利用瘦ap技术拓展wlan多种网络营销业务.doc

1、1成果上报申请书成果名称 利用瘦 AP 技术拓展 WLAN 多种网 络营销业务成果申报单位 江苏省无锡分公司成果承担部门/分公司 网络部/ 无锡分公司项目负责人姓名张立朋 项目负责人联系电话和 E成果专业类别*数据业务成果研究类别*相关网络解决方案省内评审结果* 通过关键词索引（35个）WLAN、WOC、CATV文章摘要（200 字左右）：简要描述成果目的和意义，解决的问题，取得的社会和经济效益。传统的 WLAN 无线网络构架，是由网络访问接入点 Access Point（AP）来实现的。AP 是个单点设备，也就是说，每个 AP 有自己独立的 CPU、存储内存和管理软件，这些 AP 之间并没有

2、太多的相关性。在大型网络应用中，这种传统概念的无线网络会遇到很多挑战,这集中表现在：1 系统缺乏整合性：单点设备由于缺少系统的整合特性，因此在实施网络构架时，很难做到有线网络一个无缝的集成。2 系统缺乏可管理性和可维护性：单点设备需要企业的网络管理人员进行逐个的设置，管理和维护，当网络规模趋于大型化时，无线网络的管理和维护工作量都很大。例如在对网络 AP进行升级时，管理和维护一个包括成百上千个 AP 的无线网络需要大量的人力投入。3 系统缺乏可扩展性。单独改变一个 AP 参数和配置会引起 AP 之间的无线干扰，用户漫游重认证和授权也可能会产生问题。4 不能自动调整工作信道和功率，不适应复杂的

3、RF 环境。5 系统不支持无缝切换。无线用户在不同 AP 之间切换会中断原有业务，用户需要经历重新认证、重新获取地址，给用户带来不好的上网体验。 6 安全隐患：如果 AP 设备发生失窃等丢失，则可能会导致系统配置的泄漏，且对非法 AP 接入也无法实施有效的监测。随着无锡市政府“无线城市”项目的启动和实施，至少会有数千台甚至上万台 AP 将分阶段接入网络中，因此需要研究如何建设高性能和高可靠的无线网络，该网络管理维护方便，并且拥有较低的建设和运营成本。社会与经济效益：1.低成本由于瘦 AP 只需实现 RF 功能，无需实现复杂的控制和加密等功能，因此可以低得多的成本来实现。另外无线交换构架为客户提

4、供了强大的管理功能、可扩展性、集成的安全性，管理方便，极大地降低了网络维护成本。因此总体拥有成本低。2无线交换机的集中式特性使之能够方便地扩展，无线接入端可以扩展使之适应未来出现的新的无线接入标准 802.11n，交换机管理系统可以轻松升级以满足企业对无线网络新的要求，如802.11n 等，对于企业来讲，是一套具有很高投资保护的系统。2. 无缝切换，提高用户体验采用瘦 AP 技术，无线网络能够让用户在 AP、WLAN 交换机、多子网以及多 VLAN 之间无缝地漫游，而且不会丢失连接，也不需要重启。它不需要对现有网络进行任何改变就可以实现这一切。采用无线网络切换性能极佳，切换时间在毫秒量级，这为

5、以后开展 Wifi 电话业务打下良好的基础。3. 部署便捷, AP 即插即用AP 无须任何配置，即插即用，在部署大型无线网络时候，工作量大大降低，极大地缩短了部署时间。4. 管理维护方便无线交换系统维护非常方便。接入端 AP 的维护更是无需专业管理人员，可以作到像更换电灯泡一样简单的即插即用，节省了日常维护成本。5. 高可靠性无线网络具有很好的冗余性，没有单点故障。在 AP 发生故障，接入层链路发生故障，接入交换机发生故障，无线交换机的接口发生故障，无线交换机发生故障都不会中断业务。6. 适合发展其他业务，丰富营销策略瘦 AP 系统支持无线定位，实现资产管理以及通过 WLAN 的控制特性，可以

