WLAN系统漫游技术原理

一、漫游概述

在无线网络中，终端用户具备有移动通信能力。但由于单个AP（AccessPoinl,

无线访问接入点）设备的信号覆盖范围都是有限的，终端用户在移动过程中，往

往会出现从一个AP服务区跨越到另一个AP服务区的情况。为了避免移动用户

在不同的AP之间切换时，网络通讯中断，我们引入了无线漫游的概念。

无线漫游就是指STA（Station,无线工作站）在移动到两个AP覆盖范围的

临界区域时，STA与新的AP进行关联并与原有AP断开关联，且在此过程中保

持不间断的网络连接。简单来说，就如同手机的移动通话功能，手机从一个基站

的覆盖范围移动到另一个基站的覆盖范围时，能提供不间断，无缝的通话能力。

对于用户来说，漫游的行为是透明的无缝漫游，即用户在漫游过程中，不会

感知到漫游的发生。这同手机相类似，手机在移动通话过程中可能变换了不同的

基站，而我们感觉不到也不必去关心。WLAN漫游过程中STA的IP地址始终保

持不变。

二、漫游基本概念

漫出AC：或称HA（Home-AC）；一个无线终端（STA）首次向漫游组内的

某个无线控制器进行关联，该无线控制器即为该无线终端（STA）的漫出AC。

漫入AC：或称FA（Foreign-AC）；与无线终端（STA）正在连接，且不是

HA的无线控制器，该无线控制器即为该无线终端（STA）的漫入AC。

AC内漫游：一个无线终端（STA）从无线控制器的一个AP漫游到同一个

无线控制器内的另一个AP中，即称为AC内漫游。

AC间漫游：一个无线终端（STA）从无线控制器的AP漫游到另一个无线

控制器内的AP中，即称为AC间漫游。

漫游方式

漫游的目的是为了使用户在移动的过程中可以通过不同的AP来保持对网络

的持续访问。根据漫游过程前后用户接入的AP所属AC的不同，可以分为同

AC内漫游和跨AC漫游（即AC间漫游）。同AC漫游是指用户漫游过程中的两

个AP由同一个AC进行管理，而跨AC漫游则是指用户漫游过程中的两个AP

分别属于不同的AC管理。下面对AC内漫游和AC间漫游这两种漫游过程进行

说明。

AC内漫游

1、AC内二层漫游

1）终端通过API申请同AC发生关联，AC判断该终端为首次接入用户，

为其创建并保存相关的用户数据信息，以备将来漫游时使用。

2）该终端从API覆盖区域向AP2覆盖区域移动；终端断开同API的关联，

漫游到同一AC相连的AP2上。

3）终端通过AP2重新同AC发生关联，AC判断该终端为漫游用户，由于

漫游前后在同一个子网中（同属于VLANX）,AC仅需更新用户数据库信息，将

数据通路改为由AP2转发，即可达到漫游的目的。

2、AC内三层漫游

1）终端通过API（属于VLANX）申请同AC发生关联，AC判断该终端为

首次接入用户，为其创建并保存相关的用户数据信息，以备将来漫游时使用。

2）该终端从API覆盖区域向AP2（属于VLANY）覆盖区域移动；终端断

开同API的关联，漫游到同一AC相连的AP2上。

3）终端通过AP2重新同AC发生关联，AC判断该终端为漫游用户，更新

用户数据库信息；尽管漫游前后不在同一个子网中，AC仍然把终端视为从原始

子网(VLANX)连过来一样，允许终端保持其原有IP并支持已建立的IP通讯。

AC间漫游

AC间的漫游相关信息是通过漫出AC(HA)与漫入AC(FA)之间建立的

隧道传输，最终数据仍通过漫出AC(HA)进行转发。具体漫游过程如下：

1、AC间二层漫游

1)终端通过API申请同AC1(属于VLANX)发生关联，AC判断该终端

为首次接入用户，为其创建并保存相关的用户数据信息，以备将来漫游时使用。

2)该终端从API覆盖区域向AP2覆盖区域移动；终端断开同API的关联，

漫游到AP2,AP2同另一个无线控制器AC2(属于VLANX)相连。

3)终端申请同漫入AC(AC2)发生关联，漫入AC(AC2)向其他AC通

告该终端的信息；漫出AC(AC1)收到消息后，将漫游用户的信息同步到漫入

AC(AC2)o

4)在终端IP地址不变的情况下，跨AC的二层漫游最终数据仍通过漫出

AC(AC1)来转发：

a、从终端用户发出的数据先发到漫入AC(AC2),再由漫入AC(AC2)通

过隧道传送到漫出AC(AC1),最后由漫出AC(AC1)进行普通转发；

b、发至漫游用户的数据报文也会先送到漫出AC(AC1),再由漫出ACCAC1)

