《WLAN系统漫游技术原理.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《WLAN系统漫游技术原理.docx（10页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、一、漫游概述在无线网络中，终端用户具备有移动通信能力。但由于单个AP（AccessPoint,无线访问接入点）设备的信号覆盖范围都是有限的，终端用户在移动过程中，往往会出现从一个AP服务区跨越到另一个AP服务区的情况。为了避免移动用户在不同的AP之间切换时，网络通讯中断，我们引入了无线漫游的概念。无线漫游就是指STA（Station,无线工作站）在移动到两个AP覆盖范围的临界区域时，STA与新的AP进行关联并与原有AP断开关联，且在此过程中保持不间断的网络连接。简单来说，就如同手机的移动通话功能，手机从一个基站的覆盖范围移动到另一个基站的覆盖范围时，能提供不间断、无缝的通话能力。对于用户来说，
2、漫游的行为是透明的无缝漫游，即用户在漫游过程中，不会感知到漫游的发生。这同手机相类似，手机在移动通话过程中可能变换了不同的基站，而我们感觉不到也不必去关心。W1.AN漫游过程中STA的IP地址始终保持不变。二、漫游基本概念漫出AC或称HA（Home-AC）;一个无线终端（STA）首次向漫游组内的某个无线控制器进行关联，该无线控制器即为该无线终端（STA）的漫出AC漫入AC：或称FA（Foreign-AC）;与无线终端（STA）正在连接，且不是HA的无线控制器，该无线控制器即为该无线终端（STA）的漫入AC。AC内漫游：一个无线终端（STA）从无线控制器的一个AP漫游到同一个无线控制器内的另一个
3、AP中，即称为AC内漫游。AC间漫游：一个无线终端（STA）从无线控制器的AP漫游到另一个无线控制器内的AP中，即称为AC间漫游。漫游方式漫游的目的是为了使用户在移动的过程中可以通过不同的AP来保持对网络的持续访问。根据漫游过程前后用户接入的AP所属AC的不同，可以分为同AC内漫游和跨AC漫游（即AC间漫游）。同AC漫游是指用户漫游过程中的两个AP由同一个AC进行管理，而跨AC漫游则是指用户漫游过程中的两个AP分别属于不同的AC管理。下面对AC内漫游和AC间漫游这两种漫游过程进行说明。AC内漫游1、AC内二层漫游1）终端通过APl申请同AC发生关联，Ae判断该终端为首次接入用户，为其创建并保存
4、相关的用户数据信息，以备将来漫游时使用。2）该终端从APl覆盖区域向AP2覆盖区域移动；终端断开同APl的关联，漫游到同一AC相连的AP2上。3）终端通过AP2重新同AC发生关联，AC判断该终端为漫游用户，由于漫游前后在同一个子网中（同属于V1.ANX）,AC仅需更新用户数据库信息，将数据通路改为由AP2转发，即可达到漫游的目的。2、AC内三层漫游1）终端通过APl（属于V1.ANX）申请同AC发生关联，AC判断该终端为首次接入用户，为其创建并保存相关的用户数据信息，以备将来漫游时使用。2）该终端从APl覆盖区域向AP2（属于V1.ANY）覆盖区域移动；终端断开同APl的关联，漫游到同一AC相
5、连的AP2上。3）终端通过AP2重新同AC发生关联，AC判断该终端为漫游用户，更新用户数据库信息；尽管漫游前后不在同一个子网中，AC仍然把终端视为从原始子网(V1.ANX)连过来一样，允许终端保持其原有IP并支持已建立的IP通讯。AC间漫游AC间的漫游相关信息是通过漫出AC(HA)与漫入AC(FA)之间建立的隧道传输，最终数据仍通过漫出AC(HA)进行转发。具体漫游过程如下：1、AC间二层漫游1)终端通过APl申请同AeI(属于V1.ANX)发生关联，AC判断该终端为首次接入用户，为其创建并保存相关的用户数据信息，以备将来漫游时使用。2)该终端从APl覆盖区域向AP2覆盖区域移动；终端断开同A