6、制定策略允许或者禁止终端在某些区域使用的功能。技术要点：将本成果的技术或创新内容归纳出 5 个左右的技术要点。WLAN 组网有“胖”AP 以及“瘦”AP+AC 两种组网模式。传统的 WLAN 网络是“胖”AP 架构，中国移动江苏公司目前的 WLAN 覆盖都是此种模式。由于上节内容中描述的局限性，该组网模式已经不能满足我公司日益扩大的 WLAN 网络环境，为此，无锡分公司组织力量对“瘦”AP 组网模式进行研究。研究内容包括：1. 使用无线交换机对所有 AP 进行集中管理配置2.在各种网络架构下的 AP 自动布署方式，实现网络多样化 3.实现网络的高可靠性4.在各种网络架构下的无缝切换，实现为营销

7、服务省内试运行效果：描述成果引入后在本省试运行方案、取得的效果、推广价值和建议等。解决传统 AP 宕机问题，单个 AP 用户容量问题，起到负载均衡，流量控制，以及 P2P 协议下载软件抢占带宽问题。可以实现无缝漫游等。无锡南洋学校试点应用高校是一个特殊的生活群体，学生生活学习相对比较集中，上网人数很不固定，浮动很大且数量较多。如果在公共场合通过有线方式上网，从布线方面来说很不合适，无论从投资、施工、和实际的需求方面来说，无线方式是最适合人员集中的校园的需求，满足用户上网需求。此外，如果采用传统的“胖”AP 组网，维护工作量大，且根据以往的校园 WLAN 维护经验，一旦某 AP 同时在线人数增加

8、到 20 人以上，用户反映网速很差，且 AP 容易吊死，必须重启才能解决问题。4无锡南洋学院是经教育部和江苏省人民政府批准的一所民办普通高校，为了帮助校方进一步提高教育工作者和管理人员的工作效率，满足学校教学、科研、管理、服务中的移动应用需求，从而提高学校教研的水平和质量，并为全校师生、教职工的学习和生活创造便利的条件，无锡移动与校方合作，在该校试点“瘦”AP 组网模式，为其提供全面的无线覆盖。下图分别是主校区和分校区的平面分布图：主校区平面分布图 分校区的平面分布图图 4 南洋学院校区平面图图 5 以某学生宿舍楼为例，AP 分布在楼栋两边各 1/4 处，采用 3db 全向天线进行覆盖,，悬挂

9、在走道两边的墙壁上（或天花板上） 。图 5 南洋学院某宿舍楼覆盖设计系统组网架构如图 6 所示：5图 6 南洋学院 WLAN 组网架构“瘦”AP 无线校园网自 9 月初南洋国际学院开学并投入使用以来，该组网模式稳定运行，师生反映使用效果极佳，至今未发生任何网络投诉。文章主体（3000 字以上，可附在表格后）：根据成果研究类别，主体内容的要求有差异，具体要求见表格后的“填写说明 5”。WLAN 组网有“胖”AP 以及“瘦”AP+AC 两种组网模式。传统的 WLAN 网络是“胖”AP 架构，中国移动江苏公司目前的 WLAN 覆盖都是此种模式。由于上节内容中描述的局限性，该组网模式已经不能满足我公司

10、日益扩大的 WLAN 网络环境，为此，无锡分公司组织力量对“瘦”AP 组网模式进行研究。研究内容研究内容包括：一、传统“胖”AP 与“瘦”AP 组网模式比较11从图 1 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 AP 都通过交换机连接起来，每个 AP 分单独负担 RF、通讯、身份验证、加密等工作，因此需要对每一个 AP 进行独立配置，难以实现全局的统一管理和集中的 RF、接入和安全策略设置。而在基于“瘦”APAC 的组网方案中，无线控制器 AC 能够出色地解决这些问题，在该方案中，所有的 AP 都减了肥，每个 AP 只单独负责 RF 和通讯的工作，其作用就是一个简单的，基

