敏捷分布式WiFi技術(shù)研究及應(yīng)用

令曉靜

【摘要】? ? 隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，WiFi技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，酒店、宿舍、醫(yī)院等房間密度大、墻體結(jié)構(gòu)復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景普遍存在信號(hào)較差的問(wèn)題，敏捷分布式WiFi技術(shù)采用AC+中心AP+遠(yuǎn)端單元的全新架構(gòu)，用有線(xiàn)代替無(wú)線(xiàn)穿過(guò)墻體，將遠(yuǎn)端單元直接部署在房間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)高速率無(wú)線(xiàn)信號(hào)全覆蓋。

【關(guān)鍵詞】? ? 敏捷分布式WiFi? ? 中心AP? ? 遠(yuǎn)端單元

引言：

近年來(lái)，WiFi作為無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的一種主流形式得到的廣泛的應(yīng)用，它采用射頻技術(shù)將一個(gè)區(qū)域的多個(gè)支持無(wú)線(xiàn)協(xié)議的設(shè)備連接起來(lái)，不需要實(shí)體網(wǎng)線(xiàn)的連接，在網(wǎng)絡(luò)組建、設(shè)備接入和數(shù)據(jù)通信等方面有天然的靈活性和移動(dòng)性。WiFi是一種中心站點(diǎn)組織形式的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)，中心站點(diǎn)由AP提供。

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，智能手機(jī)快速普及，WiFi無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)迅速融入當(dāng)代人的主流生活，逐漸成為人們工作、學(xué)習(xí)、生活的基本需求之一。國(guó)內(nèi)外廠商紛紛發(fā)布了種類(lèi)繁多的AP接入熱點(diǎn)，應(yīng)對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景的WIFI覆蓋。但在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于酒店客房、學(xué)生公寓、醫(yī)院病房這類(lèi)房間密度大、墻體環(huán)境復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景，WiFi覆蓋一直是一個(gè)不小的難題。

一、幾種房間密集型WiFi解決方案

對(duì)于酒店式公寓等密集房間型應(yīng)用場(chǎng)景，為了解決每個(gè)獨(dú)立的房間的覆蓋，曾經(jīng)出現(xiàn)幾種不同的方案，從放裝覆蓋到室分覆蓋，再到“智分”覆蓋和面板覆蓋，每種都有一些自身的問(wèn)題。

1.1 放裝式AP

放裝式AP吸頂安裝在走廊的天花板，對(duì)兩側(cè)的房間進(jìn)行覆蓋，信號(hào)穿墻之后到達(dá)房間內(nèi)已經(jīng)嚴(yán)重衰減，信號(hào)覆蓋不均勻，常常會(huì)出現(xiàn)下載速率慢、網(wǎng)絡(luò)延遲大，甚至經(jīng)常斷線(xiàn)等問(wèn)題，用戶(hù)體驗(yàn)感較差，隨著放裝AP數(shù)量的增多，設(shè)備管理復(fù)雜度持續(xù)提升。

1.2 室內(nèi)分部式AP

室內(nèi)分布式AP使用射頻饋線(xiàn)將天線(xiàn)拉遠(yuǎn)，讓天線(xiàn)直接入室的方式繞過(guò)了墻體對(duì)無(wú)線(xiàn)信號(hào)的衰減問(wèn)題，信號(hào)質(zhì)量有所改善，但射頻饋線(xiàn)也信號(hào)衰減問(wèn)題。天線(xiàn)饋線(xiàn)系統(tǒng)新建成本高，安裝部署麻煩，出現(xiàn)故障檢測(cè)原因及其復(fù)雜，維護(hù)管理麻煩。

1.3智能分布式AP

智能分布式AP對(duì)室內(nèi)分布式AP進(jìn)行改良，采用超柔饋線(xiàn)替代射頻饋線(xiàn)，并且將合路器、耦合器集成到AP里面，減少了部署難度，但在部署的時(shí)候還是需要對(duì)墻體進(jìn)行鉆孔，而且對(duì)于信號(hào)在饋線(xiàn)中傳輸存在嚴(yán)重衰減的問(wèn)題仍然存在。

1.4 面板式AP

面板式AP部署在室內(nèi)，信號(hào)無(wú)需穿墻，大大減少了工程施工部署的成本，86盒安裝施工便利，對(duì)已有入室網(wǎng)線(xiàn)不破壞原有裝修環(huán)境和建筑結(jié)構(gòu)，覆蓋效果好。隨著房間數(shù)量的增大，所需AP的數(shù)量太多，管理難度增大，且每臺(tái)AP都需要占用相應(yīng)的License，成本高。

二、敏捷分布式WiFi技術(shù)

