的f a t a p 通过升级为f i t a p 的方法。f i t a p 帮助 管理员实现了更加灵活地安装与应用，同时a p 的数据吞吐率、无线信号的覆盖 强度以及a p 的稳定性测试也达到了令人满意的结果。因此，无线控制器+ f i t a p 方案逐渐成为各大运营商大型w l a n 组网的首先。 无线控制器+ f i ta p 架构的实际实现中，在数据转发方式上有两种不同的 实现方式，一种为集中转发，一种为本地转发。 在集中转发方式中，a p 和a c 会构建一个数据隧道，所有用户业务数据通 过数据隧道传送到a c 处，由a c 统一处理和转发。这个数据隧道中，传输二层 第3 页共5 2 页 北京邮电大学学位论文第一章绪论 数据，所以即使a p 和a c 间为三层网络，但是从逻辑上看，用户到a c 还是二 层结构，所有用户的数据都汇聚到a c 上再进行转发。 在本地转发方式下，无线用户的数据流量是直接由a p 本地进行处理，等同 于胖a p 对用户流量的处理方式，但此时a p 还是通过a c 进行集中的控制和管 理。在本地转发时，a c 只和a p 间建立控制通道，但不会建立数据隧道，用户 数据由a p 处理和转发。此时可以把a c 看作是一个采用c a p w a p 协议的a p 网 管服务器，a c 只负责a p 的配置管理。本地转发模式的优势在于当无线用户数 据流量较大时，避免a c 成为网络性能的瓶颈。 由上可见，随着w l a n 技术的发展，无线控制器+ f i t a p 的组网架构应运 而生，同时在数据转发方式上产生了集中转发和本地转发两种不同的方式。而各 种实际场景下的f i ta p 如何组网以及两种转发方式对a c 的性能影响如何也逐 渐成为w l a n 技术研究中的一个热点问题。 1 1 3 本课题的研究价值 2 0 0 9 年浙江移动启动了大规模的w l a n 热点建设工程，并首次采用了瘦 a p 架构的组网模式。同时由于缺乏大规模建设w l a n 以及网络组网的实践经 验，省公司启动了多个w l a n 课题的研究，主要包括t d + g + w 的融合、数据 集中转发和本地转发、w o c 、多a p 合路、w l a n 网中采用私有i p 的可行性研 究、m e s h 组网、p o e 等课题研究项目。 以积极探索w l a n 的相关技术、提高技术水平、结合现有网络制定合理的 组网方案、正确配置转发方式、提升网络质量为目的，选择了数据集中转发和 本地转发的研究课题并进行了适当的扩展，重点对瘦a p 架构在各种场景下的 组网模式和两种转发模式对a c 的影响进行了研究，为后续各种场景下w l a n 的组网提供和转发模式的配置提供依据。 1 2 论文的主要研究工作 本文以大唐电信的瘦a p 架构的w l a n 系统为主要研究对象，结合w l a n 网络建设和演进的趋势，研究各种场景下w l a n 的组网模式和两种转发方式以 及两种转发方式对w l a n a c 设备性能影响，并以此为论文的项目实践基础。 通过对各种场景下瘦a p 架构的w l a n 组网方式及两种转发方式的研究，并 针对各种场景的组网模式下集中转发和本地转发的数据流向进行分析，首先从理 第4 页共5 2 页 北京邮电大学学位论文第一章绪论 论上研究在各种组网模式下集中转发和本地转发对a c 的性能进行研究，再通过 模拟环境的测试进行验证，最终得出在各种组网模式下两种转发方式对a c 性能 的影响，以指导w l a n 网络建设和优化配置。同时通过整个项目的研究，深入 学习w l a n 网络的相关知识，掌握各种有效的w l a n 、数据网络性能测试手段， 提高w l a n 维护和优化技能。 本文是在上述学习、研究、分析、测试验证的基础上，结合个人的工作体会， 并参考了一些相关技术资料，然后进行了认真的分析与总结后撰写完成的。 作者的主要工作包括：背景研究和意义分析、无线控制器+ f i t a p 架构的组 网研究，数据集中转发和本地转发的理论研究、对a c 性能影响的理论分析、探 索验证测试方案、组织测试环境并进行测试、对测试结果进行分析和总结等。 