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Wi-Fi无线城域网:3G的有益补充

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目前,中国移动尚未大规模开展Wi-Fi无线城域网的建设,原有的WLAN热点近几年没有大规模扩展,但是WLAN无线城域网即使在中国移动也有用武之地。未来中国移动有可能根据已有网络特点和优势,新建或者改建WLAN城域网。

Wi-Fi城域网目标网络结构

如图1所示,中国移动WLAN城域网网络结构由WLAN终端、AP、AC、业务支撑系统组成。其中,以太网交换机通过IP城域网接入AP和CMNET。整体网络构架较为简单清晰,原先WLAN城域网的业务支持系统都放在集团公司,若想在本地开展本地认证的WLAN业务,必须引入本地WLAN业务支撑系统。

中国移动地市WLAN 目标网络结构图

图1 中国移动地市WLAN 目标网络结构图

网络中AC还能根据不同用户的性质,分别将用户的认证信息送至相应的认证平台。若是本地WLAN用户,则一般采用用户名+密码认证方式,采用PPPOE认证技术,将本地用户的认证信息送至本地认证计费平台认证。若是中国移动随e行用户,则加@WEB后缀,根据后缀名将随e行用户认证信息送至全国RADIUS认证计费平台认证。AC根据域名将SIM认证方式用户的认证信息送至集团SIM认证平台认证。若是其它运营商漫游用户的用户域名,则将用户认证信息送至全国认证计费平台认证。

Wi-Fi城域网建设思路

中国移动地市公司在发展WLAN城域网的时候,应该充分认识到公司的优势和劣势,从以下几方面来进行WLAN城域网的建设。

1.要依托移动基站,充分利用原有资源建设城域网。

中国移动城域网资源相对匮乏,但是移动基站在城市地区已经比较密集了,因此在城域网的建设过程中,要充分利用基站资源。对于中国移动来讲,WLAN城域网的建设只有依托移动通信网络的建设,才能发挥中国移动城域网的优势。

2.要充分利用现有室内分布系统。

中国移动有大量的室内分布系统,而且有些热点地区,特别是商业区,已有其他移动网络的室内分布系统,建设WLAN城域网的时候,需要考虑该类室内分布系统的新建或者改造问题。今后建设3G室内覆盖时,同样要考虑到WLAN的室内覆盖问题。

3.要结合市场需求来建设WLAN城域网。

事实上,中国幅员辽阔,东西部或者各个城市对于无线宽带的需求不尽相同,为了让网络发挥最大的效益,可以根据各地不同的市场需求,来建设网络的规模,某些需求较大的城市热点地区,在网络的建设上可以适度超前。

4.要充分利用现有移动用户规模优势,捆绑发展WLAN用户。

对于用户的发展来讲,中国移动完全可以考虑目前在移动终端用户市场上的规模优势,利用各种业务和运营经验,对WLAN用户进行捆绑操作,从而来发展自身在宽带领域的用户规模。

AC建设方案

对于WLAN城域网中的AC建设,一般有集中模式和分布模式两种。

集中模式是指多个服务区的流量通过IP城域网汇聚层汇聚到AC。该方式的优点是统一管理,管理的成本低,在用户规模不大时较为经济。缺点就是用户流量必须经过核心设备,如果用户发展到一定的规模(例如分布在多个热点地区),用户的二层数据流量集中在一点,容易造成拥塞,并容易产生单点故障,所以在采用集中模式的时候建议要对关键设备进行热备份。

分布模式是指在服务区部署AC,将用户的第三层(IP层)就近终结。该方式的优点是,用户流量在最近的地方进入IP核心网络,线路使用效率高,网络的扩展性较好,并可以针对不同节点的用户提供特色服务。其缺点是,由于每个节点IP接入分散,运营商需要分别在接入点增加业务功能来提供统一的服务,同时对所有设备进行管理,工作量大,增加了AC设备的数量,成本比较高。

在较大的城域范围内建设WLAN时,组网的方式一般为混合方式。也就是说,在用户密度大的热点地区,或者涉及到与业主分成的问题时,可采用分布式接人,同时将认证的发起点设置在AC,这样可以提高性价比,便于管理。但是在热点地区接人用户较少时,采用在核心节点集中式放置AC。

AP建设方案

AP的建设方式有很多种,可根据具体情况采用不用的建设方式,下文对AP的各种建设方式和应用场景进行描述。

1.AP建设方式一:独立的WLAN室内覆盖。

AP建设方案一:独立的WLAN室内覆盖

图2 AP建设方案一:独立的WLAN室内覆盖

独立的WLAN室内覆盖一般采用AP安置在天花板、墙壁上或者AP+吸顶天线的建设方式,其规划特点是,需要根据WLAN覆盖和容量需求单独进行设计。在运维上,该方式下AP升级、扩容和维护较为困难。

