企业WLAN架构与技术(第2版)

978-7-115-67529-3
作者: 吴日海杨讯
译者:
编辑: 韦毅

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本书基于华为在WLAN(无线局域网)领域多年的技术积累和对客户业务的了解,以企业WLAN所面临的业务挑战为切入点,详细介绍了Wi-Fi标准的最新演进、企业场景下的空口性能和提升用户体验的解决思路,以及企业WLAN的典型组网、规划和场景化设计,旨在向读者全面呈现企业WLAN的规划设计、技术实现等,并给出部署建议。 本书是了解和设计WLAN的实用指南,内容通俗易懂、实用性强,适合WLAN技术支持工程师、WLAN规划工程师、网络管理员、网络技术爱好者及高校网络技术相关专业学生阅读。

图书摘要

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书名:企业WLAN架构与技术(第2版)

ISBN:978-7-115-67529-3

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版  权

主  编 吴日海  杨 讯

副 主 编 王义博  刘佳雨

责任编辑 韦 毅

人民邮电出版社出版发行  北京市丰台区成寿寺路11号

邮编 100164  电子邮件 315@ptpress.com.cn

网址 http://www.ptpress.com.cn

读者服务热线:(010)81055410

反盗版热线:(010)81055315

内 容 提 要

本书基于华为在WLAN(无线局域网)领域多年的技术积累和对客户业务的了解,以企业WLAN所面临的业务挑战为切入点,详细介绍了Wi-Fi标准的最新演进、企业场景下的空口性能和提升用户体验的解决思路,以及企业WLAN的典型组网、规划和场景化设计,旨在向读者全面呈现企业WLAN的规划设计、技术实现等,并给出部署建议。

本书是了解和设计WLAN的实用指南,内容通俗易懂、实用性强,适合WLAN技术支持工程师、WLAN规划工程师、网络管理员、网络技术爱好者及高校网络技术相关专业学生阅读。

丛书编委会

主   任 王 雷 华为数据通信产品线总裁

副 主 任 吴局业 华为数据通信产品线副总裁

     赵志鹏 华为数据通信产品线副总裁

委  员 (按姓氏音序排列)

    蔡 骏 程 剑 丁兆坤 冯 苏 葛文涛

    韩 涛 贺 欢 胡 伟 金 剑 金闽伟

    李武东 李小盼 梁跃旗 刘建宁 刘 凯

    钱 骁 邱月峰 王 辉 王武伟 王焱淼

    吴家兴 杨加园 殷玉楼 张 亮 赵少奇

本书编委会

主  编 吴日海 杨 讯

副 主 编 王义博 刘佳雨

编  委 陈永兴 朱彦伊 周 霞 周志辉

     杨松臻 从善亚 谈弘毅 张 浩

     陈如意 林发水 赵 捷 陆晓燕

     冯天一 丁玉权 吕茂盛 陈 剑

技术审校者简介

钱骁:DCN与园区网络产品部部长。2006年加入华为,历任驱动组件产品部部长、流控软件开发部部长、特拉维夫研究所副所长、数据通信研究部部长、数据通信技术规划部部长。负责驱动组件产品部期间,提出驱动开发平台(Driver Development Platform,DDP)理念,实现驱动组件的独立交付;负责特拉维夫研究所期间,广泛链接以色列学术和产业生态,推动研究成果的商用转化,构筑产业竞争力;负责数据通信研究部期间,梳理数据通信根技术全景图,成立多个数据通信关键技术实验室;负责数据通信技术规划部期间,建立技术规划、研究和产业互锁的铁三角机制,推进数据通信Net 5.5G代际技术规划,引领产业发展,负责举办网络天下技术论坛,汇聚学术界专家资源,共同为数据通信发展献计献策。参与《IP 2030白皮书》《Net 5.5G数通代际设计》和《迈向智能世界白皮书》的编写。

前  言

本书第1版出版(2019年)之际,正逢无线保真(Wireless Fidelity,Wi-Fi)技术诞生20周年(Wi-Fi联盟最初叫无线以太网相容性联盟,该联盟成立于1999年,于2000年改名为Wi-Fi联盟,802.11a/b标准也是在1999年正式发布的)。20多年间,Wi-Fi网络的应用普及经历了高潮,也经历了低谷,最终凭借顽强的生命力和快速的技术迭代更新赢得了市场,迎来了爆发式增长,成为短距离无线接入领域的主导技术。