通过隧道传送到漫入AC(AC2),由漫入AC(AC2)转发给终端用户。

2、AC间三层漫游

1)终端通过API申请同AC1(属于VLANX)发生关联，AC判断该终端

为首次接入用户，为其创建并保存相关的用户数据信息，以备将来漫游时使用。

2)该终端从API覆盖区域向AP2覆盖区域移动；终端断开同API的关联，

漫游到AP2,AP2同另一个无线控制器AC2(属于VLANY)相连。

3)终端申请同AC2发生关联，AC2判断出该终端为一个漫游用户；AC1

将漫游终端用户的信息同步到AC2O

4)漫游前后在不同AC不同子网，在保持用户IP地址不变的情况下，跨

AC的三层漫游最终数据仍通过漫出AC(AC1)来转发：

a、从终端用户发出的数据先发到漫入AC(AC2),再由漫入AC通过隧道

传送到漫出AC(AC1),最后由漫出AC(AC1)进行普通转发；

b、发至漫游用户的数据报文也会先送到漫出ACCAC1)，再由漫出AC(AC1)

通过隧道传送到漫入AC(AC2),由漫入AC(AC2)转发给终端用户。

注：在AC间三层漫游模型中，为了确保报文正确转发，AC1和AC2上都

必须仓4建VLANX和VLANY。

附参考资料：WLAN定义基本架构射频信道(资料

一、WLAN定义

随着WLAN的来势汹汹，越来越多的人想了解WLAN技术，WLAN也成

为当前热门话题之一。开始我们知道而又不知道的WLAN之旅吧。

为什么说是知道而又不知道的WLAN呢？其中一个原因是很多人对WLAN

已经很熟悉了，都知道WLAN,但是让大家完整的说出WLAN的定义，却很少

人能说的出。WLAN的全称是WirelessLocalAreaNetwork,中文含义是无线局

域网，WLAN的定义有广义和狭义两种：广义上讲WLAN是以各种无线电波(如

激光、红外线等)的无线信道来代替有线局域网中的部分或全部传输介质所构成

的网络。WLAN的狭义定义是基于IEEE802.il系列标准，利用高频无线射频(如

2.4GHz或5GHz频段的无线电磁波）作为传输介质的无线局域网。

说到这里，大家不妨和我们日常生活中的WLAN联系一下，我们经常听到

的“802.11n、2.4G、5G”是不是感觉和WLAN的狭义定义有种千丝万缕的关系呀？

其实，我们日常生活中的WLAN,就是指的WLAN的狭义定义。在WLAN的

演进和发展过程中，其实现技术标准有很多，如蓝牙、802.11系列、HypcrLAN2

等。而802.11系列标准由于其实现技术相对简单、通信可靠、灵活性高和实现

成本相对较低等特点，成为了WLAN的主流技术标准，且802.11系列标准也成

为了WLAN技术标准的代名词。

关于802.11系列标准我们后面会有详细介绍，这里大家先了解下WLAN的

定义。

了解了WLAN的定义之后，小编再问大家一个不太能想的到的问题，大家

都有在家使用WLAN和在候车厅等大型场所使用WLAN的经历吧。大家有没有

发现这两个地方的WLAN有什么不同呀？有没有想过这样一个问题：家庭房屋

的面积相对较小，而候车厅面积很大，如果像家庭一样，候车厅也使用家庭使用

的无线路由器，怎么覆盖候车厅那么大的面积。家庭接入的用户较少一般不会超

过几十个，而在候车厅里可能是成百上千的用户在使用WLAN,候车厅怎么满

足那么多的用户接入呢。

有人会说是不是在候车厅里布放了很多无线路由器，以实现候车厅的大范围

覆盖和多用户接入呢？但是，如果在候车厅布放很多无线路由器，当我们在硕大

的候车厅来回移动时是不是要出现信号中断提醒你接入新的无线路由器的情况，

就像从自己家移动到了邻居家一样，即使邻居家的无线网络名字和密码跟自己家