6、Pl的关联,漫游到AP2,AP2同另一个无线控制器AC2(属于V1.ANX)相连。3)终端申请同漫入AC(AC2)发生关联，漫入AC(AC2)向其他AC通告该终端的信息；漫出AC(ACl)收到消息后，将漫游用户的信息同步到漫入AC(AC2)o4)在终端IP地址不变的情况下，跨AC的二层漫游最终数据仍通过漫出AC(ACl)来转发：a、从终端用户发出的数据先发到漫入AC(AC2),再由漫入AC(AC2)通过隧道传送到漫出AC(ACl),最后由漫出AC(ACl)进行普通转发；b、发至漫游用户的数据报文也会先送到漫出AC(ACI),再由漫出AC(ACl)通过隧道传送到漫入AC(AC2),由漫入AC(A
7、C2)转发给终端用户。2、AC间三层漫游1)终端通过APl申请同ACI(属于V1.ANX)发生关联，AC判断该终端为首次接入用户，为其创建并保存相关的用户数据信息，以备将来漫游时使用。2)该终端从APl覆盖区域向AP2覆盖区域移动；终端断开同APl的关联,漫游到AP2,AP2同另一个无线控制器AC2(属于V1.ANY)相连。3)终端申请同AC2发生关联，AC2判断出该终端为一个漫游用户；ACl将漫游终端用户的信息同步到AC2o4)漫游前后在不同AC不同子网，在保持用户IP地址不变的情况下，跨AC的三层漫游最终数据仍通过漫出AC(ACl)来转发：a、从终端用户发出的数据先发到漫入AC(AC2),
8、再由漫入AC通过隧道传送到漫出AC(ACl),最后由漫出AC(ACl)进行普通转发；b、发至漫游用户的数据报文也会先送到漫出AC(ACI),再由漫出AC(ACl)通过隧道传送到漫入AC(AC2),由漫入AC(AC2)转发给终端用户。注：在AC间三层漫游模型中，为了确保报文正确转发，ACl和AC2上都必须仓IJ建V1.ANXV1.ANYo附参考资料：W1.AN定义基本架构射频信道(资料一、W1.AN定义随着W1.AN的来势汹汹，越来越多的人想了解W1.AN技术，W1.AN也成为当前热门话题之一。开始我们知道而又不知道的W1.AN之旅吧。为什么说是知道而又不知道的W1.AN呢？其中一个原因是很多人
9、对W1.AN己经很熟悉了，都知道W1.AN,但是让大家完整的说出W1.AN的定义，却很少人能说的出。W1.AN的全称是Wireless1.ocalAreaNetwork,中文含义是无线局域网，W1.AN的定义有广义和狭义两种：广义上讲W1.AN是以各种无线电波(如激光、红外线等)的无线信道来代替有线局域网中的部分或全部传输介质所构成的网络。W1.AN的狭义定义是基于IEEE802.11系列标准，利用高频无线射频(如2.4GHz或5GHz频段的无线电磁波）作为传输介质的无线局域网。说到这里，大家不妨和我们日常生活中的W1.AN联系一下，我们经常听到的“8O2.Un、2.4G、5G”是不是感觉和W
10、1.AN的狭义定义有种千丝万缕的关系呀？其实，我们日常生活中的W1.AN,就是指的W1.AN的狭义定义。在W1.AN的演进和发展过程中，其实现技术标准有很多，如蓝牙、802.11系列、Hyper1.AN2等。而802.11系列标准由于其实现技术相对简单、通信可靠、灵活性高和实现成本相对较低等特点，成为了W1.AN的主流技术标准，且802.11系列标准也成为了W1.AN技术标准的代名词。关于802.11系列标准我们后面会有详细介绍，这里大家先了解下W1.AN的定义。了解了W1.AN的定义之后，小编再问大家一个不太能想的到的问题，大家都有在家使用W1.AN和在候车厅等大型场所使用W1.AN的经历吧