Wi-Fi技术应用于企业网络已有10多年的历史。使用Wi-Fi技术的企业无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)在企业网络中的角色也在不断发生变化,从最初的“有线网络的补充”,到“有线和无线网络一体化”的一部分,再到支持携带自己的设备办公(Bring Your Own Device,BYOD)和全无线办公,WLAN已经成为企业网络的基本需求,成为释放生产力、创新力的基础承载。

随着WLAN在企业之中的作用越来越重要,客户对它的要求也越来越高。为了满足客户对高品质无线接入体验、无感知漫游体验、随时随地超宽带的需求,华为公司的产品解决方案提供了端到端的认证和安全服务、高可靠的网络服务和高质量的产品。

本书基于华为公司在WLAN领域多年的技术积累和对客户业务的了解,结合当前企业WLAN所面临的业务挑战,介绍Wi-Fi标准的最新演进、企业场景下的空口性能和提升用户体验的解决思路、无线安全防护措施,以及物联网融合解决方案。同时,本书还提供了企业WLAN的典型组网、规划和场景化设计,以及部署建议等内容,旨在向读者全面呈现企业WLAN的解决方案。对于网络工程师等信息通信技术行业从业人员,本书是熟悉WLAN架构、规划设计和部署的指南;对于网络技术爱好者及高校网络技术相关专业学生,本书也可作为学习WLAN新技术的参考书。

关于本书第2版

从2019年12月本书第1版出版到如今已有近6年时间,这期间Wi-Fi标准进行了两次重要更新。第一次更新是继Wi-Fi 6(802.11ax)标准发布后,在2021年Wi-Fi 6标准增强版(Wi-Fi 6E)的发布。Wi-Fi 6E将Wi-Fi 6的频谱资源扩展到了6 GHz频段。6 GHz频段的频谱资源比2.4 GHz和5 GHz频段的频谱资源总和增加了1倍多。新的频段将缓解日益紧张的信道拥塞问题,同时让大带宽信道得到更多的实际应用,成倍提升Wi-Fi的传输速率。第二次更新是2022年新一代Wi-Fi 7(802.11be)标准草案的发布,标志着Wi-Fi产业进入新的时代。Wi-Fi 7的初衷就是提供更高的传输速率。得益于6 GHz频段和320 MHz信道带宽的定义,Wi-Fi 7将传输速率从9.6 Gbit/s提升到了23 Gbit/s,正式达到万兆量级,并在多用户、可靠性、节能等方面加入了诸多新技术,为办公网络和生产网络的新型业务提供了技术保障。除了标准的演进,华为公司还在短距离无线通信领域持续研究和创新,近年来在Wi-Fi的射频调优、用户调度、漫游、天线、物联网融合等方面都有新的技术突破并得以应用。新标准的发布和新技术的出现,促使我们对本书内容进行了相应修订。

本书第2版对802.11标准部分相关的内容进行了大幅的修订和扩展,增加了Wi-Fi 7标准的相关内容,对其物理层和MAC层的关键技术进行了解读;在射频调优的相关部分补充介绍了应对空间和稳定性问题的解决办法;在用户漫游与调度的相关部分补充介绍了AI漫游和零漫游技术,这些技术用于提升不同场景下的用户漫游体验;在空口QoS的相关部分补充介绍了空口融合调度、多媒体智能调度、VIP用户体验保障和双发选收技术,这些技术用于提升空口传输效率、保障关键业务和关键用户的优先调度、提升生产网络的可靠性;在天线技术的相关部分修订了高密天线的内容,高密天线演进为智能变焦天线,可灵活解决干扰问题;在WLAN安全的相关部分增加了设备安全能力的介绍,助力构建完善的安全机制;在物联网融合的相关部分补充介绍了星闪通信技术;在WLAN场景化设计中,对部分场景的相关内容进行了修订,介绍了新的技术和组网架构。

本书内容

本书共分为10章,介绍如下。

第1章 企业WLAN概述

本章首先围绕Wi-Fi技术的诞生和演进,介绍企业WLAN的发展历程;然后介绍企业WLAN面临的挑战;最后重点介绍为应对这些挑战而提出的新一代企业WLAN解决方案。

