WLAN与WIFI技术及网络建设的技术分析

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WLAN与WIFI技术及网络建设的技术分析

 在当前日益激烈的通信市场竞争环境下,“增强应对全业务运营环境的网络支撑能力”是每个通信运营企业可持续发展的战略。中国移动在大力发展TD和城域数据网络建设、以及强化和完善GSM/GPRS网络覆盖的同时,就必须重视对有线和无线宽带全业务接入能力和质量的提升。WLAN网络的建设就是中国移动快速、高效提升全业务运营能力,分流GSM/TD移动蜂窝网络数据业务承载,提高移动终端用户高速上网体验的最有效手段之一,并已成为中国移动未来支撑全业务运营网络建设的重点。但是,就目前WALN网络的发展进程来看,不管是在网络建设、运行维护还是业务开展上都存在诸多问题,这就不同程度的影响了WLAN网络建设的效果以及企业战略目的的实现。因此,就有必要以WLAN技术为基础,对WLAN网络建设和发展存在的问题进行分析和研究,并以中国移动的网络建设策略为基本,以网络建设的前期管理内容为重点,结合实际情况,制定切实可行、有建设性的实施对策,以促进WLAN网络建设科学、有效的展开。
  一、什么是WLAN与WIFI技术
  WLAN是无线局域网(Wireless Local Area Network)的英文简称,是以射频无线微波通信技术构建的局部区域网络,不用缆线即能实现传统有线局域网LAN(Local Area Network)的所有功能,是高速有线接入的补充,属于小范围、短距离无线接入,是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。与传统有线网络相比,WLAN具有安装简单、成本低廉、扩展性强、使用方便、接入灵活等诸多优点。它利用无线接入设备AP(Access Point)和技术在一定的局部范围内建立的无线网络,通过无线多址信道为传输媒介,使用户摆脱了传统线缆的桎梏,用户通过WLAN的无线接入点AP,使用具备WLAN功能和兼容协议的PC、PDA和手机等数据终端设备,就可以实现互联网或企业网的随时随地接入,方便快捷的进行移动上网、现场办公、网络娱乐、电子商务、远端监控等信息交互。
  WIFI是WLAN网络中使用的一个主流技术标准,是无线保真(Wireless Fidelity)的英文简称,又称802.11X标准,是IEEE定义的一个无线网络通信的工业标准,主要有802.11a、802.11b、802.11g、802.11n等,该技术标准使用的是5.8GHz和2.4GHZ附近的频段。前期比较主流、较为成熟的是802.11b标准,该标准最高带宽为11Mbps,在信号较弱或者存在干扰时,带宽可以自动调整为5.5 Mbps、2 Mbps和1Mbps,有效地保障网络的稳定性和可靠性。802.11b的一般接入点在开放性区域通讯可达305米,在封闭性区域通讯约为100米。由于802.11b具有较高的接入速度和可靠性以及公共无线频点等特点,可以较为便捷的与现有的有线以太网络进行低成本整合组网,目前被广泛应用于办公室、家庭、宾馆、车站、机场和重点客户等众多热点场合。随着802.11g标准的诞生,无线接入带宽最高可达54Mbps,且该标准具有向下兼容802.11b标准的技术优势,这就把WLAN的性能提升了一个新的高度,该标准已经成为当前设备供应商和运营商首选的最为流行的认证标准。
  另外,WIFI的802.11a和802.11n技术标准以及我国制定的WAPI(国标GB15629.11-2003无线局域网鉴别与保密基础架构),同样由于较比802.11b具有更高的接入速率和安全性,在WLAN应用中也备受业界关注。正是由于在WIFI的应用中多种协议标准竞相绽放,能够兼容各具特色的多种协议标准也就成为运营商对无线接入设备的最基本要求。当然,要搭建一个完整可商用的WLAN网络,不仅需要建设安装若干个满足热点和特定区域覆盖的无线接入设备(AP),还要通过有线、无线的数据传输链路将AP接入到核心网络,同时还需要配置一套完整的用于对接入设备和用户进行管理的接入控制器AC(Access Controller)系统、以及鉴权认证AS(authencation server)和其它计费、业务支撑、网络安全管理等核心系统。
  二、WLAN网络建设的发展及存在问题分析