11、。大家有没有发现这两个地方的W1.AN有什么不同呀？有没有想过这样一个问题：家庭房屋的面积相对较小，而候车厅面积很大，如果像家庭一样，候车厅也使用家庭使用的无线路由器，怎么覆盖候车厅那么大的面积。家庭接入的用户较少一般不会超过几十个，而在候车厅里可能是成百上千的用户在使用W1.AN,候车厅怎么满足那么多的用户接入呢。有人会说是不是在候车厅里布放了很多无线路由器，以实现候车厅的大范围覆盖和多用户接入呢？但是，如果在候车厅布放很多无线路由器，当我们在硕大的候车厅来回移动时是不是要出现信号中断提醒你接入新的无线路由器的情况，就像从自己家移动到了邻居家一样，即使邻居家的无线网络名字和密码跟自己家的一样
12、，也会出现网络中断重新获取IP地址的现象。那么，是什么造成有的W1.AN仅可以满足家庭等小场所的使用，而有的W1.AN却可以满足候车厅等中大型场所使用呢。下面小编就给大家介绍一下W1.AN的基本架构，在大家了解了W1.AN基本架构后，上面的问题就迎刃而解To二、基本架构W1.AN有两种基本架构，一种是FATAP架构，又叫自治式网络架构。一种是AC+FITAP架构，又叫集中式网络架构。我们先从最熟悉的家庭无线路由器入手，家庭无线路由器采用的是FATAP架构，即自治式网络架构。FATAP英文全称是FATAccessPoint,中文称为胖接入点，也有很多人直接称为胖APoFATAP不仅可以发射射频提
13、供无线信号供无线终端接入，还能独立完成安全加密、用户认证和用户管理等管控功能。想一下我们家里的无线路由器，我们可以为W1.AN设置密码，可以配置黑名单或白名单控制用户接入，还可以管理接入的用户（如设置用户的接入速率）等，这些都符合FATAP的特征。所以，家庭使用的无线路由器就是一种FATAPo下面的组网图是一个简单的基于FATAP架构的组网应FATAP功能强大，独立性强，具备自治能力，因此FATAP架构人们又称为自治式网络架构。不需要介入专门的管控设备，独自就可以完成无线用户的接入，业务数据的加密和业务数据报文的转发等功能。独立自治是FATAP的特点，也是FATAP的缺点。当单个部署时，由于F
14、ATAP具备较好的独立性，不需要另外部署管控设备，部署起来很方便，成本也较低廉，在类如家庭W1.AN或者小企业W1.AN的使用场景中，FATAP往往是最适合的选择。给我们感受最深刻的就是我们在家里使用一个无线路由器就能享受W1.AN带给我们的便捷。但是，在大的使用场景中，如我们上面提到的候车厅，FATAP的独立自治就变成了自身的缺点。由于W1.AN覆盖面积较大，接入用户较多，需要部署许多FATAP设备，而每个FATAP又是独立自治的，缺少统一的管控设备，管理这些设备就变得十分麻烦。不说别的，光为这些FATAP升一次级就是一场灾难。所以，在大量部署的情况下，FATAP会带来巨大的管理维护成本。而
15、且由于独自控制用户的接入，FATAP无法解决用户的漫游问题。一般在中大型使用场景中人们往往不会选择FATAP架构，而是使用我们下面要讲的AC+FITAP架构。如果大家不了解漫游，可以想象下我们日常使用的手机，当坐在高铁上从一个城市移动到另一个城市，手机信号要在沿途不停的断开旧网络，接入新网络。或者想象下，我们拿着Pad等无线终端，从自己家移动到邻居家并接入邻居家的W1.AN,这个过程也可以理解为漫游。后面在介绍W1.AN各种特性的时候会讲到什么是漫游，大家先了解下漫游大概的概念。既然有胖AP,那对应的就应该有瘦APoFlTAP英文全称是FITAccessPoint,中文称为瘦接入点，也有很多人