敏捷分布式WiFi用較低的成本就可以解決密集型小房間網(wǎng)絡(luò)覆蓋及性能問(wèn)題，提升無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能和用戶(hù)業(yè)務(wù)體驗(yàn)，簡(jiǎn)化設(shè)備管理和配置，為客戶(hù)打造高性能、優(yōu)覆蓋且易管理的精品網(wǎng)絡(luò)。這種方案與放裝方案、室分方案以及“智分”方案相比有覆蓋和容量上的優(yōu)勢(shì)，與面板覆蓋方式相比也有管理節(jié)點(diǎn)少，License 需求少和組網(wǎng)規(guī)模更有保障的優(yōu)勢(shì)。

2.1系統(tǒng)架構(gòu)

敏捷分布式 WiFi 對(duì)傳統(tǒng) AC+AP 的架構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新，傳統(tǒng)AP一分為二，形成AC+中心AP+遠(yuǎn)端單元的三級(jí)分布式架構(gòu)。三層架構(gòu)下引入的中心 AP 是一個(gè)關(guān)鍵的角色，提升了整體的網(wǎng)絡(luò)能力。向上，中心 AP 幫助 AC 處理了部分業(yè)務(wù)，分流了對(duì) AC 業(yè)務(wù)處理需求，分擔(dān)了 AC 的負(fù)載;向下，傳統(tǒng) AP 的轉(zhuǎn)發(fā)、頻譜分析和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采集等功能上移到了中心 AP，RU 僅承擔(dān)射頻的處理，釋放了 RU 的處理能力。通過(guò)AC集中管理和控制多個(gè)中心AP，每個(gè)中心AP統(tǒng)一管理遠(yuǎn)端單元，集中處理業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)，負(fù)責(zé)漫游切換、負(fù)載均衡、頻譜分析、關(guān)聯(lián)控制等功能，RRU只負(fù)責(zé)空口管理和射頻控制，這種分布式的架構(gòu)進(jìn)一步提升了無(wú)線(xiàn)接入能力，為用戶(hù)帶來(lái)更優(yōu)的體驗(yàn)。

2.2 敏捷分布式WiFi特點(diǎn)

對(duì)于酒店客房、學(xué)生宿舍和醫(yī)院病房等房間密度大、墻體環(huán)境復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景，采用敏捷分布式WiFi組網(wǎng)架構(gòu)來(lái)部署網(wǎng)絡(luò)滿(mǎn)足此類(lèi)需求。敏捷分布式WiFi具有如下特點(diǎn)：

第一，中心AP和遠(yuǎn)端單元之間通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)入室部署，信號(hào)無(wú)穿墻衰減與饋線(xiàn)損耗，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)無(wú)死角覆蓋，提升無(wú)線(xiàn)接入性能;

第二，RU通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)入室部署，支持86盒、吸頂或掛墻等多種安裝方式，無(wú)需破壞的建筑原有結(jié)構(gòu)，安裝部署方便;

第三，AC只需要完成對(duì)中心AP的管理，RU免管理，中心AP的配置可自動(dòng)下發(fā)到所有的RU簡(jiǎn)化管理，降低了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作量;

第四，遠(yuǎn)端單元不占用AC License，只需管理少量中心AP，節(jié)約License管理費(fèi)用;

第五，相比傳統(tǒng)的分布式 AP，突破 15 米的饋線(xiàn)長(zhǎng)度，使用網(wǎng)線(xiàn)替代饋線(xiàn)，中心 AP和遠(yuǎn)端單元之間的連線(xiàn)可長(zhǎng)達(dá) 100 米，實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離的網(wǎng)絡(luò)覆蓋;

第六，中心AP集中管理遠(yuǎn)端單元，并行轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)流量，遠(yuǎn)端單元僅處理無(wú)線(xiàn)信號(hào)，分層的設(shè)計(jì)使組網(wǎng)結(jié)構(gòu)更加清晰，優(yōu)化了整體無(wú)線(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)能力。

三、敏捷分布式WiFi典型應(yīng)用

敏捷分布式WiFi適用于學(xué)校、酒店、醫(yī)院以及辦公會(huì)議室等房間密度大、墻體結(jié)構(gòu)復(fù)雜的場(chǎng)景，使用網(wǎng)線(xiàn)穿墻走線(xiàn)無(wú)壓力，將遠(yuǎn)端單元裝入每個(gè)房間，輕松實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)信號(hào)全覆蓋。

3.1系統(tǒng)組網(wǎng)

