摘要隨著無線局域網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，規(guī)模的擴大，傳統(tǒng)的WLAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無論在設(shè)備成本，還是在運營、管理等方面，都無法滿足不斷增長的業(yè)務(wù)要求。一種有效的WLAN框架結(jié)構(gòu)的提出可以更好的對系統(tǒng)的無線資源進(jìn)行統(tǒng)一的分配、調(diào)度和管理。本文主要是對基于IEEE802_11協(xié)議的WLAN網(wǎng)絡(luò)的無線資源管理進(jìn)行研究，提出了相關(guān)的功率控制，負(fù)載均衡，并給出了相應(yīng)的解決方案。
　　關(guān)鍵詞：IEEE802_11協(xié)議，WLAN網(wǎng)絡(luò)，無線資源管理
　　
　　
　　近年來，WLAN對于核心業(yè)務(wù)智能的重要性的不斷提高使得無線網(wǎng)絡(luò)的運營已經(jīng)成為企業(yè)IT部門最關(guān)注的問題之一。而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求的不斷增加也使得以IEEE802.11協(xié)議為基礎(chǔ)的無線局域網(wǎng)的研究成為熱點。怎樣才能基于IEEE802_11協(xié)議方便地、經(jīng)濟有效地部署WLAN，怎樣才能有效地利用有限的IT資源管理WLAN網(wǎng)絡(luò)無線，怎樣才能在不降低可靠性、可用性和性能的情況下，拓展WLAN的應(yīng)用空間成為當(dāng)前迫切需要解決的問題。
　　
　　一、IEEE802_11協(xié)議概述
　　IEEE802_11網(wǎng)絡(luò)通常是由所謂基本服務(wù)集(BSS，Basicserviceset)所構(gòu)成。一個基本服務(wù)集所覆蓋的區(qū)域被稱為基本服務(wù)區(qū)域(BSA，BasicserviceArea)。從概念上來說，在一個基本服務(wù)區(qū)域內(nèi)的所有站點都是可以同本區(qū)域內(nèi)的其他站點互通的。由這樣的獨立的基本服務(wù)區(qū)域可以構(gòu)成自組織型的Adhoc網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。獨立的基本服務(wù)集是IEEE802.11無線網(wǎng)絡(luò)最基本的形態(tài)。不同的獨立的基本服務(wù)集之間可以互相覆蓋。一個站點屬于哪個基本服務(wù)集是由站點自身狀況動態(tài)決定的。最小的IEEE802.11無線局域網(wǎng)至少包括兩個站點。
　　如果我們在每個獨立的BSS中設(shè)立接入控制點(AP，AccessPoint)，通過這
　　樣一些類似于基站的AP設(shè)備，以及這些AP之間的媒體連接，可以把這些獨立的
　　BSS連接成為一個結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡(luò)，這就是第二種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。接入控制點之間可以通過各種其他不同通信媒體相連，這些媒體邏輯上統(tǒng)稱為分布式系統(tǒng)(DS，
　　DistributionSystem)。接入控制點和分布式系統(tǒng)共同形成了擴展服務(wù)集(ESS，
　　ExtendedServiceSet)。可以在擴展服務(wù)集中設(shè)置通向其他IEEE802.x網(wǎng)絡(luò)的
　　網(wǎng)關(guān)入口(Portal)，從而獲得與其他類型IEEE802.x局域網(wǎng)絡(luò)的互通。圖1是IEEE802.11結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)示意圖。
　　
　　圖1IEEE802_11結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)示意圖
　　
　　二、WLAN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
　　WLAN網(wǎng)絡(luò)的物理組成包括：無線站點STA(station)，無線接入點AP(access
　　point)，獨立基本服務(wù)組IBSS(independencebasicserviceset)，基本服務(wù)組BSS(basicserviceset)，分布式系統(tǒng)DS(distributionsystem)和擴展服務(wù)組ESS(extendedserviceset)。
　　WLAN網(wǎng)絡(luò)的工作模式示意如圖2所示。
　　
　　圖2WLAN網(wǎng)絡(luò)工作模式示意如圖
　　
　　三、一種新型的WLAN架構(gòu)
　　隨著IEEE802.11WLAN市場的快速膨脹，很多公司和學(xué)校以及一些公共熱點地區(qū)開始布設(shè)WLAN網(wǎng)絡(luò)，對于家庭或SOHO用戶而言，現(xiàn)有的WLAN設(shè)備已經(jīng)能夠滿足人們的要求。對于公司用戶來說，由于需要布設(shè)多個AP來覆蓋整個辦公區(qū)域，為使各AP都能正常、高效的工作，必須對其進(jìn)行有效的管理，而當(dāng)前的WLAN網(wǎng)絡(luò)各個AP實際上是處于相互獨立的工作狀態(tài)，無法作到信息的共享，因此，當(dāng)前的產(chǎn)品不適合用于大規(guī)模企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，針對這個問題，IEEE802.11工作組對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改進(jìn)，將有助于以上問題的解決。