第2章 WLAN技术基础

目前WLAN的标准是由IEEE 802.11工作组制定的IEEE 802.11标准。IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers,电气电子工程师学会)于1990年成立了802.11工作组以标准化WLAN技术。经过30多年的发展,802.11标准已经逐渐发展成包含一系列标准的标准族。本章先介绍无线通信概念和WLAN关键技术,再介绍802.11标准的演进和不同版本标准的对比,最后介绍802.11ax标准和新一代802.11be标准的基本内容,以及其物理层和媒体接入控制(Media Access Control,MAC)层的关键技术。

第3章 空口性能与用户体验提升

Wi-Fi技术的生命力非常强大,一个重要的原因在于其超大的工作带宽,从早期802.11b标准的11 Mbit/s到最新的802.11be标准的23 Gbit/s,给用户的使用体验带来了极大的提升。然而,当接入WLAN的用户较多时,每个用户实际可获取的带宽会急剧下降。在企业办公的高密环境中,用户对网速下降的感受尤为明显。本章将深入分析影响WLAN性能的关键因素,并介绍解决相应问题的技术手段。

第4章 WLAN安全与防御

WLAN是以无线电波进行数据传输的,与有线网络需要布放网线相比,基础设施的建设较为简单,但由于其传输媒介的特殊性,保障WLAN安全的问题显得尤为重要。本章首先介绍WLAN的安全威胁,然后重点介绍几种常见的消除WLAN安全威胁的安全机制。

第5章 WLAN与物联网融合

物联网(Internet of Things,IoT)是连接物与物的互联网。本章首先介绍常见的几种无线IoT技术,然后探讨Wi-Fi网络与物联网采用的短距离无线通信技术融合部署的可行性,最后重点介绍几个物联网接入点(Access Point,AP)典型的应用场景。

第6章 WLAN定位技术

本章首先介绍无线定位技术发展背景以及无线定位技术原理,帮助读者快速地掌握理论基础;然后介绍各种短距离无线通信系统如何利用定位技术计算位置;最后从实际需求出发,介绍设计定位系统的思路。

第7章 企业WLAN组网设计

不同的企业对WLAN的要求是不同的,随着WLAN在企业网络中的应用越来越广泛,如何构建一个满足业务要求的WLAN成为企业面临的重要问题。在构建网络之前,首先要设计良好的架构,选择合适的组网方式。本章介绍WLAN的组网设计思路和典型组网方案。

第8章 企业WLAN网规设计

良好的网络规划设计(简称网规设计)可以同时满足信号覆盖广、避免冲突、网络容量大等需求。本章从实际建网流程出发,介绍企业WLAN网规设计的方法。

第9章 企业WLAN场景化设计

本章对典型场景进行场景分析和网规设计,以帮助读者更深入地了解并掌握WLAN不同场景的业务特点、特性选用和网规设计方法,并将其应用到实际的项目中。

第10章 企业WLAN网络运维

网络运维是指园区网络管理员为了保证网络的正常稳定运行而进行的必不可少的日常网络维护工作。本章重点介绍网络运维工作中的日常监控、网络巡检、设备升级和故障处理。

致谢

本书由华为技术有限公司“数据通信数字化信息和内容体验部”及“数据通信架构与设计部”联合编写。在此期间,华为数据通信产品线的领导给予了很多指导、支持和鼓励,在此,诚挚感谢相关领导的扶持!

参与本书编写和审稿的人员虽然有多年WLAN从业经验,但因时间仓促,错漏之处在所难免,望读者不吝赐教,在此表示衷心的感谢。

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第1章 企业WLAN概述

章首先围绕Wi-Fi技术的诞生和演进,介绍企业WLAN的发展历程;然后介绍企业WLAN面临的挑战;最后重点介绍为应对这些挑战而提出的新一代企业WLAN解决方案。

1.1 企业WLAN的发展历程

Wi-Fi技术的诞生,是为了解决有线网络布线的烦琐问题。收银机制造商NCR公司在为百货商店和超市(简称商超)等客户提供服务时发现,每次改变店面布局都需要为收银机重新布线,费时又费力。1988年,NCR公司联合AT&T和朗讯推出WaveLAN无线网络技术方案,实现了收银机的无线化接入,这一技术也被公认为是Wi-Fi技术的前身。WaveLAN技术的诞生促使IEEE 802 LAN/MAN标准委员会在1990年成立了IEEE 802.11(以下简称802.11)无线局域网工作委员会,开始制定WLAN的技术标准。