11、于硬件的 RF底层传感设备，所有的“瘦”AP 接收到的 RF 信号，经过 802.11 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“瘦”AP+AC 的组网架构，具有统一管理的特性，并能够出色地完成自动 RF 规划、接入和安全控制策略等工作。二、如何使用无线交换机对所有 AP 进行集中管理和配置 考虑无线网络的可管理性和将来的扩充性，建议采用中央控制的无线网络交换机和瘦 AP 接入架构。所有的管理都由位于网络核心的无线交换机类实现，大大简化了对无线接入点设备的配置管理和维护工作，使

12、其真正成为一个瘦接入端设备，因此突破了传统无线网络的管理和维护瓶颈，实现了“零配置”管理和维护。三、如何在各种网络架构下的 AP 自动部署，实现网络多样化在无线交换机上完成配置后，所有无线接入点 AP 可以实现自动部署。即 AP 无须任何配置即可从无线交换机下载配置，大大降低了初始化工作量。12同时系统维护非常方便。传统 AP 一旦出现故障，往往需要专业人员赶到现场，进行处理。接入端的维护更是无需专业管理人员，如果是 AP 物理损害，只要做简单的替换就可以，无须在新 AP 上做配置。2.1 二层部署二层部署指的是 WLAN 接入控制器 AC 和 AP 是通过二层 vlan 相连，此时瘦接入端

13、AP 不需要任何的第三层信息，如 IP 地址等， AP 无需做任何配置，所有接入点和无线交换机之间通过第二层网络数据包进行数据交换。在二层部署的无线交换系统架构中，初始时，瘦 AP 向本地 VLAN 上行发送一个 Hello 广播包，以试图发现接入控制器 AC，该 VLAN 上的所有无线交换机都会接收到这个 Hello 广播包，并回应一个 Parent 数据包。据此， AC 和 AP 建立起联系。我们采用的 Motorola 接入控制器 AC 能够自动识别并采纳瘦 AP。二层部署方式如图 1 所示。图 1 瘦 AP 二层部署方式132.2 三层部署当瘦接入端 AP 和无线交换机 AC 位于不同

14、网络时，属于第三层部署模式。大型网络中，往往采用三层部署的方式。三层部署时，AP 首先会试图从 DHCP 或 DNS 服务器上获得第三层网络 IP 地址, 然后根据DHCP 响应中的 options field 获得无线控制器 AC 的信息。 AC 识别到瘦 AP 的接入请求后，将瘦 AP采纳到本机管理体系下，实现部署完成。无论是第二层部署或是第三层部署，都不需要更改任何的有线网络的配置，因此在规划实施过程中，无线交换机模式大大减少了部署成本。三层部署方式如图 2 所示。图 2 瘦 AP 三层部署方式2.3 方式对比三层部署方式，瘦 AP 只需就近接入城域网汇聚点设备（需支持 DHCP 功能）

15、 ，从三层设备上获取 IP，这样 AP 就能够与 AC 集中控制器进行 IP 通信。这种方式可以大大减轻传输的压力，也能够14在接入层保证用户接入带宽。此外，由于无锡的 5 台无线控制器 AC（Motorola 的 RFS-7000）下连的 AP 数量不同，有的机房放一台 AC 不够用，放两台 AC 又浪费，但通过三层部署可以灵活设置瘦AP 的归属 AC，可以最大限度的利用 AC 的接入能力，节约投资。所以对于大型组网，采用三层部署瘦 AP 有着很大的优势。2.4 AC 部署方式AC 也可以作为二层或三层设备部署到 WLAN 网络中。1、两层模式是指无线交换机仅仅作为两层设备来使用，并不作为无

