劉攀 舒懷林 陳康先

（1.廣州大學(xué)機(jī)械與電氣工程學(xué)院 2.廣州杰賽科技股份有限公司）

0 概述

無線局域網(wǎng)絡(luò)（wireless local area networks，WLAN）是相當(dāng)便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它利用射頻（radio frequency，RF）技術(shù)，取代繁瑣的有線網(wǎng)絡(luò)。無線局域網(wǎng)絡(luò)通過簡單的存取架構(gòu)，讓用戶擁有便利的信息溝通環(huán)境。WLAN的主干網(wǎng)路通常使用有線電纜，鑒于服務(wù)器位置固定，可以使用固定電纜彼此相連。用戶通過一個(gè)或多個(gè)無線接入點(diǎn)連接無線局域網(wǎng)，可真正實(shí)現(xiàn)隨時(shí)、隨地的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入[1]。

隨著3G業(yè)務(wù)在國內(nèi)的迅速發(fā)展，各電信運(yùn)營商都已邁入全業(yè)務(wù)經(jīng)營階段。WLAN作為寬帶戰(zhàn)略的重要組成部分在近幾年得到了快速地發(fā)展，各運(yùn)營商在全國的熱點(diǎn)地區(qū)均進(jìn)行了大規(guī)模的建設(shè)。目前WLAN寬帶已成為筆記本和手機(jī)在熱點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行移動(dòng)辦公的最佳伴侶。

然而，在WLAN網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模鋪設(shè)的同時(shí)，無線局域網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)、管理和優(yōu)化工作卻沒有跟上，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)故障頻發(fā)，嚴(yán)重影響用戶體驗(yàn)，因此WLAN網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)和優(yōu)化顯得越來越重要。目前WLAN的無線測試多數(shù)采用普通WLAN終端測試或國外進(jìn)口儀表測試，但是普通WLAN終端測試不僅效率低，而且測試內(nèi)容不夠全面；而采用國外儀表又無法滿足國內(nèi)運(yùn)營商實(shí)際測試需求。

本文敘述了WLAN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)撥測系統(tǒng)中業(yè)務(wù)撥測的關(guān)鍵技術(shù)，介紹了適合國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)的 WLAN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)撥測系統(tǒng)方案，描述了系統(tǒng)功能及實(shí)現(xiàn)各模塊的設(shè)計(jì)思路，本系統(tǒng)可滿足國內(nèi)運(yùn)營商實(shí)際網(wǎng)絡(luò)性能測試需求，實(shí)現(xiàn)對WLAN網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)撥測和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

1 技術(shù)原理

1.1 802.11標(biāo)準(zhǔn)及WAPI協(xié)議

WLAN接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是無線和有線寬帶技術(shù)相結(jié)合的連網(wǎng)技術(shù)，具有業(yè)務(wù)撥測功能的安全 WLAN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)撥測系統(tǒng)可以對無線局域網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行檢測，維護(hù)人員根據(jù)業(yè)務(wù)撥測結(jié)果對無線網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行維護(hù)和優(yōu)化。

802.11 標(biāo)準(zhǔn)聲明每個(gè)符合標(biāo)準(zhǔn)的無線LAN必須提供9種服務(wù)。這些服務(wù)可以分成兩類：5種分發(fā)服務(wù)和4種站服務(wù)。分發(fā)服務(wù)涉及到對單元成員關(guān)系的管理，并且會影響到單元之外的站。與之相反，站服務(wù)則只與一個(gè)單元內(nèi)部的活動(dòng)有關(guān)[2]。

無線局域網(wǎng)鑒別和保密基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（wireless LAN authentication and privacy infrastructure，WAPI）是一種安全協(xié)議，同時(shí)也是中國無線局域網(wǎng)安全強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。WAPI無線鑒別技術(shù)和WAPI無線包協(xié)議解析技術(shù)形成WAPI安全無線鑒別與解析系統(tǒng)。其中WAPI無線鑒別技術(shù)遵循GB15629.11國家標(biāo)準(zhǔn)的情況下實(shí)現(xiàn)對 WAPI X.509數(shù)字證書的簽發(fā)、管理和鑒別；WAPI無線包協(xié)議解析技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)在WAPI客戶端接入過程中WAPI協(xié)議的詳細(xì)解析[3]。該套無線網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)撥測系統(tǒng)支持WiFi和WAPI兩種協(xié)議。

1.2 業(yè)務(wù)撥測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

WLAN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)撥測系統(tǒng)功能模塊組成框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)業(yè)務(wù)測試結(jié)構(gòu)圖