的一样，也会出现网络中断重新获取IP地址的现象。

那么，是什么造成有的WLAN仅可以满足家庭等小场所的使用，而有的

WLAN却可以满足候车厅等中大型场所使用呢。下面小编就给大家介绍一下

WLAN的基本架构，在大家了解了WLAN基本架构后，上面的问题就迎刃而解

了。

二、基本架构

WLAN有两种基本架构，一种是FATAP架构，又叫自治式网络架构。一种

是AC+FITAP架构，乂叫集中式网络架构。我们先从最熟悉的家庭无线路由器

入手，家庭无线路由器采用的是FATAP架构，即自治式网络架构。FATAP英文

全称是FATAccessPoint,中文称为胖接入点，也有很多人直接称为胖APoFATAP

不仅可以发射射频提供无线信号供无线终端接入，还能独立完成安全加密、用户

认证和用户管理等管控功能。想一下我们家里的无线路由器，我们可以为WLAN

设置密码，可以配置黑名单或白名单控制用户接入，还可以管理接入的用户（如

设置用户的接入速率）等，这些都符合FATAP的特征。所以，家庭使用的无线

路由器就是一种FATAP。下囿的组网图是一个简单的基于FATAP架构的组网应

用。

FATAP功能强大，独立性强，具备自治能力，因此FATAP架构人们又称为

自治式网络架构。不需要介入专门的管控设备，独自就可以完成无线用户的接入,

业务数据的加密和业务数据报文的转发等功能。

独立自治是FATAP的特点，也是FATAP的缺点。当单个部署时，由于FAT

AP具备较好的独立性，不需要另外部署管控设备，部署起来很方便，成本也较

低廉，在类如家庭WLAN或者小企业WLAN的使用场景中，FATAP往往是最

适合的选择。给我们感受最深刻的就是我们在家里使用一个无线路由器就能享受

WLAN带给我们的便捷。但是，在大的使用场景中，如我们上面提到的候车厅,

FATAP的独立自治就变成了自身的缺点。由于WLAN覆盖面积较大，接入用户

较多，需要部署许多FATAP设备，而每个FATAP又是独立自治的，缺少统一

的管控设备，管理这些设备就变得十分麻烦。不说别的，光为这些FATAP升一

次级就是一场灾难。所以，在大量部署的情况下，FATAP会带来巨大的管理维

护成本。而且由于独自控制用户的接入，FATAP无法解决用户的漫游问题，

般在中大型使用场景中人们往往不会选择FATAP架构，而是使用我们下面要讲

的AC+FITAP架构。

如果大家不了解漫游，可以想象下我们日常使用的手机，当坐在高铁上从一

个城市移动到另一个城市，手机信号要在沿途不停的断开旧网络，接入新网络。

或者想象下，我们拿着Pad等无线终端，从自己家移动到邻居家并接入邻居家的

WLAN,这个过程也可以理解为漫游。后面在介绍WLAN各种特性的时候会讲

到什么是漫游，大家先了解下漫游大概的概念。

既然有胖AP,那对应的就应该有瘦APoFITAP英文全称是FITAccessPoint,

中文称为瘦接入点，也有很多人直接称为瘦AP。和胖AP不同，瘦AP除了提供

无线射频信号外，基本不具备管控功能。也正是因为这一点，它被称为瘦AP,

而上面具备管控功能的AP被称为了胖AP。为了实现WLAN的功能，除了FITAP

外，还需要具备管理控制功能的设备——ACoAC英文全称是AccessController,

中文称为无线接入控制器。AC的主要功能是对WLAN中的所有FITAP进行管

理和控制，AC不具备射频（AC只是管理控制设备，不能发射无线射频信号），

它和FITAP配合共同完成WLAN功能。这种架构就被称为了AC+FITAP架构。

下图为某大型企业基于AC+FITAP架构部署的WLAN组网示意图。

典

工

®..«.

里

.