16、线用户的网关，无线控制器AC 可以将不同的用户组分配到指定的 vlan。无线控制器 AC 将用户的数据包进行两层透传。2、三层模式是指无线交换机作为三层设备来使用，无线控制器 AC 是无线用户的网关。无线交换机将用户的数据包通过三层转发。无锡分公司目前的瘦 AP 组网中，是将无线控制器 AC 作为二层设备部署的。此外，AC 还可以串接或旁路部署。2.4.1 AC 串接部署串接模式中，传统的胖 AP 通过汇聚交换机上行到上层的 BRAS，瘦 AP 的管理 vlan 和业务 vlan通过串接的无线控制器 AC 上行。15图 3 AC 串接部署方式2.4.2 AC 旁路部署旁路模式中，对现有网络改动

17、很小，只需要将无线控制器 AC 旁挂在现有的汇聚交换机旁，将瘦 AP 的 Vlan 通过交换机 trunk 传送到 AC，流量再通过 AC 传回汇聚交换机再上行到 BRAS。由于这则组网方式对现网改动较小，灵活性高，所以无锡分公司也是采用了这种方式。16图 4 AC 旁路部署方式四、如何实现在各种网络架构下的无缝切换采用无线网络能够让用户在 AP、WLAN 交换机、多子网以及多 VLAN 之间无缝地漫游，而且不会丢失连接，也不需要重启。它不需要对现有网络进行任何改变就可以实现这一切。其他厂家一般只能实现二层漫游。跨网段时需要二次认证，导致丢包或者很大延迟。而采用瘦 AP 系统无线网络切换性能极

18、佳，切换时间在毫秒量级，保证了语音的流畅。五、如何实现网络的高可靠性保证无线网络的高可靠性，不允许无线网络有单点故障。六、营销拓展在以上技术保证的基础上，WLAN 网络质量更趋稳定，对业务的拓展提供了极大的便利。集中管理、自动部署实现了大部分数据配置和后期维护的远程操作，使得给客户的影响是一次安装、极少维护，极大支撑了业务部门与业主的洽谈，在与电信的竞争中，占据了有力的优势，同时节约了业务方面的人力、财力和物力。在建设精品的思路指导下，一传十、十传百，形成口碑效应，扩大了我公司 WLAN 的影响力，也在很大程度上推进了我公司互联网、语音专线的全业务竞争能17力。无缝切换的实现，使得在覆盖区域无

19、线漫游成为与电信宽带竞争的亮点：比如，无锡南洋学院校园 WLAN，用户仅通过一个账号就可以在宿舍、教学楼、图书馆里移动漫游而不掉线，同时以此为切入点，实现教职工 WLAN 无线课堂、WLAN 无线 VPN 等应用，实现多种业务灵活配置、打包销售。我们还将互联网、语音专线、随 e 行（WLAN）等业务和产品与 WLAN 建设捆绑，为用户建设厂区、宿舍区、办公区等接入和覆盖，实现用户无线移动办公等。在“无线城市”热点，宣传公司 WLAN，用户通过手机号为账号即可上网，同时向用户推荐随 e 行（EDGE）等，使得用户感知到只要在中国移动无线信号覆盖区域就可自由上网；通过免费体验活动，进一步激活潜在用

20、户群，加深了用户对我公司“无线宽带”的宣传的感知和认同。本省推广情况在无锡南洋职业技术学院等高校率先使用，目前全省各高校正在全面推广使用。性能测试为验证“瘦”AP 组网特性及产品性能，无锡分公司组织精干力量，对曾入围集团公司集采范围的摩托罗拉相关产品进行测试。1 测试环境总体测试环境如图 2 所示。图 2 WLAN 测试组网图18测试连接图如图 3 所示： 图 3 WLAN 测试连接图2 测试软硬件列表（一） 测试硬件列表硬件名称 数量 单位 备注RFS7000 1 台 摩托罗拉AP300 5 台 摩托罗拉POE 供电模块 5 块 摩托罗拉台式机 1 台 作为网管服务器，需要较高性能无线网卡

