“WLAN+专线”业务的技术实现

周志刚

摘 要：介绍了“WLAN+专线”的业务概念及技术标准和规范，分析了三种不同形式的“WLAN+专线”业务实现模式，并阐述了WLAN网络侧设备要求和无线宽带建设原则等。

关键词：WLAN+专线；组网技术；网络侧设备；无线宽带

中图分类号：TN915.0 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.20.067

随着国内“智能终端”的快速发展，餐饮、休闲、客运、交通服务等行业对“Wi-Fi”产品的需求不断增长。本文分别对无线接入点（AP）设备、无线接入控制器（AC）设备及三种组网技术方案进行了阐述。

1 “WLAN+专线”业务描述

“WLAN+专线”业务是电信运营商互联网专线产品的丰富与延伸，是互联网专线产品的一个子集，是电信运营商利用本网的优质网络和丰富的内容资源，针对用户需求，在传统有线互联网专线业务接入的末端延伸“Wi-Fi”布点，以满足专线用户新的业务需求。其用户可向自己的客户群提供免费的“Wi-Fi”服务。

实现“WLAN+专线”业务应该满足的技术标准和技术规范如下：

《信息技术系统间远程通信和信息交换 局域网和城域网特定要求 第11部分：无线局域网媒体访问控制和物理层规范：5.8 GHz频段高速物理层扩展规范》（GB 15629.1101—2006）；《信息技术系统间远程通信和信息交换 局域网和城域网特定要求 第11部分：无线局域网媒体访问和物理层规范：2.4 GHz频段较高速物理层扩展规范》（GB 15629.1102—2003）；《信息技术系统间远程通信和信息交换 局域网和城域网特定要求 第11部分：无线局域网媒体访问和物理层规范》（GB 15629.11—2003）；《信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网 特定要求 第11部分：无线局域网媒体访问控制和物理层规范：附加管理域操作规范》（GB/T 15629.1103—2006）；《信息技术系统间远程通信和信息交换 局域网和城域网特定要求 第11部分：无线局域网媒体访问控制和物理层规范：2.4 GHz频段更高数据速率扩展规范》（GB 15629.1104—2006）；IEEE Std 802.11：信息技术系统间远程通信和信息交换 局域网和城域网特定要求 第11部分：无线局域网媒质接入控制层（MAC）和物理层，1999；IEEE Std 802.11b：2.4 GHz频段高速物理层扩展，1999；IEEE Std 802.11a：5 GHz频段高速物理层，2000；IEEE Std 802.11g：2.4 GHz频段更高速物理层扩展，2003；IEEE Std 802.11n：基于MIMO的高吞吐量改进，2009；IEEE 802.11i：MAC层安全性增强，2004；IEEE 802.11e：MAC层QoS增强，2005；IEEE 802.3：CSMA/CD接入方式和物理层规范，2005；RFC5415，CAPWAP协议，2009。

2 “WLAN+专线”业务组网技术方案

根据实际需要，选择不同的WLAN设备制式、业务平台功能。“WLAN+专线”业务平台在不同的阶段可以选择不同的方式。

2.1 提供基础接入方式

提供基础接入方式的组网方案如图1所示。

该方式适用于电信运营商为用户提供宽带专线接入，增加WLAN接入设备。WLAN设备既可以采用瘦AP+AC方式，也可以采用胖AP方式，并采用电信运营商现有的PPPoE认证方式为用户提供认证，认证点在电信运营商既有认证系统中。

该方式的优点：既不需要改造认证平台，也不需要投资业务平台，项目实施较快。

该方式的缺点：无法提供Portal认证，无法为用户提供多样化的认证手段和类似于广告推送等增值业务。

2.2 运营商自建认证和管理平台方式

运营商自建认证和管理平台方式的组网方案如图2所示。

图1 提供基础接入方式的组网方案图 图2 运营商自建认证和管理平台方式的组网方案图

电信运营商运用该方式可为用户提供宽带接入，增加WLAN接入设备。WLAN设备既可以采用瘦AP+AC方式，也可以采用胖AP方式。电信运营商自建网络管理和业务管理平台，可实现AC设备管理、AP设备管理、上网用户行为管理、Portal认证、广告推送、内容管理和运营管理等功能，为用户提供多样化的认证手段和多种增值业务。同时，要根据具体需求分阶段部署，以实现相应的系统功能。系统功能包括根据不同的认证方式提供相应的系统功能或接口（短信验证码认证方式需要短信网关或接口，微信、QQ、微博认证方式需要合作方的验证接口）、根据国家相应的安全要求保障用户的安全及大数据分析功能等。