下面依据WLAN技术的演进,结合企业WLAN架构和协议,分阶段介绍企业WLAN的发展历程,如图1-1所示。

1.第一阶段:初级移动办公时代——无线网络作为有线网络的补充

WaveLAN技术的应用可以被认为是企业WLAN的雏形。早期的Wi-Fi技术主要应用在类似“无线收银机”这样的物联设备上,但是随着802.11a/b/g标准的推出,无线连接的优势越来越明显,终端模组的成本也在快速下降,企业和消费者开始认识到Wi-Fi技术的应用潜力,无线热点开始出现在咖啡店、机场和酒店。Wi-Fi这个名字也在这一时期诞生,它是Wi-Fi联盟的商标。该联盟最初的目的是推动802.11b标准的制定,并在全球范围内推行Wi-Fi产品的兼容认证。随着标准的演进和符合标准的产品的普及,人们往往将Wi-Fi等同于802.11标准。需要说明的是,802.11标准是众多WLAN技术中的一种,只是它已成为业界的主流标准。而人们提到WLAN时,通常是指使用Wi-Fi技术的WLAN。这是企业WLAN应用的第一阶段,主要是解决“无线接入”的问题,核心价值是摆脱有线网络的束缚,让设备在一定范围内可以自由移动。这也是WLAN最直接的价值体现,用无线网络延伸了有线网络。但是这一阶段的WLAN对安全、容量和漫游能力等方面没有明确的诉求,AP的形态还是单个接入点,用于单点组网的无线覆盖。通常称单个接入点架构的AP为FAT AP。

图1-1 企业WLAN的发展历程

2.第二阶段:无线办公时代——有线和无线网络一体化

随着无线设备的进一步普及,企业WLAN从起初仅仅作为有线网络的补充,发展到和有线网络一样不可或缺,由此进入第二阶段。在这个阶段中,企业WLAN作为企业网络的一部分,除了需要满足BYOD的需求,还需要为企业的访客提供网络接入。

单个咖啡店的接入用户数量一般为十几人,但是企业的接入用户数量可能成百上千,此时单个AP已经无法满足建设大规模WLAN的需求,由此新的WLAN架构——WAC+FIT AP应运而生。在网络中引入一个集中的无线接入控制器(Wireless Access Controller,WAC),通过无线接入点控制和配置(Control And Provisioning of Wireless Access Points,CAPWAP)协议来实现集中信道管理、统一配置、全网的漫游和认证,如图1-2所示。

另外,在企业办公场景下,存在大量视频、语音等大带宽业务,对企业WLAN的带宽有更大的需求。从2012年开始,802.11ac标准趋于成熟,对工作频段、信道带宽、调制与编码方式等做出了诸多改进,与以往的802.11标准相比,其具有更高的吞吐量、更少的干扰,能够允许更多的用户接入,引领WLAN进入了吉比特时代。这种技术的改进为企业无线办公创造了充分的条件。

图1-2 WAC+FIT AP架构

在此背景下,AP不但需要支持新的802.11标准,也需要更强劲的业务处理能力。企业级AP和家用AP开始分道扬镳,走向不同的演进路线。

作为企业网络的基础设施,企业级AP不仅需要更长的使用寿命和更加牢固的结构设计,更重要的是,需要更强大的处理能力和更高效的空口调度算法,来满足高并发、大容量的接入场景。企业级AP和家用AP的差异如表1-1所示。

表1-1 企业级AP和家用AP的差异

对比项

企业级AP的特性

家用AP的特性

芯片

高性能工业级芯片,芯片处理能力强,支持接入至少100个用户,整机带宽大于1 Gbit/s

消费级芯片,芯片处理能力弱,接入用户数量为5~10个,整机带宽为100 Mbit/s左右

印制电路板(Printed-Circuit Board,PCB)

PCB为4~8层,有利于降低噪声干扰,射频信号质量更好

多数使用2层PCB,也有使用4层的,易产生数字噪声干扰射频信号

2.4 GHz射频校准

严格测试和校准

未校准,会有终端显示信号强度很好,但通信质量不高的情况

天线

为了更便捷地安装和获得更好的覆盖效果,通常采用内置天线,并结合智能天线、小角度定向天线等技术满足多种应用场景的需求

AP安装形式比较单一,以安装在桌面或地面居多,通常采用外置天线

以太网供电(Power over Ethernet,PoE)