言

AC*FITM»V^

由上图我们可以看到，根据AC所管控的区域和吞吐量的不同，AC可以出

现在汇聚层，也可以出现在核心层。而FITAP一般部署在接入层和企业分支。

这种层级分明的协同分工，更能体现出AC+FITAP架构的集中控制的特点，这

种架构又被大家称为集中式网络架构。

使用AC+FITAP架构为像候车厅这种大型场所部署WLAN时，比使用FAT

AP架构更经济、高效。在AC+FITAP架构下，可以统一为FITAP下发配置，

统一为FITAP进行软件升级，还可以按照时段控制FITAP的工作数量等等，这

些大大降低了WLAN的管控和维护的成本。而且，由于用户的接入认证可以由

AC统一管理，解决用户漫游的问题就变得很容易。综上所述，AC+FITAP架构

适用于中大型使用场景，而FATAP架构适用于小型使用场景。

普通家庭使用的无线路由器是FATAP架构

管

大型场所一般使用AC+FITAP架构

三、射频

学过物理的都知道，击鼓鸣金，是物体振动在介质中产生声波，传递信息到

人耳，信息载体是传递声波的介质。烽火连天，或者更先进的旗语，是通过物体

反射的可见光线传入人眼从而传递信息，载体是可见光。WLAN同样是无线通

信的范畴，虽跟原始的“无线通信”有本质区别，但却有着共同点——都需要载体。

WLAN跟日常生活中的无线广播、无线电视、手机通信一样，都是用射频

作为载体。射频是频率介于3赫兹（Hz）和约300G赫兹（Hz）之间的电磁波，

也可以称为射频电波或射电。人们为这段电磁波又定义了无线频谱，按照频率范

围划分为极低频、超低频、中频、高频、超高频等，WLAN使用的射频频率范

围是2.4GHz频段（2.4GHz〜2.4835GHz）和5GHz频段（频率范围是5.150GHz〜

5.350GHz和5.725GHz〜5.850GHz）,分另U属于特高频（300**z〜3GHz）和超高频

(3GHz〜30GHz),用一张图来看下我们WLAN射频所在频谱的位置。

5GHz频段的5.150GHz〜5.350GHz和5.725GHz〜5.850GHz为中国使用，

各个国家使用的频宽范围不一样，贴子下方附有国家信道顺从表的参考链接，感

兴趣的同学可以查看各个国家使用的5GHz频段。

WLAN使用的2.4GHz频段和5GHz频段属于ISM频段。1SM,即工业

(Industrial科学(Scientific)与医疗(Medical)oISM频段主要开放给工业、

科学、医疗三个机构使用，只要设备的功率符合限制，不需要申请许可证(Free

License)即可使用这些频段，大大方便了WLAN的应用和推广。

ISM频段，此频段主要是开放给工业、科学、医学三个主要机构使

用，该频段是依据美国联邦通讯委员会(FCC)所定义出来，并没

有所谓使用授权的限制。

四、信道

了解了什么是射频后，射频是怎么作为载体传递信息的呢？我们高中物理都

有学过射频传输信息的基本调制方式：调频、调相和调幅，发送端将信息调制到

载波上，通过改变载波的频率、相位和振幅传递信息，接收端收到信息后，再解

调还原信息。通过这样一个调制解调的过程，就实现「信息的传递。我们U常生

活中遇到的调频广播，调幅广播等就是这样传递信息的。WLAN射频传输信息

的基础也是调频、调相或调幅。只不过调频、调相和调幅通常用在模拟信号的传

输，在数字通信领域射频的调制方式较为复杂，主要有：振幅键控、频率键控、

相位键控和正交幅度调制(一种幅度、相位联合调制的技术，它同时利用了载波

的幅度和相位来传递信息)。通过下图大家可以看下载波在调制后的样子。

数字信号

调幅(AM)

调频(FM)

调相(PM)

