張 娟

（上海交通大學(xué)，上海 200030）

無線局域網(wǎng)的多層級拓撲結(jié)構(gòu)研究

張 娟

（上海交通大學(xué)，上海 200030）

文章簡單介紹了網(wǎng)絡(luò)拓撲的概念以及網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)現(xiàn)原理，并分析了云AC技術(shù)的發(fā)展背景以及應(yīng)用場景，在云AC技術(shù)基礎(chǔ)上提出了無線局域網(wǎng)多層級網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，其分為位置節(jié)點拓撲圖、網(wǎng)絡(luò)邏輯拓撲圖和無線信道覆蓋拓撲圖。

網(wǎng)絡(luò)拓撲；云AC；無線接入點

網(wǎng)絡(luò)拓撲分為邏輯拓撲和物理拓撲，其中，邏輯拓撲指網(wǎng)絡(luò)中從一個節(jié)點到另一個節(jié)點間傳遞信息的方法，與網(wǎng)絡(luò)的外形無關(guān)，例如，路由器與子網(wǎng)的互連、虛擬局域網(wǎng)（Virtual Local Area Network，VLAN）的劃分都屬于邏輯拓撲范疇；物理拓撲指網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的地理分布與連接的幾何構(gòu)形，且一個網(wǎng)絡(luò)的物理拓撲可對應(yīng)多個不同抽象級別的邏輯拓撲。

網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)現(xiàn)的原理是結(jié)合因特網(wǎng)控制報文協(xié)議（Internet Control Message Protocol，ICMP）和地址解析協(xié)議（Address Resolution Protocol，ARP）以及應(yīng)用層協(xié)議（Application Layer Protocol，SNMP），對指定的網(wǎng)絡(luò)進行活動設(shè)備的檢查，得到所有的活動設(shè)備，然后通過SNMP取得設(shè)備的基本信息，根據(jù)基本信息確定設(shè)備的類型，再根據(jù)設(shè)備的類型取得相應(yīng)設(shè)備的詳細信息。在網(wǎng)絡(luò)拓撲發(fā)現(xiàn)的過程中會根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的不同層次進行分層，如第三層為網(wǎng)絡(luò)層的拓撲發(fā)現(xiàn)，具體指路由器與子網(wǎng)及其連接關(guān)系；又如，第二層的拓撲發(fā)現(xiàn)，具體指網(wǎng)橋、交換機等鏈路層設(shè)備及其連接關(guān)系。

在現(xiàn)有技術(shù)中，針對無線接入點（Wireless Access Point，WAP）的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖是都是單層級的，在該網(wǎng)絡(luò)拓撲圖中看到的信息非常有限，例如，只能看到某個樓層平面部署的無線WAP拓撲圖等。在實際應(yīng)用中，往往會有上萬個甚至更多的無線AP部署在城市的各個地點，如若不能實現(xiàn)對WAP更加全面的管理，那么無論是從具體部署還是實際配置及后期的維護，都是一個不可忽視的工作量。

1 云AC技術(shù)

隨著無線局域網(wǎng)的普及，網(wǎng)絡(luò)運維人員對無線網(wǎng)絡(luò)的管理提出了新的需求，需要一個無線局域網(wǎng)平臺能對WLAN的分布式部署實現(xiàn)集中化管理。當WLAN出現(xiàn)故障后，網(wǎng)絡(luò)運維人員能夠快速定位問題，就需要在無線局域網(wǎng)控制平臺的管理界面上直觀地顯示網(wǎng)絡(luò)拓撲圖（見圖1），包含無線接入點的位置節(jié)點信息、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)信息和無線射頻信息。傳統(tǒng)的瘦AP+AC架構(gòu)，由于缺乏行業(yè)標準與協(xié)議，無線控制器的兼容性非常有限，往往需要搭配特定廠商的無線接入點設(shè)備才能使用。無線控制器的優(yōu)點是功能強大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好，但同時也存在著許多不足：

（1）安裝、運行和維護較為復(fù)雜，一般用戶使用和掌握較為困難；（2）硬件設(shè)備費用高，為了避免單點故障，又要增加一臺冗余備份，花費更多的費用；（3）跨區(qū)域操作困難，不同廠商的AP、不同區(qū)域位置的網(wǎng)絡(luò)需要不同的無線控制器去管理。

圖1 傳統(tǒng)無線局域網(wǎng)架構(gòu)