WLAN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)撥測系統(tǒng)主要對無線網(wǎng)絡(luò)的各種業(yè)務(wù)應(yīng)用進(jìn)行撥測，功能包括關(guān)聯(lián)AP測試、DHCP自動(dòng)獲取IP地址測試、PORTAL推送測試、WEB認(rèn)證測試、PING網(wǎng)絡(luò)連通性測試、TRACERT路由跟蹤測試、HTTP網(wǎng)站訪問測試、FTP上傳下載測試以及一鍵化自動(dòng)測試，幫助運(yùn)營商對無線網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用進(jìn)行評估和優(yōu)化。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及功能實(shí)現(xiàn)

采用VC開發(fā)環(huán)境，使用面向?qū)ο蟮姆椒?gòu)建平臺，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)。參數(shù)設(shè)置是整個(gè)系統(tǒng)的重要部分，是建立數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)圖形界面?zhèn)鬏數(shù)臉蛄海到y(tǒng)可以識別連接到PC上的網(wǎng)卡設(shè)備，并提供網(wǎng)卡模式的選擇。數(shù)據(jù)圖形界面用來顯示業(yè)務(wù)撥測結(jié)果。

2.1 關(guān)聯(lián)AP測試

系統(tǒng)用本地?zé)o線網(wǎng)卡自動(dòng)關(guān)聯(lián)AP，測試關(guān)聯(lián)AP所用的時(shí)間，并顯示出關(guān)聯(lián)信令過程，如解關(guān)聯(lián)、關(guān)聯(lián)請求和關(guān)聯(lián)響應(yīng)等，時(shí)間單位精確到 ms，用戶可以獲知關(guān)聯(lián)AP測試成功率。關(guān)聯(lián)測試實(shí)現(xiàn)函數(shù)為：

int AssociateTestFunc(PWLAN_INTERFACE_INFO gpIfInfo , PWLAN_AVAILABLE_NETWORK gpBssEntry);

該函數(shù)實(shí)現(xiàn)選擇測試網(wǎng)卡及 SSID進(jìn)行關(guān)聯(lián)測試，計(jì)算關(guān)聯(lián)時(shí)延的功能。其中參數(shù)gpIfInfo為本地測試網(wǎng)卡，參數(shù)gpBssEntry為選擇的SSID。

用戶在測試配置中選擇本地關(guān)聯(lián)測試網(wǎng)卡，選擇關(guān)聯(lián) AP，配置測試次數(shù)、測試時(shí)間間隔、達(dá)標(biāo)值等參數(shù)后即可開始測試。

2.2 DHCP自動(dòng)獲取IP測試

系統(tǒng)測試 DHCP功能的用時(shí)和成功率，顯示DHCP獲取IP地址的信令過程，如DHCP請求、DHCP確認(rèn)等過程，時(shí)間單位精確到 ms。DHCP測試實(shí)現(xiàn)函數(shù)為int DhcpTestFunc()，該函數(shù)實(shí)現(xiàn)DHCP測試并計(jì)算DHCP時(shí)延的功能。

用戶在DHCP測試配置中設(shè)置DHCP測試本地抓包網(wǎng)卡，配置測試次數(shù)、測試時(shí)間間隔、達(dá)標(biāo)值等參數(shù)后即可開始測試。

2.3 PORTAL推送測試

系統(tǒng)測試PORTAL跳轉(zhuǎn)時(shí)延和推送時(shí)延。在用戶未驗(yàn)證情況下，測試用戶訪問網(wǎng)站時(shí)跳轉(zhuǎn)到PORTAL頁面的時(shí)延，跳轉(zhuǎn)后測試PORTAL頁面推送到用戶界面的時(shí)延，時(shí)間單位精確到ms。PORTAL推送測試實(shí)現(xiàn)函數(shù)為 int PortalTestFunc(CString portalUrl)，該函數(shù)實(shí)現(xiàn) PORTAL推送測試并計(jì)算PORTAL推送時(shí)延的功能。

用戶在測試配置中設(shè)置PORTAL測試地址、測試次數(shù)、測試時(shí)間間隔、達(dá)標(biāo)值等參數(shù)后即可開始測試。

2.4 WEB認(rèn)證測試

系統(tǒng)測試用戶發(fā)出認(rèn)證請求直到認(rèn)證服務(wù)器發(fā)回認(rèn)證成功信息的時(shí)延，時(shí)間單位精確到ms。WEB認(rèn)證測試實(shí)現(xiàn)函數(shù)為 int WebTestFunc（CString userName, CString password, CString webUrl），該函數(shù)實(shí)現(xiàn)WEB認(rèn)證測試，計(jì)算WEB認(rèn)證時(shí)延的功能。