　　為了能夠滿足企業(yè)用戶RF管理的需求，思科給出一種新的WLAN的框架結(jié)構(gòu)，它的核心組件是“分離MAC”架構(gòu)，即將對IEEE802.11數(shù)據(jù)和管理協(xié)議的處理，以及接入點功能分別部署于一個輕型接入點和一個集中WLAN控制器（如圖3所示）。更明確的說，對時間敏感的活動——例如信標(biāo)處理、與客戶端的握手、介質(zhì)訪問控制（MAC）層加密和RF監(jiān)控——都是由接入點處理的。所有其他活動都由WLAN控制器處理，它需要具備整個系統(tǒng)的可見度。這包括IEEE802.11管理協(xié)議、幀轉(zhuǎn)換和橋接功能，以及對于用戶移動、安全、QoS和——可能更加重要的是——實時RF管理的系統(tǒng)級策略。
　　
　　圖3典型的分離MAC架構(gòu)
　　四、功率控制
　　IEEE802.11無線局域網(wǎng)協(xié)議運用了固定的發(fā)射功率。它沒有考慮根據(jù)接收機和發(fā)射機之間的距離來控制功率從而提高整個系統(tǒng)的信道利用率。在家庭環(huán)境中，STA通常位于AP周圍，AP的發(fā)射功率可能是比較高的，然而這是沒有必要的。WLAN中的STA也根據(jù)型號不同需要不同等級的最低接收功率。如果在人口密集的WLAN服務(wù)區(qū)域內(nèi)有許多相鄰的BSS，也就是說有多個熱點，這可能就會導(dǎo)致它們之間的RF干擾。我們可以通過控制AP的發(fā)射功率來減小RF干擾，而減小的干擾將會導(dǎo)致系統(tǒng)總的吞吐量的增加，也就是說可以有效的提高資源共享的利用率。
　　由于無線信道的傳輸環(huán)境是隨時發(fā)生變化的，因此，最初的功率配置無法完全實現(xiàn)對目標(biāo)區(qū)域的覆蓋，導(dǎo)致覆蓋漏洞。同樣，如果網(wǎng)絡(luò)中的某個AP發(fā)生故障而無法工作，也會造成覆蓋漏洞，處于覆蓋漏洞內(nèi)的STA將無法得到服務(wù)。為
　　了解決這些問題，必須對網(wǎng)絡(luò)中的AP進(jìn)行動態(tài)的功率控制，通過發(fā)射功率的調(diào)整完成對漏洞的覆蓋。而通過發(fā)射功率控制來解決前面所提到的問題是非常復(fù)雜的，原因是AP間的路徑損耗與信號傳輸所經(jīng)過的物理環(huán)境是密切相關(guān)的，同時，
　　AP功率的調(diào)整還可能會對與其相鄰的共道AP造成干擾，因此，這種調(diào)整極為復(fù)雜和費時。根據(jù)前面的分析，我們考慮可以在以后的AP中采用MIMO技術(shù)，因為MIMO技術(shù)可以調(diào)整AP天線的方向圖，利用方向圖的改變完成對漏洞的覆蓋，這樣，AP功率的調(diào)整將不會對網(wǎng)絡(luò)中其他AP造成干擾。這種功率控制方法僅僅是對網(wǎng)絡(luò)中部分AP的功率及方向圖的調(diào)整，不需要對整個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整，對于AP較多的大規(guī)模WLAN網(wǎng)絡(luò)是很有意義的。
　　
　　五、負(fù)載均衡
　　在WLAN網(wǎng)絡(luò)中，不同用戶通過CSMA/CA機制實現(xiàn)信道共享，隨著STA用戶的增加，在一些熱點地區(qū)會導(dǎo)致?lián)砣�，使網(wǎng)絡(luò)的吞吐量下降。如何均衡各個無線接入點的業(yè)務(wù)流量，最大限度的滿足接入服務(wù)，提高整個系統(tǒng)的容量，是WLAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無線資源管理面臨的重要問題。
　　在研究負(fù)載均衡之前，首先需要了解一下STA與AP建立連接的過程。
　　在IEEE802.11協(xié)議中，STA與AP建立連接的過程可以簡單的描述為:準(zhǔn)備入網(wǎng)的STA首先在所有有效信道上發(fā)送探測請求，然后監(jiān)聽來自于AP的探測響應(yīng)或信標(biāo)幀。當(dāng)AP接收到STA的探測請求后，向STA發(fā)送探測響應(yīng)幀。STA將接收到的探測響應(yīng)幀的相關(guān)信息保存在AP列表中，并從中選擇RSSI最大的AP進(jìn)行連接，在建立起連接之后，STA就可以通過這個AP與其它STA或AP進(jìn)行通信。當(dāng)STA與AP之間的RSSI值降低到給定門限值以下時，STA會斷開與當(dāng)前AP的連接，重新開始前面的入網(wǎng)過程。
　　從上面的分析可知，通過這種方法，STA可以與具有最佳信道狀態(tài)的AP建立連接，然而，這個過程并沒有考慮到AP的負(fù)載分布問題，由于SIA在WLAN網(wǎng)絡(luò)中分布的不均衡性，因此，很可能出現(xiàn)一些AP可能已經(jīng)過載而與它相鄰的一些AP可能還處于空閑的狀態(tài)的情況，而過載的AP會使其性能惡化，影響到整個網(wǎng)絡(luò)的性能。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
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