1 3 主要研究成果 通过不同场景下w l a n 组网方式以及两种转发方式的业务数据流向分析， 并对两种转发方式对a c 性能影响的理论分析和实际测试验证发现：集中转发由 于需要a c 集中处理用户的业务数据流量，并需要a c 对业务数据进行加、解封 装操作等，相比较本地转发对a c 的压力较大，相应的网络性能也比较低，但用 户的访问策略管理、安全性等方面的功能比较完善。而本地转发在a c 不兼b r a s 时，业务流量无需经过a c ，因此对a c 的性能要求较低，可以更好的提高网络 性能；在a c 兼具b r a s 功能时，业务数据仍需流经a c ，但相比集中转发，a c 不需要对业务数据进行加、解封装操作，因此对a c 的性能要求低于集中转发方 式，但高于a c 不兼b r a s 时的本地转发方式。 在w l a n 组网过程中，首先应该根据现有的网络状况，采用合理的组网方 案进行w l a n 组网，再根据业务功能需求以及网络负荷情况选择合适的数据转 发方式。在注重功能的场合，对于需要集中转发处理的业务( 比如三层漫游等) 时必须采用集中转发方式，集中转发能更好的适应无线网络发展；而在w l a n 网络流量大，a c 性能负荷大的情况下，采用本地转发方式可以降低a c 的负荷， 提高网络性能。 第5 页共5 2 页 北京邮电大学学位论文 第一章绪论 1 4 论文的组织结构 本文共分五章，第一章是引言，介绍本文的研究背景、现实意义以及作者的 主要工作等；第二章为w l a n 相关技术研究，对w l a n 的技术发展趋势以及相 关技术进行了研究，主要包括w l a n 、组网架构的演进、集中转发、本地转发 以及c a p w a p 等技术；第三章是w l a n 组网及两种转发方式的研究，主要研究 集中转发和本地转发方式对a c 的性能影响，并分四种组网模式分别对集中转发 和本地转发对数据流向、a c 性能和网络的影响进行了研究和理论分析；第四章 是两种转发方式下的性能测试及研究，主要通过模拟环境的业务仿真，对a c 是 否兼具b r a s 的两种情况进性能测试、并进行结果分析；第五章是结束语，主 要对本文工作做了简要总结，并提出了下一步的研究方向。 第6 页共5 2 页 北京邮电大学学位论文第二章硼l , a n 相关技术研究 第二章w l a n 相关技术研究 从1 9 9 7 年i e e e 8 0 2 1 1 标准的制定开始，i e e e 8 0 2 1 1 工作组先后推出了 8 0 2 1l a 、8 0 2 1 1 b ，和8 0 2 1 l g 物理层标准，在m a c 层的优化上又推出了8 0 2 1 1 e 标准，而w l a n 的组网架构也逐渐从传统的f a ta p 转变成无线控制器+ f i t a p ，由于f i ta p 架构的可管理性强等优势使他逐渐成为各大运营商w l a n 组 网的首选，本章重点研究w l a n 的组网技术以及无线控制器+ f i t a p 架构下的 数据转发方式。 2 1w l a n 及其技术演进 w l a n ( w i r e l e s sl o c a la r e an e t w o r k ，无线局域网) ，是指以无线信道作传 输媒介的计算机局域网，是有线联网方式的重要补充和延伸，并逐渐成为计算机 网络中一个至关重要的组成部分，广泛适用于需要可移动数据处理或无法进行物 理传输介质布线的领域。 w l a n 技术所具有的移动性、便捷性、较高的带宽等特点，以及大规模的 产业化和低成本等诸多优势，使w l a n 市场能够短短数年内得到了大规范发展。 今天从家庭娱乐终端、移动便携、手机终端到企业各种应用，w l a n 应用的身 影无处不在。据统计，2 0 0 8 年全球销售了3 亿8 千多万颗w l a n 芯片，较2 0 0 7 年增长了2 6 。巨大的增长让业界在期待着w l a n 芯片销售能够在不远的将来 达到惊人的每年l o 亿颗。 w l a n 产业蓬勃发展和w l a n 技术标准不断完善形成了良好的互动。 w l a n 技术标准主要由i e e e8 0 2 1 1 工作组负责制定。第一个8 0 2 1 1 协议标准诞 生于1 9 9 7 年并于1 9 9 9 年完成修订。