用戶在測試配置中設(shè)置WEB測試用戶名、密碼、達(dá)標(biāo)值等參數(shù)后即可開始測試。

2.5 PING網(wǎng)絡(luò)連通性測試

系統(tǒng)測試網(wǎng)絡(luò)的連通性，返回測試成功率和時(shí)延，時(shí)間單位精確到ms。PING測試接口函數(shù)為int PingTestFun（cDWORD timeOut），該函數(shù)實(shí)現(xiàn)PING連通性測試的功能，其中參數(shù)timeOut為超時(shí)時(shí)間。

用戶在測試配置中設(shè)置PING測試地址、測試次數(shù)、測試時(shí)間間隔、達(dá)標(biāo)值等參數(shù)后即可開始測試。

2.6 TRACERT路由跟蹤測試

系統(tǒng)跟蹤網(wǎng)絡(luò)路由情況，返回路由跳數(shù)和詳細(xì)的路由信息。TRACERT路由跟蹤測試接口函數(shù)為 int TracertTestFunc（int hops），接口函數(shù)實(shí)現(xiàn)TRACERT路由測試的功能，其中參數(shù) hops為最大跳數(shù)，超過該跳數(shù)則測試停止。

用戶在測試配置中設(shè)置TRACERT測試地址、最大路由跳數(shù)、達(dá)標(biāo)值等參數(shù)后即可開始測試。

2.7 HTTP網(wǎng)站訪問測試

系統(tǒng)測試訪問網(wǎng)站的時(shí)延和成功率，時(shí)間單位精確到 ms。HTTP網(wǎng)站訪問測試接口函數(shù)為 int HttpTestFunc（CString httpUrl），接口函數(shù)實(shí)現(xiàn) HTTP網(wǎng)站訪問測試功能，其中參數(shù)httpUrl為網(wǎng)站url地址。

用戶在測試配置中設(shè)置HTTP測試地址、測試次數(shù)、測試時(shí)間間隔、達(dá)標(biāo)值等參數(shù)后即可開始測試。

2.8 FTP上傳下載測試

系統(tǒng)測試向FTP服務(wù)器上傳文件和從FTP服務(wù)器下載文件的速率，評估網(wǎng)絡(luò)性能。FTP上傳下載測試接口函數(shù)為：

int FtpConnFunc(CString serverIP, CString port,CString userName, CString password)；

該接口函數(shù)實(shí)現(xiàn)連接FTP服務(wù)器的功能。其中：參數(shù)serverIP為FTP服務(wù)器IP地址；參數(shù)port為端口號；參數(shù)userName為登錄用戶名；參數(shù)password為登錄密碼。

用戶在測試配置中設(shè)置 FTP服務(wù)器地址、端口號、用戶名、密碼、達(dá)標(biāo)值等參數(shù)后即可開始測試。在以上各種無線應(yīng)用業(yè)務(wù)測試中定義測試成功返回0，失敗返回非0。

2.9 一鍵化自動(dòng)測試

一鍵化自動(dòng)測試將各項(xiàng)測試統(tǒng)一自動(dòng)進(jìn)行，用戶只需要配置好測試參數(shù)即可。

3 系統(tǒng)人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)

WLAN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)撥測系統(tǒng)對無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)進(jìn)行測試，將測試結(jié)果通過人機(jī)交互界面直觀顯示，人機(jī)交互界面具有測試參數(shù)配置、測試信令過程以及各種業(yè)務(wù)測試結(jié)果板塊。采用 VC++平臺開發(fā)的WLAN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)撥測系統(tǒng)界面不僅方便用戶對無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)測試進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，而且可將測試過程和測試結(jié)果一目了然地展現(xiàn)在用戶面前。圖2為關(guān)聯(lián)AP測試界面設(shè)計(jì)，圖3為DHCP自動(dòng)獲取IP測試界面設(shè)計(jì)，由于篇幅有限，其他業(yè)務(wù)測試界面設(shè)計(jì)就不在這里一一說明。

圖2 關(guān)聯(lián)AP測試界面設(shè)計(jì)

圖3 DHCP自動(dòng)獲取IP測試界面

4 總結(jié)

本文提出了以VC++為平臺開發(fā)的WLAN網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)撥測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，通過系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置模塊將底層接口與人機(jī)交互界面進(jìn)行整合，讓業(yè)務(wù)測試信令過程和測試結(jié)果可以動(dòng)態(tài)顯示。該系統(tǒng)可以幫助用戶對無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)進(jìn)行測試，進(jìn)而優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能。

[1] 加斯特[美]. 802.11無線網(wǎng)絡(luò)權(quán)威指南:第2版[M]. O'Reilly Taiwan公司,譯.南京:東南大學(xué)出版社,2007,12:17-18.

[2] 特南鮑姆[美].計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò):第 4 版[M].潘愛民,譯.北京:清華大學(xué)出版社,2004,8:253-254.

[3] 陳康先,王文沛.WLAN 優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].移動(dòng)通信,2011(17):69-73.