这样看来使用射频通信和有线通信是不是没有多大区别？我们更为熟悉的

有线通信其实也是将信号调制成电脉冲或光脉冲，然后放到电缆或光缆上传输。

只不过射频需要解决更多的问题，如射频的反射、衍射等问题。无论是使用射频

通信还是使用有线媒介的通信，其过程都可以简单的看成是信源，信道-＞信宿，

信源是信息的发送者，信宿是信息的接收者。那么信道是什么呢？有线的信道我

可以简单的理解为线缆，WLAN的信道是不是可以简单的理解为射频呢？根据

“信源-＞信道,信宿”的描述，信道就是发送者和接收者的中间部分，那可不就是

射频了。

WLAN的信道是具有一定频宽的射频，就像公路要有一定的宽度一样，以

便可以承载要传输的信息。对于2.4GHz频段来说，2.4GHz频段的频宽是

2.4835GHz-2.4GHz=0.0835GHz=83.5**z,WLAN是不是就使用全部的83.5**z

的频宽作为一个信道呢？这里我们使用一个比喻，有助于大家对WLAN信道的

理解。我们看广播电视的时候，都知道频道吧：1频道、2频道、中央1台、中

央5台。我们要看中央1台，就不能看中央5台，每次只能选定1个频道。如果

中央5台使用中央1台的频率发射信号会怎样？那两个频道大家都收不到，或满

屏幕的雪花。高中物理告诉我们一条波如果遇到频率相同的波会产生干扰，会根

据相位差进行叠加或衰减(如：频率相同，相位用差180。的波彼此会抵消)。所

以，中央1台有个固定的频率，中央5台也有它的固定的频率，互不干扰。

CCTV-1CCTV-5

200MHz487.1MHz

每个电视频道的频率都不一样，这样大家才能收到

各种各样的节目，频道间也不会互相干扰.

我们可以把WLAN信道理解为电视机的频道，如果WLAN使用整个2.4GHz

频段作为一个信道，当同一覆盖范围内有两个及两个以上的AP,大家都用相同

的信道，会造成严重的干扰(如同中央5台使用了中央1台的频道一样)，两个

AP都无法有效提供WLAN服务。所以，在WLAN标准协议里将2.4GHz频段

划分出13个相互交叠的信道，每个信道的频宽是2()**z(802.11g、8()2.11n每个

信道占用20**z,802.11b每个信道占用22**z),每个信道都有自己的中心频率

(如同CCTV-1的200**z)。

14信道是特别针对日本定义的，各个国家2.4GHz频段开放的信道不一样，

北美地区(美国，加拿大)开放1〜11信道，欧洲开放1〜13信道，中国同样开

放1〜13信道。一般，我们更多的讲述是2.4GHz频段分13个相互交叠的信道。

这13个信道可以找出3个独立信道，即没有相互交叠的信道。独立信道由

于没有频率的交叠区，相邻AP使用这3个独立信道不会彼此产生干扰。如下图

中的1、6,11就是三个互不交叠的独立信道。

端提供WLAN服务，避免了信号交强区域的同频干扰。

在部署WLAN时，为避免相邻AP产生同频干扰，多采用蜂窝式信道布局。

蜂窝式布局中相邻AP间使用不交叠的独立信道，可以布•效避免同频干扰。

华为AP产品2.4G射频默认使用1信道，如果用户在部署WLAN时忘了配

置信道，可能会造成某些AP覆盖重合的区域产生同频干扰，使用户无法上线。

但是，为众多AP配置信道也是件很累人的事情，华为产品支持射频信道的自动

模式。AP上线后，AC会根据AP周围的无线环境，自动为AP射频设置信道，

避免了用户为多个AP配置信道的繁杂工作。

华为产品还支持射频调优功能，可以根据射频周围的无线环境自动调整信道

和发射功率，保持整个无线网络处于一个最佳的状态。在WLAN初次部署完成

后，建议执行一次射频调优。比如周围的卖场也有WLAN,很可能会和我们自

己部署的WLAN有部分区域的射频冲突，射频调优可以让WLAN自己根据无线

环境调整信道部署和发射功率，减少射频的冲突。而且无线环境可能是变化的，

在低峰时段执行定期的射频调优也是有必要的。

2.4GHz频段射频在各个国家已经放开使用，越来越多的无线设备都工作在

2.4GHz频段(如蓝牙设备)，使得2.4GHz频段日益拥挤，信道干扰严重，有时

会影响WLAN用户的正常'也务。

华为产品在V2R3C00版本开始支持频谱分析功能,频谱分析可以分析出AP

周围存在的干扰设备，如婴儿监视器、微波炉、蓝牙设备等。

WLAN可以使用的另一个频段——5GHz频段，有更高的频率和频宽，可

以提供更高的速率和更小的信道干扰。WLAN标准协议将5GHz频段分为24个

2()**z宽的信道，且每个信道都为独立信道。这为WLAN提供了丰富的信道资

源，更多的独立信道也使得信道绑定更有价值，信道绑定是将两个信道绑定成一

个信道使用，能提供更大的带宽。如两个