随着w l a n 早期协议暴露的安全缺陷，由 于用户应用不断地呼唤着更高的吞吐，以及企业等应用对可管理性的要求，i e e e 8 0 2 1 1 工作组陆续地推出了8 0 2 1 l a 、8 0 2 1 l b 、8 0 2 1 1g 、8 0 2 1 l i 、8 0 2 1 l e 、8 0 2 1 1 n 、 8 0 2 1 1 k 等大量标准。此外，i e t f 的c a p w a p 工作组还制定了无线a p 的相关 管理标准。 第7 页共5 2 页 北京邮电大学学位论文第二章w l a n 相关技术研究 2 2w l a h 的组网架构 2 2 1 传统的无线网络解决方案 传统的无线网络一般以覆盖区内原来的有线局域网为基础，再配以无线接入 点，网桥，无线适配器，a a a 服务器的设备组成，如图2 1 所示： r a d l u s 崩心燃罄溺蠢穆鑫静 a p8 0 2 i x 蚰乡l ， 罔 l “：l 童墨墨 谩入盆遍机 ； l i 黪 岍a 物 ，一 图2 - 1 传统的无线局域网解决方案 在传统的无线局域网络里面：无线接入点都分散在覆盖区域里面，分别给各 自有效的覆盖区域提供r f 信号和用户安全管理和接入访问策略，每一个a p 都 是一个独立的工作体，a p 之间各自为战，互不相干；无线适配器则安装在用户 的不同的终端里面，在整个覆盖区指定的范围内通过临近a p 制定的安全策略连 接到无线网络。而无线网络的认服务器则一般安装在无线网络的出口处或者 在整个有线局域网络的旁路，负责所有用户帐号的统一管理和基于网关形式的策 略控制，如果无线网络支持8 0 2 1 x 则丸认服务器还可以提供基于用户的计费功 能。 传统的无线网络解决方案具有配置灵活、安装简单、适用性强、性价比高等 优点，因而受到普遍企业或者个人用户的追捧，随着8 0 2 1 1 a b g 无线适配器的 第8 页共5 2 页 机镊 北京邮电大学学位论文第二章w l a n 相关技术研究 不断普及，越来越多的运营商、事业单位，企业和个人都选择了使用传统的无线 局域网的解决方案。然而，由于在传统的无限局域网中存在着设备单一、缺乏集 中管理手段等的先天不足，因而随着无线网络应用的不断发展和深入，已经暴露 出越来越多的缺点： 缺乏智能的r f 管理策略，在环境复杂的应用场景里难以部署。通常，在部 署传统的无线网络的时候，往往根据资深的网络工程师的实地考察并配合实 地测试的结果，提供无线网络r f 部属的解决方案，然后在方案实施时对每 个a p 进行手工设定。然而在环境复杂的部署场景里在网因为建筑物的结构 复杂或者周边干绕源等问题，而难以预测a p 的实际工作状态，因为往往导 致配置失误而影响无线网络的使用效果。由于建筑环境的复杂和无线干扰源 头的不确定性，所以目前并没有专门的测试仪器可以很好地解决手动设置a p 的r f 问题。 a p 独立工作，缺乏统一的管理手段。在传统的无线网络中，a p 分散于覆盖 区域的四周，独立工作。网络管理人员必须根据既定的实现效果对每一个a p 进行基本安装配置，安全策略对配置，访问控制策略配置等工作。随着无线 网络的规模逐渐增大，这种日常的安装维护工作变得相当繁琐。在传统的无 线网络中，往往因为网络的临时边更和修改一个配置而耗费网络管理人员大 量时间的精力，同时无线网络亦会因此而使其应用效果不能及时达到管理者 的既定要求，对企业和用户的生产和工作效率造成直接的影响。随着大规模 的无线网络覆盖的要求的增加，用户越来越逼切地希望得到一个可以统一配 置和管理无线网络的平台。 漫游支持不足。传统的8 0 2 1 1 族协议从一开始就被设计成便携形的，这使的 那些真正要一边移动一般使用无线网络的用户带来很大的局限性，由于a p 与无线网络适配器之间的关连时间比较长，所以当移动用户从原来正在连接 的a p 漫游到另一个a p 时往往会出现通讯中断的现象，所以传统架构的无线 局域网并不适合需要连续移动的用户使用，尤其是在用户需要运行v o i p ，实 时监控，实时网络游戏的时候，这种现象将更为明显。目前有部分厂家虽然 有解决传统局域网漫游的技术，但一般需要无线适配器支持，因此极难推广。 缺乏有效的接入和安全控制策略。无线网络和有线网络不同，无线网络有明 显的移动性、用户不确定性和私密性差的特点，因此无线网络比有线网络对 用户的接入和安全的有效控制有更高的要求。