  过去,WLAN技术各标准由于其自身技术的缺陷(切换、漫游、安全和计费等)以及盈利模式的不明确等原因,在商用上遇到许多困难。但是,随着电信运营市场的重组,数据业务爆发式增长,移动和数据接入市场竞争的加剧,各电信运营商仅靠手中的2G、3G网络已无法有效地满足用户的需要,考虑到WLAN在各类终端中极高的支持率,特别是WLAN自身技术的不断完善,以及其高效、快捷、低廉、简单的组网特点,运营商们不约而同的将WLAN作为网络建设的拓展重点。WLAN已成为电信运营商快速提升全业务网络竞争能力的手段,并成为移动无线网络和有线接入网络数据业务覆盖的重要补充。
  虽然WLAN不是一个新技术,但是要规模化建设并形成电信级网络,对各运营商来说无论是网络建设还是市场运营都是一个新课题。就目前WLAN网络建设及业务发展情况来看,由于WLAN技术自身的缺陷和不足,以及在实际网络建设及业务发展中存在诸多问题,使各运营商的战略目标以及分流移动网络的数据流量的主要目的远未达到预期效果,用户渗透率提高不明显,总体建设效果差强人意。分析其主要存在:网络建设和运营经验不足、有效覆盖不够、用户认证不便、客户应用缺少等关键问题,体现在网络建设上主要原因表现在:网络接入资源不足;网络AP利用率低;热点获取和选择不当;接入端口带宽不足;不能与蜂窝室内覆盖系统形成一体化建设;安装施工质量难以达到验收规范要求;网络维护优化力度不够;建设及业务涉及部门较多,部门之间协调不够等等。
 三、中国移动WLAN的规划建设策略
  在今后一段时期内,基于无线城域网的WLAN网络,与基于无线广域网WWAN(Wireless Wide Area Network)的GSM/GPRS(2G)、TD(3G)以及未来的LTE(4G)蜂窝移动网络,四网的有机结合和协调发展将是中国移动未来网络发展和企业运营基本战略,并具有广阔的发展前景,只有多种网络架构和接入手段的相互补充才能带来更高的经济性、社会性。这也是中国移动“要把管理、建设、运营、维护WLAN业务发展纳入公司的业务运营轨道。要像重视GSM、TD、LTE一样重视WLAN。”的内涵所在。
  目前,中国移动已经确立了以“无线+基站光缆延伸+IP+IMS”的全业务网络发展策略,明确了“加大力度开展WLAN建设,找准热点、确保投入、精确建网,尽快形成规模”的网络建设思路。其网络规划建设主要策略:一是,采 用WIFI/WAPI技术兼容的方式进行组网。在无线AP的选择上优先选用2.4GHz频段,以支持WIFI802.11g标准的设备为主进行组网,向下兼容WIFI802.11b标准;二是,在用户密度大、吞吐量需求大的地区可适当部署支持802.11n标准的设备,以提升网络容量。当频率资源紧张时,适当启用5.8GHz频段(802.11n的标准设备);三是,为简化AP设备的安装、满足网络的集中管理要求,在网络建设中原则上采用瘦AP设备;四是,在WLAN网络管理中采取的是二级认证管理体系。公众用户主要由集团公司的中央WLAN认证系统(CMCC)统一进行认证和管理,省内高校部分用户由分省WLAN认证系统(CMCC-EDU)负责WLAN业务认证和管理。
  四、关于中国移动WLAN网络建设的几点建议
  通过对WLAN与WIFI技术的学习和理解,以及对WLAN网络建设发展状况、存在问题的分析,针对中国移动WLAN网络的建设策略,结合本人多年的网络工程建设经验,笔者认为:在WLAN的规划建设上需要统一思想、明确目标,以经济效益、社会效益和企业战略为目的,规模建设与经济效益并重,以现有网络为基础,以网络建设为支撑,以市场发展为导向,重点建设与规模建设相结合,有的放矢,做好整个网络的规划和建设,避免盲目建设、盲目覆盖。特别是在网络建设的前期管理中,应重点做好以下几点工作:
  (1)WLAN网络建设首先要做好规划、选好热点、加快建设、快速覆盖,以有效支撑市场投入运营。WLAN是作为分流蜂窝网络数据流量、承载业务发展和支撑宽带接入的经济有效的手段,其核心任务是分流蜂窝网络数据流量,WLAN作为热点覆盖而非广覆盖网络,应重点建设用户驻留区,即用户固定或小范围慢速移动并且存在数据业务需求的区域。
  (2)根据市场需求调查,学校、宾馆、高档酒楼、咖啡厅、茶楼、医院、政府部门、高档社区、写字楼等区域是WLAN的主要需求区域(即热点),而证卷大厅、人才市场、电子大卖场、大型商业场所、各类交易市场等是数据业务的密集区域,偏远农村喝喝人口临时聚集地为数据业务覆盖的稀疏区域。结合WLAN网络的定位和市场的需求,可优选出高校和住宅小区(含县城及发达乡镇)为第一大类热点,有针对性的进行重点建设。在保证一类热点建设的基础上,结合现有的网络资源条件,将其他需求区域划分为二、三类热点,进行有选择性、区域特色的覆盖,以更好的体现WLAN网络在中国移动全业务运营中的定位;
