廣東移動(dòng)WLAN質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案研究

李 斌， 羅 毅， 李 鶯， 趙 攀

（1.四川理工學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院，四川 自貢 643000；2.四川理工學(xué)院 自動(dòng)化與電子信息學(xué)院，四川 自貢 643000）

隨著中國(guó)移動(dòng)WLAN網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，WLAN用戶日益增多。通過提升WLAN網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，保障WLAN用戶網(wǎng)絡(luò)感知成為亟待解決的問題。在廣東全省WLAN網(wǎng)絡(luò)中建立一項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)質(zhì)量測(cè)試手段是衡量用戶感知的有效方法，通過測(cè)試采集并分析用戶感知，為WLAN網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和維護(hù)提供客觀支持；同時(shí)在WLAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，為網(wǎng)絡(luò)管理人員提供故障預(yù)警和定位手段[1]。

1 備選方案

本項(xiàng)目以監(jiān)測(cè)WLAN用戶感知、發(fā)現(xiàn)WLAN網(wǎng)絡(luò)故障為目標(biāo)，基于此目標(biāo)和項(xiàng)目背景需求，廣東移動(dòng)WLAN質(zhì)量監(jiān)測(cè)可采用3種技術(shù)方案。

1.1 仿真用戶測(cè)試WLAN方案

使用無線試測(cè)試探針接入CMCC網(wǎng)絡(luò)覆蓋的熱點(diǎn)區(qū)域，同時(shí)通過有線接口接入上聯(lián)AC或其上聯(lián)的ONU，模擬用戶自動(dòng)連接CMCC并完成CMCC Protal鑒權(quán)，通過無線環(huán)境發(fā)起網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和業(yè)務(wù)質(zhì)量感測(cè)測(cè)試；在此基礎(chǔ)上WLAN探針實(shí)現(xiàn)有線/無線同時(shí)發(fā)起測(cè)試，判斷感知降質(zhì)量；有需要可設(shè)置連接競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手WLAN熱點(diǎn)，發(fā)起對(duì)不同WLAN網(wǎng)絡(luò)的感知對(duì)比測(cè)試。具體部署方案為：

1）廣東省內(nèi)21個(gè)地市各部署一臺(tái)WLAN測(cè)試探針，初步規(guī)劃WLAN探針接入位置為有CMCC網(wǎng)絡(luò)覆蓋的移動(dòng)機(jī)房或移動(dòng)于高校的匯聚點(diǎn)、熱點(diǎn)區(qū)域的移動(dòng)匯聚機(jī)房，每臺(tái)WLAN探針提供一個(gè)WLAN上網(wǎng)賬號(hào)和密碼；

2）WLAN探針同時(shí)可以提供有線接入，有線接入最好在AC上聯(lián)的ONU，有線接入可便于管理探針和進(jìn)行分段質(zhì)量測(cè)試，采用電口接入，分配30掩碼IP地址；

3）每臺(tái)WLAN探針需配備7*24小時(shí)的交流或POE供電。

4）全省WLAN測(cè)試探針通過互聯(lián)網(wǎng)與中心服務(wù)器連接，由中心服務(wù)器完成探針測(cè)試探針對(duì)WLAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試目的；

5）支持對(duì)CMCC進(jìn)行測(cè)試同時(shí)也支持對(duì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手如ChinaNet WLAN進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。

圖1 方案1示意圖Fig.1 Chart of scheme 1

1.2 基于VLAN切換的AC測(cè)試方案

提供一個(gè)VLAN切換器，部署于AP與AC之間，實(shí)現(xiàn)通過集中控制的方式將一個(gè)AP切換至任意AC下，實(shí)現(xiàn)對(duì)AC業(yè)務(wù)的DHCP地址獲取、驗(yàn)證，同時(shí)在該AP在部署測(cè)試探針，通過控制VLAN切換器切換到至不同的AC網(wǎng)絡(luò)并建立通道，實(shí)現(xiàn)對(duì)AC的集中撥測(cè)。具體部署方案為：

1）在廣東省內(nèi)各地市部署一臺(tái)VLAN切換器，將1臺(tái)AP通過VLAN切換器接入AC匯聚交換機(jī)，VLAN切換器通過多個(gè)接口接入不同的AC VLAN網(wǎng)絡(luò)，本地市存在N個(gè)AC，原則上分配N個(gè)交換機(jī)端口；專用交換設(shè)備同樣配置N個(gè)接口接入?yún)R聚交換機(jī)；

2）同時(shí)部署一臺(tái)測(cè)試探針在該AP下；通過切換控制AP的端口和需要測(cè)試的AC連接，將AP所屬于的端口的VLAN屬性設(shè)置為AC的VLAN，從而在AP與AC之間建立一條二層通道，實(shí)現(xiàn)控制一個(gè)AP快速切換到各個(gè)AC進(jìn)行撥測(cè)；