支持PoE/PoE+/PoE++供电标准

不支持,额外配置电源适配器

寿命

5~8年

少于5年

无线标准

普遍支持802.11ac Wave 2标准,最新的AP可支持802.11be标准

一般只支持802.11ac Wave 1及更早的标准

安全性

安全性更高,一般可以支持16个以上的SSID,不同的SSID可以分配给不同的用户。能够通过划分多SSID和虚拟局域网(Virtual Local Area Network,VLAN),提供互相独立的子网,并可提供不同的认证方式和访问策略,从无线网络到有线网络,对数据进行端到端的安全隔离

支持主人和访客服务集标识符(Service Set Identifier,SSID)隔离、终端MAC白名单等基础安全功能

服务质量(Quality of Service,QoS)

不仅支持对终端设置上网时间限制和网速,还可以基于每个SSID,对应用设置上网时间限制和网速,并且利用统一资源定位符(Uniform Resource Locator,URL)进行更加精细的访问控制

支持对不同终端设置上网时间限制和网速控制

连续组网能力

WAC+FIT AP架构,配合自动调优、漫游等功能可支持AP连续组网

单点覆盖,无法支持多个房间的连续覆盖

3.第三阶段:全无线办公时代——全无线办公,以无线为中心

目前,企业WLAN已经进入第三阶段,在企业办公环境中,使用无线网络彻底替代有线网络。办公区采用全Wi-Fi网络覆盖,办公位不再提供有线网口,办公环境更为开放和智能。未来,企业云桌面办公、智真会议、4K视频等大带宽业务将从有线网络迁移至无线网络,而虚拟现实(Virtual Reality,VR)/增强现实(Augmented Reality,AR)、虚拟助手、自动化工厂等新技术将直接基于无线网络部署。新的应用场景对企业WLAN的设计与规划提出了更高的要求。

2022年,新一代Wi-Fi标准Wi-Fi 7(这是Wi-Fi联盟的命名,IEEE将其命名为802.11be标准)发布,这是Wi-Fi发展史上的又一重大里程碑,它的核心价值在于容量的进一步提升,引领室内无线通信进入10吉比特时代;多用户并发性能提升4倍,让网络在高密接入、业务重载的情况下,依然保持优秀的服务能力。

企业WLAN的另一个演进方向是基于WLAN的位置服务功能和物联网连接功能发展。例如,通过融合Wi-Fi技术和蓝牙定位技术,支持高精度室内导航及定位;通过融合射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)和ZigBee等短距离物联技术,支持电子价签、智能手环等物联网应用。

1.2 企业WLAN面临的挑战

企业WLAN发展至今,在标准快速迭代和需求场景爆炸式增长双重因素的推动下,已经由最初的“有线网络的补充”发展到全无线办公。承载在网络上的业务也不再是“访问互联网”这样简单的消费需求。企业WLAN已经成为支撑各行各业实现数字化转型、提升生产和工作效率的基础设施,其面临的挑战也变得更为艰巨,如图1-3所示。

图1-3 企业WLAN面临的挑战

1.WLAN业务超大的带宽需求

在未来,各行各业都面临着数字化转型,以企业办公为例,数字化转型的一个重要方面就是移动化和云化。通过集成即时通信、电子邮件、视频会议、待办审批等服务的一站式办公平台,越来越多的工作可以随时随地在移动端处理。移动化和云化可以帮助企业摆脱地域差异,完成协同办公,特别是随着4K智真会议等新技术的兴起,多地人员可以参与同一个项目,不同地区办公的项目成员可以随时随地召开智真会议进行交流,清晰流畅的4K视频会议与面对面的会议并无二致。当然,智真会议对带宽的要求很高,需要至少50 Mbit/s的带宽和低于50 ms的时延。

此外,教育领域中,数字化课堂已经成为新趋势,在线互动教学、高清教学视频点播、学术视频会议重新定义了学习空间,学生不必安安静静地坐在课堂上,而是随时随地都可使用移动终端学习,充分利用碎片化时间。VR技术的出现还带来了参与度较高的沉浸式课程,从而可以增强教师的教学效果。举个最常见的VR教学的例子——手术示教,通过部署4K/VR手术示教系统,将手术场景实时同步到各个教室,让更多的学生观摩和学习,同时,手术现场的医生可以通过高清视讯设备和会诊专家进行远程实时交流,而这一切都需要超大带宽的支撑。