  (3)要特别加强高校和住宅小区的WLAN覆盖。高校是新技术应用的发酵机,是数据业务发展的高地,其人口密集度决定了高校永远是运营商争夺战的重要战场。大学生对时尚的追求、对新事物的好奇、对新鲜业务的敢于尝试,决定了大学生是运营商发展新业务的赶潮儿。在高校的WLAN建设时,就需要充分考虑学生宿舍里人口密集度、业务高发度对WLAN覆盖时的特色需求,在高校宿舍区要实施AP设备的高密度、深度布放,对AP的信道要进行科学的划分,这样才能即可实现学生宿舍的无盲区覆盖,同时可有效的解决高密度业务并发带来的业务拥塞问题。
  家庭用户的WLAN应用是市场发展的蓝海。由于家庭可上网终端的多元化(台式机、笔记本、PDA、手机等),以及人们对线缆桎梏的厌恶、对在家中舒适上网的诉求,使得无线上网逐步成为家庭用户必不可少的第二种上网方式。根据笔者所了解的市场需求情况可以预测:今后家庭用户的WLAN接入需求和数量会远远超过企事业单位用户。当然,市场的发展,除了需求新技术的支撑、客户需求的引导,也需要市场部门良好的市场发展策划。笔者相信,只要覆盖完善、资费合适、带宽充裕,WLAN的家庭用户收入将会是中国移动数据业务发展的新的增长点。
  (4)要适时推进村镇居民点的WLAN网络覆盖。政府对新农村建设统筹规划,使得中国的城镇化进程向前了一大步,也就使得发达乡镇及村庄已经形成和城市住宅一样的业务市场,中国农村人口的大基数决定了新农村将会是WLAN业务发展的蓝海,偏远农村在逐步成为政府农村工作辅助和关注的重点,其新农村的建设也会随之逐步提升。经济发展促进了新农村建设,也促进了信息通信智能化的发展。无线上网优势也体现出来。以网络分流为主要目标或者以流动客户为服务对象的农村区域,网络建设要适度超前,特别是偏远农村在WLAN的农村建设过程中,应根据实际条件提前实施覆盖。
  对于农村地广人稀、复杂的地貌人文环境来说,无线网络的搭建要比有线网络的施工容易些。在农村WLAN发展中,可以利用在现有基站铁塔上加挂室外大功率AP或WIFI基站实施覆盖,这样基本可以实现较大范围的区域内有WLAN网络,结合无线传输CPE设备的应用,在客户端搭载此中继设备,可以有效的放大WLAN网络信号,提高用户区域的信号强度,扩大WLAN网络覆盖的有效区域。同时,利用基站传输将AP通过本地网传输、城域数据网和综合业务网连接到互联网,使用户通过WLAN用户端接入互联网,进而实现基站周围一定范围内的客户接入,以补充无线高数据网络覆盖不足。
  (5)在WLAN接入网络建设中,应充分利用中国移动现有无线基站(室分)及集团客户专线的传输线路资源的覆盖优势,配合综合数据业务接入网络的建设,快速实现WLAN热点的接入和组网,以弥补我们现有城域网光纤接入资源不足、宽带业务难以展开的现状,也契合了“无线+基站光缆延伸+IP+IMS”的全业务接入网络发展策略以及“四网协同”的战略规划初衷。
  要积极推进WLAN、移动室内分布(2G、3G及4G)以及移动基站的一体化建设,全面实现一体化规划、一体化设计、一体化建设、一体化施工、一体化监理和一体化维护、一体化优化的集中、扁平化网络建设和维护管理模式。在实际热点的选择和签约时,由于WLAN的无线宽带的性质,WLAN相对于无线基站和室分容易被业主及周边居民所接受。因此在选点签约上可以统一以“无线宽带接入”为口径,将G、T基站和网络深度覆盖与WLAN统一定位于“无线宽带网络建设”绑定谈判和签约,避免各项目单打独斗式的选址、签约和施工。
  (6)要实现G+T+W+LTE的战略,在WLAN的建设、维护和使用中就必须做到企业内部各部门、各专业的协同一致,业务支撑上网络向市场前移,网络建设和维护上市场应融入网络。从选址、建设到如后的维护、优化,都需要进行统一的业 主维系,作为市场部门在维系好市场用户的同时,要积极的配合网络建设和维护部门,将基站、室分、WLAN建设的业主也作为重要客户进行对待和维系,健全和强化内部的协同机制和协同能力,减少单打独斗的内部资源消耗,提高协调、维系运作效率。
  五、结束语
  WLAN毕竟是定位于局域网的无线接入网络,对比具有电信级的GSM和TD无线广域网络,没有其超强的覆盖能力和接入性能;对比光纤接入网络没有其超宽的接入速率和稳定的接入质量;加之WLAN网络综合维护、业务管理能力的相对薄弱,以及中国移动互联网出局端口带宽不足的劣势。因此,在WLAN网络重点和规模建设的同时,要充分考虑好日后的维护和运营,运营方式、网络指标、利用率、流量控制、网络安全以及投诉受理都是需要考虑的因素。在企业战略、网路建设、维护运营、业务开展和产品应用中要合理定位、科学管理、有效利用,特别在业务宣传、用户承诺和投诉处理上应要把握一定尺度。