比如，在无线网络里，当出现 鼓掌时，管理员希望通过无线网络的拓扑图快速地定位网络故障；当无线网 络用户增加并达到繁忙状态的时候，管理员希望无线网络拥有负载均衡的能 力，可以自动分配每个a p 的接入用户；当用户选择连接到无线网络时，管 第9 页共5 2 页 北京邮电大学学位论文 第二章w l a n 相关技术研究 理人员则希望无线网络能在无线网络的全局范围里可以根据用户所处的不同 位置对用户进行基于多种访问特征身份验证并对用户分组，并能够定义基于 分组或者用户的安全访问策略，而且无线要频繁地重新认证。传统的无线局 域网由于缺乏统一的管理措施，因为难以定制有效的接入和安全策略，包括 以上提及到的用户的各种需求。 2 2 2 基于无线控制器的瘦a p 解决方案 区别于传统的无线网络解决方案，这种基于无线控制器的解决方案主要包 括：无线控制器( a c ) 、瘦a p ( f i ta p ) 、无线传感器、a 从服务器等。所有 这些设备联合在一起，在有线局域网络的基础上以瘦a p 和传感器为边界，无线 控制器为核心的无线网络。该网络具有支持统一管理，且能够使移动和安全融为 一体等的先进特性。如图2 2 ： l 箝制罄( a c ) 统“ 的r f 、耀户验诚和 z 。v r a d i u s l l 。谚哆 盔雳 。 幺弋 a p8 0 2 il a b g 乡 l l 踣 a p 、- ， w e p 影 囝 l ! ：”l 童盟避 ， 臻入灸瓠觇 l i 印 w p a 、- _ ， 彰 图2 - 2 基于无线控制器的无线局域网解决方案 第1 0 页共5 2 页 北京邮电大学学位论文第二章w l a n 相关技术研究 2 2 3 两种组网架构的对比 图2 3 是传统无线网络解决方案和基于无线控制器的无线网络解决方案的比 较图： f a la p 方案。f i t a p 隽案 l i l l 多哆 图2 - 3 两种无线解决方案的区别 从比较图不难看出，传统的无线网络里面，没有集中管理的控制器设备，所 有的a p 都通过交换机连接起来，每个a p 单独负担r f 、通讯、身份验证、加密 等工作，因此需要对每一个a p 进行独立配置，难以实现全局的统一管理和集中 的r f 、接入和安全策略设置。而在基于无线控制器的新型解决方案中，无线控 制器能够出色地解决这些问题，在该方案中，a p 进行了减肥( f i ta p ) ，每个 a p 只单独负责r f 和通讯的工作，其作用就是一个简单的基于硬件的r f 底层传 感设备，所有f i ta p 接收到的r f 信号，经过8 0 2 1 1 的编码之后，随即通过不 。同厂商制定的加密隧道协议穿过以太网络并传送到无线控制器，进而由无线控制 器集中对编码流进行加密、验证、安全控制等更高层次的工作。因此，基于f i t a p 和无线控制器的无线网络解决方案，具有统一管理的特性，并能够出色地完 成自动r f 规划、接入和安全控制策略等工作。 第1 1 页共5 2 页 北京邮电大学学位论文 第二章w l a n 相关技术研究 表2 - 1 两种不同组网方案的对比表 方案传统无线方案方案基于无线控制器方案 技术模式传统主流新生方式，增强型管理 传统加密、认证方式，普通增加射频环境监控，基于用户位置 安全性 安全性安全策略，高安全性 无线交换机上配置好文件，a p 本 网络管理对每a p 下发配置文件 身零配置 类似有线，根据a p 接入的无线专门虚拟专用组方式，根据用 用户管理 有线端口区分权限户名区分权限 w l a n 组网二层漫游，适合小规模组二层、三层漫游，拓扑无关性，适 规模 网，成本较低合大规模组网，成本较高 增值业务能力仅实现简单数据接入可扩展语音等丰富业务 表2 1 是两种无线网络解决方案的功能比较，可见f i ta p + 无线控制器解决 方案的优势有： 灵活的组网方式和优秀的扩展性 采用f i ta p + 无线控制器解决方案，无线用户的传输是通过f i ta p 内已建 立的g r e 隧道和无线控制器互连的，因此f i t a p 无需和无线控制器直接相连， 可以通过网络部署在需要覆盖的任意地方，比如你把一个f i ta p 部署在每一个 员工的家里，然后通过v p n 连接到企业内部的无线控制器，把企业的无线网络 扩充到每一个企业成员的家庭里面。 无线控制有高度的可扩展性，一般的无线控制