3）有需要對(duì)全省AC進(jìn)行撥測(cè)，通過將AP通過VLAN切換器輪詢切換到各個(gè)AC通道，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有AC集中測(cè)試；

4）需要在部署遠(yuǎn)程控制中心系統(tǒng)來控制管理全省VLAN切換器實(shí)現(xiàn)端口的切換。

圖2 方案2示意圖Fig.2 Chart of scheme 2

1.3 仿真AP對(duì)AC集中測(cè)試方案

通過測(cè)試探針模擬AP并與AC建立通道，測(cè)試探針完成建立通道后，模擬用戶進(jìn)行DHCP連接、完成CMCC Protal鑒權(quán)，進(jìn)一步發(fā)起網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量測(cè)試和業(yè)務(wù)質(zhì)量測(cè)試；

模擬AP的測(cè)試探針可以通過子接口接入各地市AC VLAN，一臺(tái)探針可模擬與全市所有AC同時(shí)建立通道，對(duì)全市WLAN網(wǎng)絡(luò)控制進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和業(yè)務(wù)感知質(zhì)量測(cè)試。

圖3 方案3示意圖Fig.3 Chart of scheme 3

1）在廣東省各地市部署1臺(tái)測(cè)試探針，將測(cè)試探針接入AC匯聚交換機(jī)，測(cè)試探針通過子接口接入不同的AC VLAN，本地市存在N個(gè)AC，原則上分配N個(gè)VLAN；測(cè)試探針則配置N個(gè)子接口接入?yún)R聚交換機(jī)；通過模擬AP與全市所有AC建立通道；

2）全省每個(gè)地市配置1個(gè)探針，由地市公司分配置AC匯聚交換機(jī)接口及配置數(shù)據(jù)；

3）各地市需分配一個(gè)可重復(fù)登錄的WLAN上網(wǎng)帳戶；

4）全省WLAN測(cè)試探針通過帶外網(wǎng)管與中心服務(wù)器連接，由中心服務(wù)器完成探針測(cè)試探針對(duì)全省WLAN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試目的。

2 方案對(duì)比

3種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)比如下。

2.1 仿真用戶測(cè)試WLAN方案

優(yōu)點(diǎn)：通過有線與無線結(jié)合同時(shí)接入WLAN網(wǎng)絡(luò)，通過無線段直接發(fā)起測(cè)試，與用戶環(huán)境完全相同，更可結(jié)合無線與有線進(jìn)行關(guān)聯(lián)測(cè)試，分段定位故障位于無線側(cè)或有線側(cè)；同時(shí)在無線環(huán)境可以自動(dòng)搜索其它運(yùn)營(yíng)商無線WLAN信號(hào)，自動(dòng)進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，具備多運(yùn)營(yíng)商WLAN無用戶感知對(duì)比測(cè)試能力。

缺點(diǎn)：在目前WLAN網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，分布分散的情況下，此方案無法對(duì)WLAN全網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，只能抽樣對(duì)部分熱點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試面覆蓋較窄。

2.2 基于VLAN切換的AC測(cè)試方案

優(yōu)點(diǎn)：通過集中式與多個(gè)AC建立通道，實(shí)現(xiàn)在對(duì)全網(wǎng)WLAN控制層的測(cè)試，在目前WLAN網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，分布分散的情況下，有效對(duì)全網(wǎng)AC進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和業(yè)務(wù)質(zhì)量測(cè)試，實(shí)時(shí)采集用戶感知指標(biāo)。

缺點(diǎn)：通過VLAN切換器進(jìn)行切換，需要對(duì)AC進(jìn)行輪詢，不能并發(fā)進(jìn)行測(cè)試，周期較長(zhǎng)，每個(gè)AC測(cè)試大約需要10分鐘，因?yàn)锳P-AC間鑒權(quán)和接入，大批量AC測(cè)試下來時(shí)間較長(zhǎng)；每次切換相當(dāng)于將AP和AC斷開，這樣AC上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)告警；控制無線測(cè)試設(shè)備進(jìn)行測(cè)試同時(shí)，需要另一套管理系統(tǒng)管理VLAN切換器端口切換；用一個(gè)AP存在無法適配所有廠家AC并建立起通道的可能。

