無線局域網(Wireless Local Area Network，WLAN)是應用無線通信技術將計算機設備互聯起來，構成相互通信和實現資源共享的網絡體系，無線局域網的特點是不再使用通信電纜。無線傳輸媒體可使通信終端在一定范圍內靈活、簡便、移動地接入通信網，因此無線局域網作為有線局域網的延伸，具有廣闊的發展前景。但是在WLAN工程建設和維護過程中也出現了一些問題：
1) 在線用戶數量較大、網絡上數據流量較大的情況下，整個網絡質量就會急劇惡化。表現為：鏈路上數據包丟棄嚴重；網絡速度下降、異常掉線；用戶終端要等待長時間才能獲得網絡地址。
2) 用戶移動造成跨VLAN信道切換時，導致網絡中斷，需等待一段時間后才能獲得網絡地址，重新認證入網。

WLAN的工作原理及網絡結構

1.1 WLAN的工作原理
WLAN由無線網卡、接入控制器設備(Access Controller，AC)、無線接入點(Access Point，AP)、計算機和有關設備組成。下面以最廣泛使用的無線網卡為例說明WLAN的工作原理。
一個無線網卡主要包括網卡(NIC)單元、擴頻通信機和天線三個組成功能塊。NIC單元屬于數據鏈路層，由它負責建立主機與物理層之間的連接。擴頻通信機與物理層建立了對應關系，實現無線電信號的接收與發射。當計算機要接收信息時，擴頻通信機通過網絡天線接收信息，并對該信息進行處理，判斷是否要發給NIC單元，如是則將信息幀上交給NIC單元，否則丟棄。如果擴頻通信機發現接收到的信息有錯，則通過天線發送給對方一個出錯信息，通知發送端重新發送此信息幀。當計算機要發送信息時，主機先將待發送的信息傳送給NIC單元，由NIC單元首先監測信道是否空閑，若空閑立即發送，否則暫不發送，并繼續監測。可以看出，WLAN的工作方式與IEEE802.3定義的有線網絡的載體監聽多路訪問/沖突檢測(CSMA/CD)工作方式很相似[1]。

1.2 WLAN的網絡結構
WLAN使用的端口訪問技術IEEE 802.11b標準支持兩種網絡結構[2]，一種是如圖1所示基于AP的網絡結構，所有工作站都直接與AP無線連接，由AP承擔無線通信的管理及與有線網絡連接的工作，是理想的底功耗工作方式。可以通過放置多個AP來擴展無線覆蓋范圍，并允許便攜機在不同AP之間漫游，如圖2所示[3]。目前實際應用的WLAN建網方案中，一般采用這種結構，同時考慮到安全因素，AP必須和交換機各端口進行兩層隔離。交換機采用IEEE 802.1Q標準的VLAN方式。VLAN對接入交換機每一端口的AP都必須分配一個網內唯一的VLAN ID。另一種是如圖2所示基于p2p(Peer to Peer)的網絡結構，用于連接PC或POCKET PC，允許各臺計算機在無線網絡所覆蓋的范圍內移動并自動建立點到點的連接。

圖1 基于AP的網絡結構 圖2 基于p2p的網絡結構

網絡測試
針對所出現的問題，本文選擇四川成都錦江賓館作為測試點，其WLAN是基于AP的網絡結構，很具有代表性。錦江賓館WLAN覆蓋范圍包括賓館大堂、盧浮花園、錦江廳A廳、B廳、四季廳、商務中心等主要場所。網絡拓撲結構如圖3所示，WLAN用戶終端通過無線網卡連接到AP，AP通過雙絞線連接到交換機，使用微波設備接入位于移動機房的AC，進而連接到Internet。
2.1 外部傳輸測試
首先對錦江賓館WLAN網絡基本性能進行了測試，包括無線信號強度、綜合布線質量、數據包丟包率、帶寬等，所有指標均符合規范要求。
1) 模擬大量用戶終端通過WLAN網絡同時向AC發起連接請求，并且訪問Internet，出現了一些問題：一部分終端無法登陸網絡；另一部分終端在進入網絡成功后有異常掉線現象。掉線后終端卻很難獲得網絡地址，并且獲得的網絡地址很容易老化，需手工執行釋放、獲取網絡地址操作，但重新獲取的網絡地址同樣很快老化。為了分段收集數據在網絡中設立了三個測試點A、B、C，如圖3所示。
2) 當通過無線方式進入網絡的A點終端出現問題，在B點使用有線方式直接連接交換機進入網絡的終端也有相同狀況。遠程登錄到AC上，發現接入端口反復出現掉線/上線(DOWN/UP)現象。原AC接入端口的模式被設置為AUTO，結果AC與微波設備協商成100 M半雙工工作模式。如果將AC接入端口的模式手動設置為100 M半雙工工作模式，端口仍然反復DOWN/UP。
3) 在AC與微波設備之間增加一臺交換機，以增強對微波設備接口的適應能力，同時減小AC的負擔。交換機端口9與AC連接，端口設置為100 M全雙工工作模式；交換機端口10與微波設備連接，端口設置為100M全雙工工作模式。在此網絡結構下，錦江賓館網絡情況恢復正常，再未發生任何問題。而C點的終端也能正常進入網絡。