运用该方式需注意建设或引入的管理平台系统与WLAN接入设备的兼容性。

该方式的优点：①客户资料和数据全部在电信运营商自建平台中，管理方便，适合作为战略定位长远发展；②可以为用户提供多样化的认证手段，便于开展增值业务。

该方式的缺点：①需要对既有系统进行更新、改造或新建，涉及系统多、投资大；②涉及的系统和设备联调工作较多，包括需要测试不同厂家WLAN设备与平台的兼容性，部署时间较长。

2.3 采用第三方云平台方式

采用第三方云平台方式的组网方案如图3所示。

电信运营商运用该方式可为用户提供宽带接入，增加WLAN接入设备。WLAN设备既可以采用瘦AP+AC方式，也可以采用胖AP方式，同时采用第三方云平台为用户提供多样化的认证手段，实现广告推送功能。第三方云平台的使用方式包括租用、合作等，但第三方云平台需兼容电信运营商的WLAN接入设备。

该方式的优点：①使用的是第三方云平台，电信运营商投资少；②接入WLAN 设备后即可开展业务，部署快、建设周期短；③经营方式灵活。

该方式的缺点：①客户资源都在第三方云平台中，不归属电信运营商，由合作方对客户进行管理；②需要甄别行业内第三方云平台的业务能力；③需要考虑第三方云平台与不同厂家WLAN接入设备的兼容性。

3 WLAN网络侧设备要求

3.1 无线网络控制器AC

无线网络控制器AC存在于无线宽带中，用于实现对无线AP的集中管理和配置控制，对于可运营、可维护的网络来说必不可少。无线网络控制器AC的功能主要有以下几种。

3.1.1 集中管理无线网络

无线网络控制器AC具有集中管理无线网络的功能，可以集中对无线AP进行操作、维护和管理，包括数据配置、性能管理和故障管理等。运用无线网络控制器AC也可以对用户行为进行集中分析管理，大大简化了运营网络的部署和维护。

3.1.2 无线网络安全管理

无线网络控制器AC具有强大的无线网络安全管理功能，主要包括以下三方面：①支持多种无线网络安全管理功能，比如支持WEP/WPA/WPA2/802.1x方式、无线IPS/IDS、二层用户的隔离和ACL控制；②支持多种认证方式，比如支持802.1x认证、MAC地址认证、Portal认证、PPPoE认证和WAPI方式认证；③支持非法AP检测及后续处理，比如支持无线攻击防御、静态黑/白名单、减少非法用户对无线网络的冲击。

3.1.3 无线用户运营管理

以用户为颗粒度，实现用户鉴权、接入和计费等，支持用户的地理定位能力、用户的QoS流量控制能力、基于MAC的接入控制和基于MAC的VLAN控制，满足无线网络的运营需求。运用无线网络控制器AC还可以为用户提供漫游和切换控制，支持层3与层2的漫游与切换，实现在漫游切换场景下的统一计费。

3.1.4 支持灵活的业务流交换方式

支持层3与层2的路由组网，支持集中交换、分布式交换、混合交换等交换方式，满足运营网络的多种组网需求。

3.1.5 智能无线资源管理

智能无线资源管理包括无线信道智能切换、速率选择、无线功率智能调整、用户负荷分担控制等，最大限度地提高无线资源的使用效率。

3.1.6 提供全面的业务QoS保证

支持报文分类和流量控制、DSCP流量调度、端到端的QoS映射、负荷均衡和接纳控制，同时也支持802.11e。

自行建设的WLAN网络，其无线网络控制器既可以采用1+1备份方式，也可以采用N+1备份方式。

3.2 无线AP设备

无线AP设备支持胖/瘦AP工作模式互相切换、IEEE802.11b/g/n频段工作模式、基于不同类型用户的VLAN分配等，在提供无线接入服务的同时，能够对网络中的非法AP、干扰AP进行实时检测和抑制。

3.2.1 无线AP设备的类型

无线AP设备主要分为室内分布式AP、室内面板式AP、室内放装式AP、室内吸顶式AP和室外型AP五类。

3.2.2 无线AP设备的频段及工作模式

无线AP设备可工作于2.4 GHz和5.8 GHz两种频段下，并具有以下三种模式：①单频，支持802.11b/g/n，1发送*1接收：1空间流；②单频，支持802.11b/g/n，2发送*2接收：2空间流；③双频，支持802.11a/n+b/g/n，2发送*2接收：2空间流。

