AC資源池在WLAN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的應(yīng)用探討

1引言

無(wú)線局域網(wǎng)（Wireless Local Area Network，WLAN）具有技術(shù)成熟、高帶寬、低成本、易于部署等特點(diǎn)，通過在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求旺盛的區(qū)域部署WLAN，實(shí)現(xiàn)對(duì)2G/3G數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的分流，可大大降低無(wú)線寬帶每比特成本，在全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的背景下，WLAN網(wǎng)絡(luò)受到國(guó)內(nèi)各運(yùn)營(yíng)商的高度重視。作為中國(guó)移動(dòng)“GSM+TD+LTE+WLAN”四網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展和“無(wú)線+基站光纜延伸+IP+IMS”全業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展策略的重要組成部分，WLAN是中移動(dòng)繼續(xù)保持無(wú)線領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)、進(jìn)入寬帶市場(chǎng)和建設(shè)無(wú)線城市的經(jīng)濟(jì)有效方式，也是分流蜂窩網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量、承載業(yè)務(wù)發(fā)展和支撐寬帶接入的有效手段，近年來成為網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重點(diǎn)。中國(guó)電信2011年啟動(dòng)了“寬帶中國(guó)翼動(dòng)起來”活動(dòng)，宣布“無(wú)線中國(guó)”計(jì)劃，WLAN網(wǎng)絡(luò)被賦予更高的歷史使命，與3G網(wǎng)絡(luò)共同承載移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)流量。而中國(guó)聯(lián)通將WLAN作為全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)下建立無(wú)線寬帶差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的戰(zhàn)略資源，促進(jìn)寬帶網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，分流部分業(yè)務(wù)流量。

隨著WLAN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，網(wǎng)元數(shù)量急劇增加，而且WLAN設(shè)備廠家數(shù)量多，各家設(shè)備技術(shù)水平不一，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)困難、設(shè)備利用率低等問題日益突出。應(yīng)用虛擬化技術(shù)可以從很大程度上解決這些問題。眾所周知，在ICT領(lǐng)域通過虛擬化技術(shù)可以創(chuàng)建一個(gè)全局共享的資源池，從根本上擺脫煙囪式架構(gòu)的約束，并能很好的解決空間、電源等工程實(shí)施方面的問題。總的來說，應(yīng)用虛擬化技術(shù)可以提高資源利用率、降低管理成本、提高設(shè)備使用靈活性、提高安全性、提供更好的可擴(kuò)展性等。下面就探討一下在WLAN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中如何應(yīng)用虛擬化技術(shù)。

2AC虛擬化技術(shù)在WLAN網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

2.1WLAN組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

目前，運(yùn)營(yíng)商WLAN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)均采用瘦AP方式組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)的組成主要包括接入點(diǎn)AP、無(wú)線控制器AC和WLAN支撐系統(tǒng)。其中，AP是WLAN業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的小型無(wú)線基站設(shè)備，完成WLAN設(shè)備的無(wú)線接入；AC實(shí)現(xiàn)AP連接、AP設(shè)備集中管理控制、AP管理地址的分配、WLAN用戶安全控制、認(rèn)證中心選擇和連接，強(qiáng)制Portal等功能；WLAN支撐系統(tǒng)包括Portal/AAA認(rèn)證服務(wù)器、網(wǎng)管及計(jì)費(fèi)系統(tǒng)等。典型的WLAN組網(wǎng)方式如圖1所示。

2.2AC設(shè)備虛擬化

由以上的分析可知，在瘦AP架構(gòu)下，AC設(shè)備包含“無(wú)線控制”和“用戶接入控制”兩方面的功能，作為WLAN網(wǎng)絡(luò)的核心控制設(shè)備，AC在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中占有舉足輕重的地位，如何高效、合理的部署AC設(shè)備在工程設(shè)計(jì)中備受關(guān)注。目前，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)部署中存在以下幾個(gè)問題：

因CAPWAP協(xié)議具體實(shí)現(xiàn)方式不同，WLAN各廠家的AP只能與本廠家的AC進(jìn)行通信，即有多少個(gè)廠家的AP就需要配置多少個(gè)廠家的AC。

AC設(shè)備管理能力有限，目前最常見的是單臺(tái)設(shè)備可管理4096個(gè)AP，但在實(shí)際工程中均按AC容量的70%進(jìn)行設(shè)備配置。

按照移動(dòng)集團(tuán)要求，AC設(shè)備的備份方式均為1+1熱備，即網(wǎng)絡(luò)中只有一半的AC設(shè)備在處理業(yè)務(wù)。

因此，隨著網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，AC設(shè)備的數(shù)量急劇增長(zhǎng)，給工程建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維都帶來了很大的壓力：一方面是對(duì)機(jī)房空間和電源系統(tǒng)提出了更高的要求；另一方面如此多的設(shè)備增加了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)的工作量；此外，目前一個(gè)AP只能連接一個(gè)固定的AC，每個(gè)熱點(diǎn)的用戶活躍程度不同會(huì)造成不同AC設(shè)備的忙閑狀態(tài)有很大差異，設(shè)備利用率低。