2.3 仿真AP對(duì)AC集中測(cè)試方案

優(yōu)點(diǎn)：通過集中式跨VLAN與多個(gè)AC建立通道，實(shí)現(xiàn)在對(duì)全網(wǎng)WLAN控制層的測(cè)試，在目前WLAN網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣，分布分散的情況下，提供一種快速的、經(jīng)濟(jì)的解決方案，可以使測(cè)試探針模擬多個(gè)AP與全網(wǎng)保持通道，可以有效對(duì)全網(wǎng)AC進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和業(yè)務(wù)質(zhì)量測(cè)試，實(shí)時(shí)采集用戶感知指標(biāo)。

缺點(diǎn)：模擬AP與所有AC建立通道需解決跨廠家WLAN設(shè)備適配問題，模擬AP的測(cè)試探針需同時(shí)適配多個(gè)廠家設(shè)備；目前該方案正在開發(fā)當(dāng)中。

3 撥測(cè)方案優(yōu)選

以上提出的3種解決方案，各自有優(yōu)缺點(diǎn)。方案1帶有線測(cè)測(cè)試功能，卻只能實(shí)現(xiàn)分布式部署；方案2能實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控，卻無法實(shí)現(xiàn)有線測(cè)對(duì)比監(jiān)測(cè)；方案3需要模擬AP，必須適應(yīng)不同廠商的私有協(xié)議，實(shí)現(xiàn)難度大。實(shí)際的實(shí)現(xiàn)方案，必須能融合各種各種方案的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過認(rèn)真的方案對(duì)比和可行性研究，提出一種融合方案1和方案2的融合方案，具有兩個(gè)方案的所有優(yōu)點(diǎn)，互補(bǔ)其缺點(diǎn)。方案3技術(shù)上尚不成熟，暫時(shí)不予考慮。

本AC撥測(cè)方案使用集中撥測(cè)，在中心機(jī)房對(duì)所有AC的服務(wù)狀況進(jìn)行撥測(cè)，改變了以往現(xiàn)場(chǎng)撥測(cè)方案的諸多弊端。以下是某地市WLAN撥測(cè)原理圖：

圖4 融合方案（優(yōu)選方案）示意圖Fig.4 Chart of mixed scheme

1）使用無線網(wǎng)卡與AP連接

2）使用有線網(wǎng)絡(luò)修改WLAN交換機(jī)配置達(dá)到軟切換AP所屬AC的目的

3）連接AP執(zhí)行各種無線側(cè)上網(wǎng)測(cè)試

4）通過有線網(wǎng)絡(luò)連接AC的上聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，執(zhí)行有線測(cè)上網(wǎng)測(cè)試

4 結(jié)束語

本文提出的3種測(cè)試方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，實(shí)際使用的是方案1和方案2的融合方案，該融合方案的具體實(shí)現(xiàn)方法和步驟，是將來工作的重點(diǎn)。作者將撰寫后續(xù)論文，對(duì)后續(xù)工作進(jìn)行跟蹤和分析。

[1]李建榮，吳懿峰.集團(tuán)客戶綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)技術(shù)解析[J].移動(dòng)通信，2008（9）:65-69.LI Jian-rong，WU Yi-feng.The client group integrated service access network technology analysis[J].Mobile Communication，2008（9）：65-69.

[2]吳亞軍，胡愛群，宋宇波.無線局域網(wǎng)協(xié)議分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程，2008，34（22）：140-142.WU Ya-jun，HU Ai-qun，SONG Yu-bo.Wireless LAN protocol analyzer system design and implementation[J].Computer Engineering，2008，34（22）:140-142.

[3]孫殿東，朱悅．無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用研究[J].電子設(shè)計(jì)工程，2010，18（5）：90-91.SUN Dian-dong，ZHU Yue.Research of wireless sensor networksanditsapplications[J].Electronic Design Engineering，2010，18（5）：90-91.

[4]陶玉柱，胡建旺，崔佩璋.軟件無線電技術(shù)綜述[J].通信技術(shù)，2011，44（1）:38-39.TAO Yu-zhu，HU Jian-wang，CUI Pei-zhang.An overview of software radio[J].Communications Technology，2011，44（1）:38-39.

[5]孟繁亮，韓毅剛.IEEE802.15.4在快速組網(wǎng)中的研究與實(shí)現(xiàn)[J].南開大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010，43（3）：61-65.MENG Fan-liang，HAN Yi-gang.Analysis and design of IEEE802.15.4 in fastassociation network[J].Academic Journal of Naikai University，2010，43（3）:61-65.

[6]王琳珠，范亞芹，胡可剛.無線LAN的性能模型設(shè)計(jì)[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：信息科學(xué)版，2008，26（5）：476-479.WANG Lin-zhu，F(xiàn)AN Ya-qin，HU Ke-gang.Wireless LAN perfor-mance modeling[J].Jilin University:Information Science Editor，2008，26 （5）:476-479.