16、直接称为瘦AP。和胖AP不同，瘦AP除了提供无线射频信号外，基本不具备管控功能。也正是因为这一点，它被称为瘦AP,而上面具备管控功能的AP被称为了胖AP。为了实现W1.AN的功能,除了FITAP外，还需要具备管理控制功能的设备ACoAC英文全称是ACCeSSContrOner,中文称为无线接入控制器。AC的主要功能是对W1.AN中的所有FrrAP进行管理和控制，AC不具备射频（AC只是管理控制设备，不能发射无线射频信号），它和FITAP配合共同完成W1.AN功能。这种架构就被称为了AC+FITAP架构。下图为某大型企业基于AC+FITAP架构部署的W1.AN组网示意图。由上图我们可以看到，根据
17、AC所管控的区域和吞吐量的不同，AC可以出现在汇聚层，也可以出现在核心层。而FrrAP一般部署在接入层和企业分支。这种层级分明的协同分工，更能体现出AC+FITAP架构的集中控制的特点，这种架构又被大家称为集中式网络架构。使用AC+FITAP架构为像候车厅这种大型场所部署W1.AN时，比使用FATAP架构更经济、高效。在AC+FITAP架构下，可以统一为FrrAP下发配置，统一为FrrAP进行软件升级，还可以按照时段控制FrrAP的工作数量等等，这些大大降低了W1.AN的管控和维护的成本。而且，由于用户的接入认证可以由AC统一管理，解决用户漫游的问题就变得很容易。综上所述，AC+FITAP架构
18、适用于中大型使用场景，而FATAP架构适用于小型使用场景。普通家庭使用的无线路由器是FATAP架构大型场所一般使用AC+FITAP架构三、射频学过物理的都知道，击鼓鸣金，是物体振动在介质中产生声波，传递信息到人耳，信息载体是传递声波的介质。烽火连天，或者更先进的旗语，是通过物体反射的可见光线传入人眼从而传递信息，载体是可见光。W1.AN同样是无线通信的范畴，虽跟原始的“无线通信”有本质区别，但却有着共同点都需要载体。W1.AN跟日常生活中的无线广播、无线电视、手机通信一-样，都是用射频作为载体。射频是频率介于3赫兹（HZ）和约300G赫兹（HZ）之间的电磁波，也可以称为射频电波或射电。人们为这
19、段电磁波又定义了无线频谱，按照频率范围划分为极低频、超低频、中频、高频、超高频等，W1.AN使用的射频频率范围是2.4GHz频段（2.4GHZ2.4835GHZ）和5GHz频段（频率范围是5.150GHz-5.350GHz和5.725GHZ5.850GHz）,分别属于特高频（300*z3GHz）和超高频(3GHZ30GHZ),用一张图来看下我们W1.AN射频所在频谱的位置。5GHz频段的5.150GHZ5.350GHZ和5.725GHZ5.850GHZ为中国使用，各个国家使用的频宽范围不一样，贴子下方附有国家信道顺从表的参考链接，感兴趣的同学可以查看各个国家使用的5GHz频段。W1.AN使用的
20、2.4GHz频段和5GHz频段属于ISM频段。ISM,即工业(Industrial)科学(SCientifiC)与医疗(MediCa1)。ISM频段主要开放给工业、科学、医疗三个机构使用，只要设备的功率符合限制，不需要申请许可证(Free1.icense)即可使用这些频段，大大方便了W1.AN的应用和推广。ISM频段，此频段主要是开放给工业、科学、医学三个主要机构使用，该频段是依据美国联邦通讯委员会(FCC)所定义出来，并没有所谓使用授权的限制。四、信道了解了什么是射频后，射频是怎么作为载体传递信息的呢？我们高中物理都有学过射频传输信息的基本调制方式：调频、调相和调幅，发送端将信息调制到载波上