應(yīng)用虛擬化技術(shù)，建立AC資源池，能夠較好的解決這些問題。資源池的概念由來已久且在實(shí)際工程中已有應(yīng)用，圖2是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中MSC POOL組網(wǎng)的示意圖。在傳統(tǒng)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中，一個(gè)RNC/BSC只能與一個(gè)MSC相連；在MSC POOL組網(wǎng)中，一個(gè)RNC/BSC可以與多個(gè)MSC相連。采用MSC POOL技術(shù)可以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源、合理分配話務(wù)、保障網(wǎng)絡(luò)安全、提高資源利用率。從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上看，AP和AC之間的關(guān)系與RNC/BSC和MSC之間的關(guān)系是極其相似的。類比MSC POOL，在WLAN網(wǎng)絡(luò)中利用虛擬化技術(shù)我們可以建立AC POOL，如圖3所示。

AC組POOL前，AP和AC是一對(duì)一的控制關(guān)系；組POOL后，從AP側(cè)看到的將是一個(gè)超大容量的AC，AP可以動(dòng)態(tài)的選擇AC POOL中的任意AC，突破了以往不能點(diǎn)到多點(diǎn)的連接限制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了資源共享。具體來講，AC POOL組網(wǎng)具有以下優(yōu)勢(shì)：

2.2.1AC即插即用，資源利用率高

組POOL前，增加一個(gè)AC時(shí)我們要考慮該AC要管理哪些區(qū)域的AP，組POOL后，AC被整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的AP共用，WLAN無(wú)線網(wǎng)和核心網(wǎng)的擴(kuò)容相對(duì)獨(dú)立。AP根據(jù)AC負(fù)載情況動(dòng)態(tài)選擇AC，實(shí)現(xiàn)了負(fù)載均衡，提高了設(shè)備利用率。

2.2.2IP地址分配更合理，避免浪費(fèi)

目前WLAN網(wǎng)絡(luò)中用戶IP地址的分配一般是基于AC設(shè)備來做的，即事先為每個(gè)AC配置一個(gè)IP地址池，由AC具體為用戶分配。由于AC數(shù)量多，這種分散式的地址分配方式首先從規(guī)劃和管理上容易造成混亂，再者就是多個(gè)小的IP地址池利用率不均衡，會(huì)產(chǎn)生大量的地址碎片，使得IP地址利用率不高。AC組POOL之后，可以只規(guī)劃一個(gè)大的IP地址池，由虛擬AC集中進(jìn)行地址分配，既簡(jiǎn)化了IP地址的規(guī)劃和管理又提高了IP地址的利用率。

2.2.3網(wǎng)絡(luò)的高可靠性

前面我們已經(jīng)提到，作為WLAN關(guān)鍵管控設(shè)備，AC通常是1+1熱備份，這樣做雖然提高了AC的可靠性，但要部署大量的備機(jī)。AC組POOL后，一個(gè)“池區(qū)”中所有的AC之間都是互為備份的。如果其中任何一個(gè)發(fā)生了故障，它所服務(wù)的AP會(huì)由POOL中其他AC接管，實(shí)現(xiàn)真正意義上的自動(dòng)、實(shí)時(shí)冗余安全保障，同時(shí)減少了備機(jī)數(shù)量，既節(jié)省投資又緩解了機(jī)房空間及電力資源緊張的問題，如圖4所示。

2.2.4運(yùn)營(yíng)維護(hù)方便，網(wǎng)絡(luò)調(diào)整靈活

大量AC單獨(dú)部署的話必然會(huì)給維護(hù)管理帶來壓力，例如AC配置數(shù)據(jù)的話需逐臺(tái)登陸AC，工作量大、效率低。AC組POOL后“池區(qū)”中所以節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)制作和后期維護(hù)都比較簡(jiǎn)單，網(wǎng)管人員可以統(tǒng)一管理池區(qū)內(nèi)的網(wǎng)元，能夠有效提高效率，降低運(yùn)維成本。此外，如果有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)整或策略調(diào)整的需求，AC組POOL后實(shí)施起來更加方便、靈活。

2.3AC虛擬化應(yīng)用路線展望

前面分析了AC虛擬化可以帶來的好處，給我們提供了美好的前景。但在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行具體部署時(shí)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備及資源情況分步驟進(jìn)行，以下是對(duì)AC虛擬化技術(shù)在WLAN網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用及演進(jìn)路線的分析。AC虛擬化在今后WLAN中的應(yīng)用將分三個(gè)階段：

階段一：各廠家AP和AC之間的接口尚未標(biāo)準(zhǔn)化，不同廠家的AP和AC設(shè)備不能互通，只能通過虛擬化平臺(tái)建立多個(gè)AC資源池，同一廠家的AP共享一個(gè)資源池。

階段二：AP和AC之間的接口標(biāo)準(zhǔn)化（該接口的標(biāo)準(zhǔn)化工作移動(dòng)集團(tuán)已進(jìn)入測(cè)試階段），不同廠家的AP和AC可以互通，建立一個(gè)大的AC資源池，服務(wù)于所有AP。

階段三：終極階段是建立AC云，根據(jù)AP建設(shè)規(guī)模動(dòng)態(tài)申請(qǐng)AC資源，實(shí)現(xiàn)“按需分配”，進(jìn)一步提高資源利用率。

3結(jié)論

隨著業(yè)務(wù)發(fā)展和云計(jì)算概念的提出，通信信息系統(tǒng)普遍對(duì)IT資源整合提出了需求。本文在這個(gè)大的技術(shù)背景下，探討了AC虛擬化技術(shù)在WLAN網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，希望能夠起到拋磚引玉的作用，我們?cè)谄渌到y(tǒng)建設(shè)中應(yīng)積極研究、試驗(yàn)、引入虛擬化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)資源的高效利用。