21、3 块 支持 802.11a/b/g 模式；能够支持WPA/WPA2交换机 2 台路由器 1 台（二） 测试软件列表 软件名称 数量 单位 备注Linux 1 套 DHCP ServerServ-U 1 套 FTP ServerRFManager 1 套 网管软件WIPS 1 套 无线入侵保护系统软件FreeRadius 1 套IxChariot 1 套193 AP 能力测试3.1 自动频点设置（一）设备上电时自动频点设置能力项目：自动频点设置分项目：设备上电时自动频点设置能力测试目的：1、测试设备是否支持启动时自动选择频率，避开干扰信道预置条件：1、2 台 AP 都已启动自动频率选择功能测试

22、组网图：AP1AP2LAN SwitchStationAC测试流程：1、 在无线终端 STA 上启动 WLAN 网络扫描软件2、 依次启动 AP1，AP2 ，记录各 AP 自动选择的信道预期结果：1、步骤 2 中可以看到 AP 能够尽可能地选择信噪比小的信道测试说明：测试时所观察的界面为 MOTO 自带的 AC 上的网管界面。20测试结果：AP1 自动选择信道 1，AP2 自动选择信道 6（二） 设备运行中自动频点设置能力项目：自动频点设置分项目：设备运行中自动频点设置能力测试目的：1、测试设备是否支持运行过程中自动选择频率，避开干扰信道21预置条件：1、2 台 AP 都已启动自动频率选择功能

23、2、AP1,AP2 处于运行状态测试组网图：AP1AP2LAN SwitchSTAACAP3测试流程：1、 在无线终端 STA 上启动 WLAN 网络扫描软件，记录 AP1、AP2 的信道2、 启动 AP3， （或者在周围 AP 信道发生变化时） ，再次记录各 AP 所使用的信道预期结果：1、步骤 2 中可以看到 AP 能够尽可能地选择信噪比小的信道测试说明：测试观察界面为 MOTO 自带的 AC 界面。22测试结果：AP1 和 AP2 自动调整到信道 1 和信道 113.2 流量限制测试（一）终端流量限制项 目：流量限制分项目：终端流量限制测试目的：验证 AC 是否能够对用户默认进行上下行流

24、量限制23测试组网图：ACAPSTA1服务器预置条件：1） 同一个 AP 下配置同一个 SSID 的用户测试步骤：1、 在 AC 上预置默认情况下，对所有用户上下行流量限制2、 连接到 AP 上3、 上下传数据，确认流量限制有无生效预期结果：1、默认流量控制生效测试说明：所使用的测速软件为DU Meter。测试结果：限制前：使用迅雷下载，上下行流量限制为 512K。效果如图：24使用 BT 下载，上下行流量限制为 512K。效果如图：备注：限速只是能在所限的数值左右，而不是一定能在数值以下。但可以看出对 BT 等P2P 下载软件可以起到作用。（二） Radius 用户流量限制项 目：流量限制分

25、项目：根据 RADIUS 账号，在同一 SSID 中对用户进行不同策略的流量控制能力测试测试目的：验证 AC 能够根据 RADIUS 账号，在同一 SSID 中，对不同的用户进行不同策略的流量测试步骤：1、 在 AC 上设置不同的上下行流量控制模版2、 在 radius 中开放不同的帐号，引用不同的速率模版3、 不同用户使用不同账号，连接到同一 AP 的同一 SSID 上4、 上下传数据，确认流量限制有无生效 预期结果：1、不同账号能够有不同的速率25测试说明：本测试是在 MOTO 的 AC 上做的 RADIUS 限速，在其它服务器上也可以，但服务器要将MOTO 的 AC 一些数据要做到服务器

26、中。由于时间关系，本次测试没有与我们公司自己用的中兴 RADUIS 服务器进行连接测试。测试结果：SSID 为 104，账户为 512，设置上下行流量均为 512K，实际下载如图：SSID 同样为 104，账户为 2000，设置上下行流量均为 2000K，实际下载如图：备注：需要 AC 支持远端 web/portal 认证功能3.3 流量分担能力（一）按照用户数目进行流量分担项目：流量分担能力分项目：按照用户数目进行流量分担测试目的：1、 测试 WLAN 接入网络是否能够按照用户平均进行流量分担26测试组网图：STA1 AP LAN Switch ACAP预置条件：正确配置 AC、AP 。测试