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圖3 錦江賓館WLAN網絡結構
2.2 內部網絡測試
為測試AP工作狀態是否穩定，在交換機上劃分兩個VLAN。使AP1和AP2位于同一個VLAN內，AP3和 AP4位于另一個VLAN內。其結構如圖4所示。

圖4 交換機與AP的連接
1) 使用兩臺終端以DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)方式，第三臺終端配置為靜態網絡地址方式，通過AP1進入網絡。通過 AP1持續PING AP2。發現DHCP終端偶爾會發生掉線現象，掉線時無線連接狀態仍然很好，但無法PING通網關，且需要使用認證/刷新(CONFIG/RENEW)多次才能夠重新分配到網絡地址。此時靜態網絡地址的終端與 AP2的通信始終正常。
2) 使用兩臺終端以DHCP方式，通過AP1進入網絡，同時第三臺終端直接通過有線連接到交換機上，以DHCP方式進入網絡。發現無論是無線用戶還是有線用戶都會產生掉線的現象，這說明網絡掉線的問題與主干傳輸質量和上層協議有關。
3) 終端從AP1切換到 AP3下后，終端無法正常分配到網絡地址。于是將終端配置為靜態網絡地址，通過 AP3 PING AP4的終端，發現始終能夠正常通信，這證明在切換過程中無論是無線側還是有線側始終是工作正常的。
4) 在移動切換方面，讓終端工作在兩個AP信號強度接近的地方，終端能夠穩定的與某一個AP保持連接，不會任意切換。但是如果將終端移到較遠的另一區域，原有連接信號很弱，則終端會自動連接到信號強的AP上。如果這兩個AP不是處于同一個VLAN下，那么這樣切換后不能立即PING通網關。同時如果是通過認證登陸網絡的終端，切換后也不能進入網絡，必須重新認證。如果這兩個AP處在同一個VLAN下，那么切換后立刻能夠PING通網關，并且也能夠繼續進入網絡。

3 結果與分析
根據網絡的測試數據，可以歸納影響網絡質量的問題有下面三點：
1) AC端口工作模式無法與微波設備完全匹配，微波設備的端口模式也存在先天不足。在大量用戶同時進入網絡、網絡鏈路上數據流量較大的情況下，就會因為傳輸瓶頸導致整個網絡質量惡化，數據包丟棄嚴重，導致網絡速度下降。同時，AC因在規定時間內沒有收到從終端返回的在線回應數據包，而將分配給終端的網絡地址釋放，導致終端異常下線。當然也可以在AC上將網絡地址保留時間延長，但這就會產生一個新的問題，用戶在跨VLAN切換后會因老的網絡地址遲遲不能被釋放，而不能獲得新的網絡地址。
2) AP對同時能接入的用戶數量有一定限制。一般最多能為30位用戶提供可靠的服務。但AP出廠時的默認設置一般為接入用戶數不限，所以，同一個AP接入用戶達到臨界狀態后，如果又有新的用戶接入請求，AP在響應請求的同時就會因硬件機能制約將已建立連接的一個用戶丟棄，導致在線用戶掉線。
3) 用戶移動造成跨VLAN信道切換時，會因MAC地址沖突導致上網中斷[4]，須等待一段時間后才能獲得網絡地址重新認證入網。

WLAN工程建設中出現的問題及解決方案