敏捷分布式 WiFi 由AC、中心AP和RU組成，如1-2所示，RU 本質(zhì)就是一個(gè)從傳統(tǒng) AP 上剝離出來(lái)拉遠(yuǎn)的射頻模塊，通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)直接連接到中心 AP 或者通過(guò) PoE 交換機(jī)，PoE交換機(jī)再連接RU，擴(kuò)展中心AP下管理的RU數(shù)目。中心 AP 本身不具備射頻模塊，需要和 RU 共同部署以完成終端接入等功能。中心 AP 統(tǒng)一管理遠(yuǎn)端單元，集中處理業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)，遠(yuǎn)端單元?jiǎng)t獨(dú)立處理射頻信號(hào)，這種分布式的架構(gòu)進(jìn)一步提升了無(wú)線(xiàn)接入能力，為用戶(hù)帶來(lái)更優(yōu)的體驗(yàn)。中心 AP 和遠(yuǎn)端單元均支持零配置上線(xiàn)，可實(shí)時(shí)管理和維護(hù)，相較于傳統(tǒng)的分布式 AP 方案，AC 僅管理少量的中心 AP，即可部署海量的遠(yuǎn)端單元，提升了整體性能的同時(shí)，降低了網(wǎng)絡(luò)部署成本。

3.2 部署方案

本次采用華為敏捷分布式WiFi解決方案，AC采用AC6605，中心AP 采用AD9431DN-24X，遠(yuǎn)端單元采用R250D，PoE交換機(jī)采用S5735-L8P4X-A1。中心AP-AD9430DN-24可直連管理24個(gè)遠(yuǎn)端單元，通過(guò)交換機(jī)擴(kuò)展最大管理48個(gè)遠(yuǎn)端單元，中心AP可以部署在機(jī)房、弱電井和走廊，用有線(xiàn)代替無(wú)線(xiàn)穿過(guò)墻體，將遠(yuǎn)端單元直接安裝到房間內(nèi)，獨(dú)享優(yōu)質(zhì)的無(wú)線(xiàn)接入服務(wù)。遠(yuǎn)端單元R250D內(nèi)置 IEEE802.11a/b/g/n/ac/ac wave2 無(wú)線(xiàn)模塊，支持 2.4G 和 5G 雙頻接入，可以通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)直連中心 AP 部署到室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)入室信號(hào)無(wú)死角覆蓋。

3.2.1? AC

AC 部署了 AP 管理，用戶(hù)管理等 WLAN 組件相關(guān)的業(yè)務(wù)，作為業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)時(shí)的功能和業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)相關(guān)的功能。

3.2.2中心AP

中心 AP 保留了原來(lái) AC+AP 架構(gòu)中 AP 部署的 QoS，ACL 等寬帶業(yè)務(wù)相關(guān)的功能和業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)相關(guān)的功能的功能（除了射頻部分），并增加了部分 AC 的功能和對(duì) RU 的管理功能。中心AP其與 AC 之間的通信仍然通過(guò) CAPWAP 隧道進(jìn)行，與 RU 之間的通信也是通過(guò)CAPWAP 隧道進(jìn)行。

3.2.3 遠(yuǎn)端單元RU

RU 本質(zhì)就是一個(gè)從傳統(tǒng) AP 上剝離出來(lái)拉遠(yuǎn)的射頻模塊，只負(fù)責(zé)與 802.11 相關(guān)的空口報(bào)文的處理，其通過(guò) CAPWAP 隧道與中心 AP 進(jìn)行通信。不同 RU 之間是獨(dú)立的射頻，不存在共享射頻的問(wèn)題。

四、結(jié)束語(yǔ)

敏捷分布式WiFi案創(chuàng)新性地將傳統(tǒng)AP分離為中心AP+RU架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)AP的減負(fù)，RU只需處理無(wú)線(xiàn)信號(hào)和數(shù)據(jù)，而管理和控制處理均由中心AP完成，從架構(gòu)層面優(yōu)化無(wú)線(xiàn)性能。對(duì)于酒店客房、學(xué)生宿舍和醫(yī)院病房等房間密度大、墻體環(huán)境復(fù)雜的場(chǎng)景，很好地解決了信號(hào)入室難的問(wèn)題，既實(shí)現(xiàn)了良好覆蓋，又無(wú)需付出大量改造成本，同時(shí)管理又很簡(jiǎn)單，真正做到了高性能、低成本和易管理。

參考文獻(xiàn)

[1]酒店無(wú)線(xiàn)覆蓋 “神器”——華為敏捷分布式Wi-Fi方案.http：//biz.ifeng.com/huanan/detail_2016_07/01/4801503_0.shtml

[2] 裴昶華.WiFi時(shí)延的測(cè)量和優(yōu)化[D].清華大學(xué)博士論文，2017.