27、流程：1. 确认 AP 将最大连接客户端的数目为 2562. 顺序将多个终端连接到 WLAN3. 观察用户在 AP 上的分布情况预期结果：1、AP 可以根据用户数目进行负载分担测试说明：测试结果：用户自动连接到 AP1 和 AP2（下图中 radio 列，1 表示 AP1，2 表示 AP2）备注：本次测试是按用户数进行负载均衡，在 AP1 与 AP2 中，每次登录用户是两个 AP 间隔进行的。即 1 个用户登录 AP1 第 2 个就登 AP2，第 3 个登 AP1，如此下去。以达到基于用户数的负载均衡。（二）按照用户流量进行流量分担项目：流量分担能力分项目：按照流量进行流量分担测试目的：26测

28、试 WLAN 接入网络是否能够按照用户平均进行流量分担测试组网图：STA1 AP LAN Switch ACAP预置条件：1、 正确配置 AC、AP 。测试流程：1. 将 2 个终端各连接到一个 AP，其中一个终端的流量为 2M,另一个终端的流量 1M2. 观察后继终端连接到 AP 的情况预期结果：1、AP 可以根据流量进行负载分担测试说明：测试结果：使用 FTP 下载的终端连接到 AP1，可观察到后继终端全部连接到 AP2（下图中 radio 列，1 表示 AP1，2 表示 AP2）注：在负载均衡测试中，基于用户数，与基于流量两种测试中，有用户下线，也有用户新登进 AP。但一直在线的用户当使

29、用流量很小，或者没有流量时，负载均衡功能也可以将这些用户均衡至负担小的 AP 上。3.4 切换支持能力此处测试同一 AC 下的不同 AP 的 Layer2 切换支持能力项目：切换支持能力26测试分项：同一AC下的不同AP的Layer2切换测试目的：验证用户在两个AP间是否可以进行二层切换预置条件：AP1和AP2处于同一VLAN下，二层可达测试组网图：测试步骤：1、 配置 WLAN 系统，使用户可以关联到 AP。2、 用户关联到 AP1，连续 PING 网络中的服务器3、 使 AP1 的发射功率变小或者使 STA 远离 AP1 并向 AP2 靠近，使用户重新关联到AP2，记录 PING 的丢弃数

30、量。确认切换后终端的 IP 地址不会改变。预期结果：1. 用户正常切换且保证认证正常；测试说明：测试结果：Radius 服务器LAN SWSTA AP1ACAP2服务器26切换过程中未丢包，未断线。3.5 网络自愈能力项 目：网络自愈能力测试分项：网络自愈能力测试目的：验证 AP 故障后，系统是否可以通过调整邻接 AP 的功率来维持覆盖范围预置条件：1 AP1 和 AP2 配置成邻居关系2 STA 处于 AP1 和 AP2 之间测试组网图：测试过程：1. 使用 STA 扫描 AP2 的信号强度，并作记录2. 将 AP1 断电3. 使用 STA 扫描 AP2 的信号强度，对比第一次扫描到的信号强度STAAP1AC 认证服务器AP2交换机26预期结果：1. AP2 信号强度加大测试说明：测试结果：支持。网络正常时，AP2 功率为 15mWAP1 故障后，AP2 自动调整到 20mW263.6 压力测试项目：压力测试分 项目：单模压力测试测试目的：1、检验 WLAN 接入系统 11b/g 模式在实际环境下的性能测试组网图：ServerACAPSTA预置条件：1. 各设备工作正常测试流程：1. 在实际环境中，测试迅雷和 BT 下载的速度预期结果：测试说明：26测试结果：迅雷下载流量：BT 下载流量：