21、，通过改变载波的频率、相位和振幅传递信息，接收端收到信息后，再解调还原信息。通过这样一个调制解调的过程，就实现了信息的传递。我们日常生活中遇到的调频广播，调幅广播等就是这样传递信息的。W1.AN射频传输信息的基础也是调频、调相或调幅。只不过调频、调相和调幅通常用在模拟信号的传输，在数字通信领域射频的调制方式较为复杂，主要有：振幅键控、频率键控、相位键控和正交幅度调制(一种幅度、相位联合调制的技术，它同时利用了载波的幅度和相位来传递信息)。通过下图大家可以看下载波在调制后的样子。这样看来使用射频通信和有线通信是不是没有多大区别？我们更为熟悉的有线通信其实也是将信号调制成电脉冲或光脉冲，然后放到电
22、缆或光缆上传输。只不过射频需要解决更多的问题，如射频的反射、衍射等问题。无论是使用射频通信还是使用有线媒介的通信，其过程都可以简单的看成是信源-信道-信宿，信源是信息的发送者，信宿是信息的接收者。那么信道是什么呢？有线的信道我可以简单的理解为线缆，W1.AN的信道是不是可以简单的理解为射频呢？根据“信源-信道-信宿的描述，信道就是发送者和接收者的中间部分，那可不就是射频了。W1.AN的信道是具有一定频宽的射频，就像公路要有一定的宽度一样，以便可以承载要传输的信息。对于2.4GHz频段来说，2.4GHz频段的频宽是2.4835GHz-2.4GHz=0.0835GHz=83.5*z,W1.AN是不
23、是就使用全部的83.5*z的频宽作为一个信道呢？这里我们使用一个比喻，有助于大家对W1.AN信道的理解。我们看广播电视的时候，都知道频道吧：1频道、2频道、中央1台、中央5台。我们要看中央1台，就不能看中央5台，每次只能选定1个频道。如果中央5台使用中央1台的频率发射信号会怎样？那两个频道大家都收不到，或满屏幕的雪花。高中物理告诉我们一条波如果遇到频率相同的波会产生干扰，会根据相位差进行叠加或衰减（如：频率相同，相位相差180。的波彼此会抵消）。所以，中央1台有个固定的频率，中央5台也有它的固定的频率，互不干扰。CCTV-1CCTV-5每个电视频道的频率都不一样，这样大家才能收到各种各样的节目
24、，频道间也不会互相干扰。我们可以把W1.AN信道理解为电视机的频道,如果W1.AN使用整个2.4GHz频段作为一个信道，当同一覆盖范围内有两个及两个以上的AP,大家都用相同的信道，会造成严重的干扰（如同中央5台使用了中央1台的频道一样），两个AP都无法有效提供W1.AN服务。所以，在W1.AN标准协议里将2.4GHZ频段划分出13个相互交叠的信道，每个信道的频宽是20*z（802.11g.802.11n每个信道占用20*z,802.11b每个信道占用22*z）,每个信道都有自己的中心频率（如同CCTV-I的200*z）o14信道是特别针对日本定义的，各个国家2.4GHZ频段开放的信道不一样，北
25、美地区（美国，加拿大）开放信道，欧洲开放113信道，中国同样开放113信道。一般，我们更多的讲述是2.4GHZ频段分13个相互交叠的信道。这13个信道可以找出3个独立信道，即没有相互交叠的信道。独立信道由于没有频率的交叠区，相邻AP使用这3个独立信道不会彼此产生干扰。如下图中的1、6、11就是三个互不交叠的独立信道。端提供W1.AN服务，避免了信号交叠区域的同频干扰。在部署W1.AN时，为避免相邻AP产生同频干扰，多采用蜂窝式信道布局。蜂窝式布局中相邻AP间使用不交叠的独立信道，可以有效避免同频干扰。华为AP产品2.4G射频默认使用1信道，如果用户在部署W1.AN时忘了配置信道，可能会造成某些