传统业务单个用户的带宽都不超过10 Mbit/s,如何满足大带宽业务并发成为企业WLAN面临的一大挑战。

2.Wi-Fi技术瓶颈影响用户体验

在使用WLAN的过程中,除了对带宽的需求,还存在用户体验差的问题。

举个比较典型的例子,在大型展会中,主办方会提供无线接入服务供参展人员上网。但是参展人员可能会发现,明明能够搜索到主办方提供的WLAN热点,但就是连不上,即使连上了,打开网页的速度也很慢,特别是在移动过程中,感觉信号更差了。其实造成这种情况的原因有很多,可能是无线信道分配不合理,导致出现严重的同频干扰;可能是信道功率配置不合理,导致部分区域信号弱、速率低;可能是场地中存在一些干扰源,例如微波炉等设备,影响无线信号的稳定性;也可能是接入用户数量过多,使得网络存在一些拥塞区域,导致速率低、接入困难;还有可能是部分手机漫游不及时。上述这些原因都会影响用户的体验感。同时,在展会中还有一些特殊的应用场景。例如,一些展台会设计使用VR技术的互动体验环节,它对时延的要求极高;参展的记者可能会利用无线网络进行现场直播或者文字报道,如何保证其流畅性也是一项难题。

3.WLAN业务的安全性被质疑

WLAN采用无线电波传输数据的特殊性使得无线信道成为黑客、违法分子攻击和破坏数据传输的重要目标。特别是进入全无线办公时代后,WLAN取代了有线网络承载核心业务的传输。如果WLAN受到攻击,那么产生的损失和破坏将是毁灭性的。

以金融行业为例,由中金金融认证中心有限公司、数字金融联合宣传年、中国电子银行网联合发布的《2024中国数字银行调查报告》 显示,至2024年,个人手机银行用户使用比例已达88%,手机银行已成为向客户提供金融服务的主导渠道。人们利用无线网络,可以在移动终端上随时随地对自己的账户进行查询、转账、理财等操作,免去了以往跑银行办理业务的麻烦。但是客户在获得便利的同时,也要承担风险,一旦在使用手机银行的过程中遭到攻击,数据被窃取,将会造成直接的经济损失。

4.网络设备的增加带来更复杂的规划部署和维护

传统的有线网络只为固定区域的人群服务,区域内有多少终端,需要配置多少个上网口,都是可以预知的。但规划无线网络的时候,情况将变得极为复杂。试想一下,有一个50人的会议室,要求在实现Wi-Fi网络全覆盖的同时,支持实时视频会议。在传统网络方案中,网络管理员首先需要准确预估覆盖区域的业务模型;其次,规划Wi-Fi网络,设置无线射频参数,避免AP间的同频干扰并保证无线信号的覆盖率和质量,为了满足实时视频会议对带宽、时延、丢包率等指标的要求,还需要设置复杂的QoS参数;最后,再人工逐台设备配置命令行,如果出现配置错误,还需要逐条命令去检查,费时又费力。另外,由于无线设备的特殊性,一旦设备发生故障,会影响一片区域用户的接入,因此需要实时监控AP和交换机设备的工作状态。但是如果AP数量庞大,人工监测的工作量会非常大。

5.WLAN与物联网融合的挑战

在WLAN迅猛增长的同时,连接物与物的物联网技术也在快速发展并被广泛应用。现在是万物互联的时代,企业的物联网也是随处可见。在企业办公场景中,物联网可用于企业资产管理,实现资产移动轨迹查看和自动盘点等功能;在学校中,物联网可用于学生的健康管理,实现学生自动考勤和学生体征检测;在医院中,物联网可用于输液管理、药品管理和生命体征的实时监控等;在工厂中,物联网可用于车间生产资源的实时互联,实现生产资源的精细化管控。

目前,WLAN和物联网技术都在迅猛发展,业界也在不断探索二者融合的可能性。一方面,独立部署物联网投资成本较高,同时,分别管理和维护WLAN和物联网两套网络也比较复杂;另一方面,物联网和WLAN有很多相似之处,包括物理层(PHY层)的协议、使用的频段、部署和组网方式。因此二者从共存到融合,最终到归一,这是一个重要的技术演进方向。

1.3 新一代企业WLAN解决方案

为了应对以上的种种挑战,新一代企业WLAN解决方案应运而生,如图1-4所示。

图1-4 新一代企业WLAN解决方案

1.支持802.11be标准,应对超高带宽需求

4K/8K高清视频、AR/VR等新兴业务的普及,对WLAN提出了高带宽、低时延的要求。为了应对超高带宽的需求,802.11标准一直致力于传输速率的突破。从最开始802.11b标准传输速率仅为11 Mbit/s,到802.11ac标准传输速率突破1 Gbit/s大关,再到最新802.11be(Wi-Fi 7)标准将传输速率提升到23 Gbit/s,并且引入了多种多用户技术,提升了用户的实际吞吐率。