2.AP建设方式二:综合的无线室内网络。

AP建设方式二:综合的无线室内网络

图3 AP建设方式二:综合的无线室内网络

综合的无线室内网络方式就是充分利用现有室内分布系统,采取WLAN与GSM/3G共用室内分布系统的建设方式,其规划特点是AP放置灵活、工程量小、经济快捷;另外,设计时容量和覆盖可分开考虑。该方式较为适合诸如酒店和商务楼宇这样的场景采用。同时在运维方式上,室内分布一次安装,AP升级、扩容和维护较为容易。

WLAN/GSM/3G三网合一的室内覆盖解决方案比传统的WLAN单独解决方案要具有更大的优势。其覆盖率高,成本低,约为纯AP覆盖方式的1/4,建设周期短,无须再安装更多设备,对原GSM系统无不良影响。因此通常建议采用该方式进行WLAN室内无线覆盖。

如果涉及到对原有室内覆盖系统进行改造,需要注意无线频率、馈线损耗、发生功率、接收灵敏度等问题,改造室内分布系统时应考虑同时满足GSM/3G/WLAN共用室内分布系统需求;另外,应该考虑到WLAN和GSM/3G信号覆盖之间的差异,合理规划天线点的位置。

3.AP建设方式三:室外AP覆盖。

AP建设方式三:室外AP覆盖

图4 AP建设方式三:室外AP覆盖

如图4所示,该方式通过室外型AP对室内外环境进行覆盖,往往采用大功率AP和高增益天线,室外型AP由外向里发送信号,阻隔较少,高功率穿透力强。其应用场景主要是室外、没有室内覆盖的结构简单的楼、小型企业、校园宿舍。

同时,该方式存在以下需要注意的问题。

(1)室外WLAN信号和室内WLAN信号之间存在干扰,该方案需要对室内网络部署具有很强的控制能力,因此不适合提供家庭接入覆盖;

(2)由于室内需要共享接入到室外WLAN接入设备,该方案需要考虑到信号覆盖和接入需求之间的关系;

(3)WLAN为共享带宽,无法保障单个用户的带宽;

(4)AP的连接可采用有线中继、5.8GHzWLAN网桥或MESH网络;

(5)采用室外覆盖方式建设时,应积极考虑共用GSM基站资源。WLAN可共用的基站资源为机房、电源、传输、抱杆和铁塔等基础设施,暂不考虑共用GSM基站天馈线系统。

高层楼宇AP覆盖示意图

图5 高层楼宇AP覆盖示意图

如果是对高层楼宇进行室外AP覆盖,大中城市商务区热点楼层高度一般在20层以上。根据经验,一套室外AP设备配合定向天线,可以覆盖约7层高的楼。由于楼层较高,天线的垂直覆盖角度达不到要求,由于入射角度大,信号只有进行多次反射才能到达,因此会变得很弱。为了减小入射角度,那么就需要高楼附近能提供能使天线入射角度变小的楼房,如图5所示,如果有21层高的楼,则某一个面需要用3套设备来进行覆盖,同时也根据用户数量来配合相应的设备数量。

如果是对学校宿舍或者小厂等小高层结构的楼宇进行室外AP覆盖,从经验来看,一套设备覆盖一幢多层信号方面问题不大,但要支持20个以上用户,建议用2套设备分别从正反两面来实现。低层楼群的覆盖可以根据情况采用定向和全向天线进行覆盖。在建设中,具体AP型号、天线型号、建设数量和覆盖范围应根据实际无线规划确定。

4.AP建设方式四:Wi-FiMESH。

Wi-FiMESH组网示意图

图6 Wi-FiMESH组网示意图

目前,在世界各地的无线城市的建设方案中,例如中国台北、美国费城等城市都建设了WLANMESH城域网。国内很多高校建设了自己的MESH网络。在该方式中,MESH节点利用5.8GHz作为无线回传,利用2.4GHz作为无线覆盖,提供无线接入服务,部署灵活,便于大面积部署,可提供动态智能路由。但目前Wi-FiMESH存在一些问题,例如,相应的技术标准的成熟性有待考验,同时目前各设备商使用的是私有标准,设备之间不兼容,设备价格较高。

本地业务支撑系统建设方案

对于建设WLAN城域网而言,建设业务支撑系统以实现无线宽带业务的本地运营和管理非常重要,如图8所示,业务支撑系统包括Portal服务器、认证中心(Radius/AS)和BOSS。其中各个单位的具体功能如下。

1.Portal服务器:本地Portal服务器负责本地用户使用WLAN业务的Portal功能。

2.认证中心:本地WLAN认证中心负责本地WLAN用户的认证、话单生成、记帐卡的计费等。

3.BOSS:实现计费、营业和帐务功能,实现用户的网上自服务功能。

 WLAN城域网本地业务支撑系统构架

图7 WLAN城域网本地业务支撑系统构架

建立完善的WLAN城域网本地业务支撑系统对于灵活开展宽带接入业务,实现多样的营销手段有着非常大的作用,也是整体WLAN城域网建设中的重要一环。

作者:王涌泉   来源:通信世界周刊

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