4 无线宽带建设原则

802.11b/g/n协议规定，WLAN工作频段带宽为83.5 MHz，划分为14个子频道，每个子频道带宽为22 MHz。子频道分配如图4所示。

图4 子频道分配图

如图4所示，在多个频道同时工作的情况下，为保证各频道之间互不干扰，要求两个频道的中心频率间隔不能低于25 MHz。在一个覆盖区内，直序扩频技术最多可以提供3个不重叠的频道同时工作，提供高达33 Mbps的吞吐量。因此，频点分配原则如下：①采用同一频点组中的3个不重叠频点进行频点规划。②相邻覆盖区域的AP不使用相同频点。③相同频点通过间隔较远的距离或者建筑隔断增加同频隔离度，避免同频干扰。④在容量极高区域，可采用1，3，6，8，11，13频点的紧凑复用，提高区域内的承载容量。采用此方式时，必须提供各个AP的覆盖区域和模测效果，用于证明已采用避免干扰的布点及规划。图5所示为2.4 G频点规划示意图。

图5 2.4 G频点规划示意图

无线局域网产品在802.11系列标准和国家相关标准的基础上，规定了5.8 G工作频段。802.11a的工作频率为5 GHz U-NII（免许可证国家信息基础设施）频段中的300 MHz带宽，频谱划分如图6所示。

图6 频谱划分图

在用5.8 G频段信号进行桥接传输时也要注意频点的规划。为了避免同频干扰，建议采用同一频点组中的3个不重叠频点进行频点规划。

5 勘测设计说明

5.1 覆盖目标

室内95%的区域RSSI功率可达到-70 dBm以上，所有区域RSSI功率可达到-75 dBm以上；无线空口数据包平均丢失比例不超过5%.覆盖效果是无线网络性能的基础，因此，针对具体项目需要现场勘探规划和事后测试调整。

5.2 覆盖要素

5.2.1 信道规划原则

同层相邻区域异频覆盖，邻层相同区域异频覆盖，异频信道隔离不小于4.对于高密度业务量区域，可选择双频设备覆盖，但要考虑覆盖用户群。智能终端（手机、平板电脑和笔记本电脑等）无线网卡一般使用频段为2.4 GHz，因此，对于AP频段达到5.8 GHz的，要慎重使用，避免无效投资。

5.2.2 功率控制

吸顶AP和放装AP最大功率为20 dBm，室内面板式AP最大功率为13 dBm，分布式AP最大功率为27 dBm，室外AP最大功率27 dBm。上述功率需同时满足覆盖需求和安全需求。

5.2.3 覆盖密度规划

覆盖过密会导致干扰太大，过疏会导致信号太弱。覆盖密度规划时需注意以下几点：①室内吸顶AP覆盖半径以20 m左右最佳。②室内面板式AP功率低，专门用于重点小区域精细化覆盖，以覆盖单个房间最佳，最多不要超过2个房间。③室内分布式AP主要受限于功分器衰减，一般不要多于4级功分器。④室内放装式AP覆盖半径与吸顶AP相当，一般放置于走廊，可同时覆盖10个房间。⑤室外式AP覆盖范围广，一般架设在楼顶，可以覆盖半径为300 m的区域。如果业务量大，可以采用多AP异频同区域覆盖。对于室外覆盖室内的情况，从室外透过封闭的混凝土墙后的无线信号几乎不可用，因而只能考虑利用从门、窗入射的信号。

5.3 无线网络勘测工具

以现场勘察、测试时所用的工具为参考，具体使用工具以现场实际情况为主。

5.3.1 硬件

无线网络勘测硬件主要包括WLAN网络测试仪、企业级无线网卡、客户实际业务会使用的无线终端、AP、数码照相机、长距离测距尺、各类增益天线、后备电源、胶带和捆扎带。

5.3.2 软件

无线网络勘测软件主要有流量测试软件 NetIQ Chariot、信号测试软件 NetStumbler、无线路测软件 AirMagnet Surveyor、无线分析软件 AirMagnet Laptop Analyzer、无线分析平台-黄马甲、无线勘测定位分析平台 Ekahau。

6 结束语

“WLAN+专线”业务初期以接入业务“前向收费”为主，随着业务的扩大及热点覆盖区域和人群的增长，逐步增加了针对第三方的增值服务，比如流量分发、广告推送和数据挖掘等，最终过渡到以“后向收费”为主。后向收费是传统接入业务与新型互联网增值服务的组合。

参考文献

[1]石文孝，张丽翠，胡可刚.通信网理论基础[M].长春：吉林大学出版社，2001.

[2]韩斌杰，杜新颜，张建斌.GSM原理及其网络优化[M].北京：机械工业出版社，2009.

〔编辑：刘晓芳〕