26、AP覆盖重合的区域产生同频干扰，使用户无法上线。但是，为众多AP配置信道也是件很累人的事情，华为产品支持射频信道的自动模式。AP上线后，AC会根据AP周围的无线环境，自动为AP射频设置信道，避免了用户为多个AP配置信道的繁杂工作。华为产品还支持射频调优功能，可以根据射频周围的无线环境自动调整信道和发射功率，保持整个无线网络处于一个最佳的状态。在W1.AN初次部署完成后，建议执行一次射频调优。比如周围的卖场也有W1.AN,很可能会和我们自己部署的W1.AN有部分区域的射频冲突，射频调优可以让W1.AN自己根据无线环境调整信道部署和发射功率，减少射频的冲突。而且无线环境可能是变化的，在低峰时段执行
27、定期的射频调优也是有必要的。2.4GHz频段射频在各个国家已经放开使用，越来越多的无线设备都工作在2.4GHZ频段（如蓝牙设备），使得2.4GHZ频段日益拥挤，信道干扰严重，有时会影响W1.AN用户的正常业务。华为产品在V2R3C00版本开始支持频谱分析功能,频谱分析可以分析出AP周围存在的干扰设备，如婴儿监视器、微波炉、蓝牙设备等。W1.AN可以使用的另一个频段5GHz频段，有更高的频率和频宽，可以提供更高的速率和更小的信道干扰。W1.AN标准协议将5GHz频段分为24个20*z宽的信道，且每个信道都为独立信道。这为W1.AN提供了丰富的信道资源，更多的独立信道也使得信道绑定更有价值，信道绑
28、定是将两个信道绑定成一个信道使用，能提供更大的带宽。如两个20*z的独立信道绑定在一起可以获得20*Z两倍的吞吐量，这好比将两条道路合并成一条使用，自然就提高了道路的通过能力。802.Hn支持通过将相邻的两个20*z信道绑定成40*z,使传输速率成倍提高。802.1In也同时定义了2.4GHZ频段的信道绑定，但由于2.4GHZ频段较拥挤的信道资源，降低了2.4GHz频段信道绑定的实用性，一般不推荐使用2.4GHz频段的信道绑定。图中，黑色的半圆表示独立信道，红色的半圆表示标准协议推荐的信道绑定,UNn-2e为5GHz新增频段，该频段中国尚未放开使用。目前中国已放开使用的信道有36,40,44,
29、48,52,56,60,64,149,153,157,161,165。各个国家开放的信道不一样，可以参照国家信道顺从表，参考地址：国家信道顺从表。5GHz频段并非只有W1.AN设备在使用，很多国家的军用雷达也在使用5GHz频段，使用该频段的民用无线设备很可能对雷达等重要设施产生干扰。为了解决这一安全顾虑,在一些国家出售的W1.AN产品必须具备TPS和DFS这两个功能，即发射功率控制和动态频率选择。TPS是为了防止无线产品发放过大的功率来干扰军方雷达。DFS是为了使无线产品能主动探测军方使用的频率，如频率冲突并主动选择另一个频率，以避开军方频率。在这些国家这两个功能是属于强制性的，不符合标准的产品将不会获得这些国家的上市许可。大概了解了W1.AN射频和信道之后，我们以W1.AN里经常出现的dBm和dB是什么来结束本期内容。dBm的含义是分贝亳瓦，通俗的说就是每1亳瓦产生多少分贝能量。dB是个相对值是增益的意思，X(dBm)-Y(dBm)=Z(dB),如IOdB=20dBm-10dBm0dBm和毫瓦的换算关系是：P(dBm)=IOIOgP(mW),也就是100mW=IO1.ogIO2=2OdBm。大家可以牢记一个规律，就是功率减少10倍，换算出来的dBm降低l()dB0功率减少一半，换算出来的dBm降低3dB。如：50mW=17dBm,25mW=14dBm,5mW=7dBmo