2.创新无线空口技术,打造卓越用户体验

为打造最优的用户体验,需要在以下关键技术中做出改进。

(1)无线覆盖

为了使WLAN获得最优的网络覆盖范围,必须为WLAN规划合理的信道和功率。射频调优功能可以自动部署信道和调整发射功率:一方面可以应对多样化的网络环境,规避干扰和填补盲区,使得无线覆盖达到最优;另一方面,针对网络中存在的不确定因素,射频调优也可以进行自动检测,进而优化无线网络参数,应对网络变化。

(2)抗干扰

WLAN的一个显著特点是在自由空间中传输数据,而这种开放的无线环境中存在大量的干扰。新一代企业WLAN解决方案提供了一系列技术手段应对干扰。首先,对于非Wi-Fi干扰,可以通过频谱分析功能进行识别;其次,针对Wi-Fi干扰可以通过空闲信道评估(Clear Channel Assessment,CCA)和请求发送(Request to Send,RTS)/允许发送(Clear to Send,CTS)技术来降低有效信号与干扰信号发生冲突的概率;最后,自适应调制编码(Adaptive Modulation and Coding,AMC)算法可以在干扰无法避免的情况下减少干扰带来的性能损失。

除了通过软件算法提升抗干扰能力,各类先进的天线技术也能助力AP规避干扰。一方面,高密天线可以有效控制AP的覆盖范围,减小相邻AP之间的干扰;另一方面,智能天线可以通过波束成形技术保障无线信号质量。

(3)用户QoS

用户业务的多样化决定了WLAN需要对其进行区分对待才能让用户获取最佳体验。对待不同的业务,新一代企业WLAN解决方案提供了多种QoS技术。空口优先级调度可以帮助重要业务优先调度;Airtime调度则可以让多个用户公平地共享无线资源,传输更多的数据;智能应用控制(Smart Application Control,SAC)技术可以进一步识别业务类型,特别是高优先级的业务,如语音和视频业务,对业务进行更为精细化的控制。

(4)移动体验

WLAN不同于有线网络,用户的相对位置并不是固定的,因此保证用户在漫游过程中的体验也非常关键。快速漫游功能使得用户在移动过程中业务不会中断,且无须重新认证;智能漫游功能则可以针对无法顺利漫游的黏性终端提供服务,提升使用此类终端的用户在漫游中的体验。

3.融合安全技术,开启无线全面防护

随着802.11标准的演进,WLAN的安全防护措施也在不断地升级。

新一代企业WLAN解决方案尤其关注网络的安全性,通过多样化的用户认证机制,建立安全的关联,确保参与通信的各方身份的合法性;通过无线数据加密,确保无线数据链路的安全性;对于WLAN中可能存在的非法攻击,可通过无线攻击检测对非法终端、恶意用户的攻击和入侵WLAN的行为进行安全检测,还可以通过无线攻击反制进一步保护企业WLAN的安全,如阻止非法无线设备非授权访问企业网络,提供针对网络系统攻击的防护。

4.基于场景的网络规划部署和维护

新一代企业WLAN解决方案根据不同的企业和组织对WLAN的不同要求,提供了多种组网方案。此外,由于WLAN的特殊性,不仅需要确定组网方案,还需要进行网络规划。除了通用的无线网规设计方法,还需要根据不同业务的特点,包括业务类型和业务使用频度、用户分布和终端类型、关键业务和关键区域,按照不同场景设计网络规划方案。网络规模的扩大导致网络规划难度加大,可以通过在网络规划、部署、验收和维护阶段引入专业的工具,实现一键智能规划部署,用工具取代繁复的设计过程,从而缩短项目交付的时间。当网络在自身或者外部环境出现异常的时候,能够自动地提示异常的发生,这样可以大大降低人工维护成本。

5.WLAN和物联网融合方案

新一代企业WLAN解决方案还包含WLAN和物联网融合方案。例如,通过物联网AP融合蓝牙定位技术,支持高精度室内导航和定位;通过物联网AP融合RFID/ZigBee等短距离物联技术,支持电子价签、智能手环等物联网应用。

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