基于上述原因，業(yè)界推出通用化云計算平臺上實現(xiàn)軟件化的AC控制器功能，以取代傳統(tǒng)的瘦AP+AC架構(gòu)中的AC控制器。通過軟件化的云AC對無線AP實施集中式管理，保證無線接入點的可控性和可見性。云AC架構(gòu)提供網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控與性能優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)安全防護等功能，具有較好的可靠性和可擴展性。在任何時間任何地點通過網(wǎng)頁界面管理網(wǎng)絡(luò)，界面包含了所部署的無線局域網(wǎng)的主要內(nèi)容，提供了方便易用的配置較為復(fù)雜的內(nèi)容。什么是云AC?如何進行云部署？云部署的特點是什么？所謂云AC并不是說將AC放置在互聯(lián)網(wǎng)上配置個公網(wǎng)IP就是云AC了。云AC概念相當于在原有AC的基礎(chǔ)上，增加了它集中控制的能力和強大的軟件處理能力，以及它和網(wǎng)絡(luò)接續(xù)的能力，具體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 云AC的無線局域網(wǎng)架構(gòu)

由此可見，云AC并不是說在互聯(lián)網(wǎng)上僅僅部署一臺AC那么簡單，它應(yīng)該是一個AC的集群。同時還需要配套的AP也能夠支持，當AP同其中一個AC之間的鏈接中斷之后能夠快速地切換到另一個備用的AC設(shè)備上，以保證無線業(yè)務(wù)的不間斷。

2 多層級網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

本文提出了一種基于云控制器的多層級網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)對無線AP多層級網(wǎng)絡(luò)拓撲圖自動生成，提高工作效率的同時大大節(jié)約了人力成本。

云AC與多個無線接入點連接，云AC根據(jù)每個無線接入點上報的位置節(jié)點信息、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)信息以及射頻參數(shù)信息，自動生成位置節(jié)點拓撲圖、網(wǎng)絡(luò)邏輯拓撲圖和無線信道覆蓋拓撲圖，進而得到多層級網(wǎng)絡(luò)拓撲圖。

（1）位置節(jié)點信息包括：無線接入點對應(yīng)設(shè)備的設(shè)備信息和該無線接入點對應(yīng)設(shè)備所處的位置信息；（2）網(wǎng)絡(luò)參數(shù)信息包括：無線接入點對應(yīng)設(shè)備的設(shè)備信息、無線接入點對應(yīng)設(shè)備的IP地址信息及虛擬局域網(wǎng)信息；（3）射頻參數(shù)信息包括：無線接入點對應(yīng)設(shè)備的設(shè)備信息、服務(wù)集標識符名稱（Service Set Identifier，SSID）、該無線接入點對應(yīng)設(shè)備的無線信道、無線發(fā)射功率以及無線信道頻段。

位置節(jié)點信息具體包括：無線接入點對應(yīng)設(shè)備的設(shè)備信息（如設(shè)備名稱、設(shè)備ID號、設(shè)備MAC地址、設(shè)備序列號等能夠用來唯一標識無線接入點對應(yīng)設(shè)備的信息）和無線接入點對應(yīng)設(shè)備所處的位置信息（如該無線接入點對應(yīng)設(shè)備所處區(qū)域、大樓號、樓層坐標等能夠標識該無線接入點對應(yīng)設(shè)備所處位置的信息）。網(wǎng)絡(luò)參數(shù)信息包括：無線接入點對應(yīng)設(shè)備的設(shè)備信息（如設(shè)備名稱等信息）、無線接入點對應(yīng)設(shè)備的IP地址信息及虛擬局域網(wǎng)信息。射頻參數(shù)信息包括：無線接入點對應(yīng)設(shè)備的設(shè)備信息（如設(shè)備ID號等信息）、服務(wù)集標識符名稱、該無線接入點對應(yīng)設(shè)備的無線信道、無線信道功率以及無線信道頻段（一般為2.4 GHz或者5 GHz）。

3 結(jié)語

云AC的直接價值是網(wǎng)絡(luò)虛擬化。多層級網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)對于“無線城市”的應(yīng)用起到了至關(guān)重要的作用。其中，作為無線局域網(wǎng)的載體—無線接入點，在大規(guī)模、分布式部署中如何做到集中管理，需要直觀的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓撲圖。本文提出的多層級結(jié)構(gòu)可以很好地解決目前的無線局域網(wǎng)管理中遇到故障難以定位的問題。

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Research on multi-layer topology of wireless local area network

Zhang Juan
（Shanghai JiaoTong University, Shanghai 200030, China）

This paper introduces the concept of network topology and principle of network topology discovery. Also, this paper analyzes development and application scenarios of cloud AC technology, and multi-layer network topology structure is proposed based on technology, which includes position node topology, logical network topology and wireless channel overlay topology.

topology; cloud AC; wireless access point

張娟（1989— ），女，陜西渭南，碩士研究生；研究方向：信息安全。