新能源风电厂WLAN方案技术建议书.docx

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新能源风电厂WLAN方案技术建议书

新能源风电厂WLAN方案

技术建议书

1WLAN方案概述

1.1方案背景

1.1.1技术背景

WLAN（WirelessLocalAreaNetwork）是指利用高频射频信号（例如2.4GHz或5GHz）作为传输信道的无线局域网。

802.11是IEEE在1997年为WLAN定义的一个无线网络通信的工业标准。

此后这一标准又不断得到补充和完善，形成802.11的标准系列。

例如比较重要的802.11、802.11a、802.11b、802.11e、802.11g、802.11i、802.11n等。

其中基于802.11b标准的有时也被称为Wi-Fi标准。

而802.11n标准兼容802.11a/b/g，带宽优势明显，已经成为当前的主流技术。

而随着802.11ac技术的出现，必将引领无线业务进入千兆时代，为用户带来千兆级别的接入速度。

表1-1802.11标准简介

标准名称

发布时间

工作频率

理论速率

实际速率

备注

802.11b

1999

2.4GHz

11Mbps

6Mbps

早期标准

802.11a

1999

5.0GHz

54Mbps

22Mbps

应用很少

802.11g

2003

2.4GHz

54Mbps

22Mbps

早期标准

802.11n

2009

2.4/5.0GHz

150Mbps

75Mbps

结合MIMO技术，理论速率600Mbps

802.11ac

2012

5.0GHz

1Gbps

400～500Mbps

802.11n下一代标准

802.11ad

发展中

60GHz

7Gbps

发展中

面向家庭高清娱乐设备

1.2WLAN基本概念

1.2.1网络架构模型

WLAN网络在部署过程中，根据其需求，可以把网络架构设为：

●集中式架构（即FITAP或瘦AP）

表1-1集中式架构特性表

项目

集中式架构

适用场景

新生方式，增强管理

安全性

基于用户位置的安全策略，高安全性

网络管理

AC上统一配置，AP本身零配置，维护简单

用户管理

虚拟专用组方式，根据用户名区分权限，使用灵活

WLAN组网规模

L2、L3漫游，拓扑无关性，适合大规模组网

增值业务能力

可扩展丰富业务

集中式架构

该架构通过无线控制器（AC）集中管理、控制多个AP，如图1-1所示。

所有无线接入功能由AP和AC共同完成：

●AC完成网络具有重要意义的功能，例如移动管理、身份验证、VLAN划分、射频资源管理、无线IDS（IntrusionDetectionSystems）和数据包转发等。

●AP完成无线空口的控制，例如无线信号发射与探测响应、数据加密解密、数据传输确认、空口数据优先级管理等等。

图1-1WLAN集中式架构图

AP和AC间采用CAPWAP隧道协议进行通讯，AC与AP间可以是直连或者穿越Layer2、Layer3网络。

CAPWAP协议是基于UDP传输层的应用层协议，协议传递的信息分为两类：

控制信息和数据信息。

●控制信息负责AC与AP之间的管理的交互操作，包括AP自动发现AC、AC对AP进行安全认证、AP从AC获取软件版本、AP从AC获取配置等等。

●数据信息是封装后转发的无线数据。

两类信息分别使用不同的UDP端口号。

CAPWAP信息在AP与AC间交互时可以使用DTLS加密机制，保证通信的安全性。

所有无线接入功能由AP和AC间共同完成。

集中式架构是企业网、运营商等WLAN方案的主要架构，便于集中管理、集中认证和实施安全策略。

此种方案为目前企业网通用方案。

在FITAP网络架构下，又有如下划分：

●根据AC部署方式，分为集中式和分布式

●根据AC部署位置，分为旁挂和直路

●根据AC硬件体现形式，分为集成AC和独立AC

●根据业务转发形式，分为本地转发和集中转发

1.2.2AC直路设计

直路

直路方式是指将AC部署在AP与用户网关设备（汇聚或核心交换机）之间，实现对下辖所有AP的管理。

直路方式主要用于新建中、小型园区网络或原有网络汇聚/核心设备为华为设备的场景。

图1-1AC直路示意图

1.2.3独立AC

独立AC

独立AC方案是指采用单独的AC硬件设备，通过直路或者旁挂方式实现对于所有AP的管理。

在独立AC方案中，采用集中式架构（FITAP架构），使用FITAP来负责无线终端的接入。

使用独立的AC设备完成对AP设备的管理。

1.2.4本地转发与集中转发

转发模式主要是AP针对用户数据可以有不同的转发处理方式。

本地转发

又称直接转发，是指AP上对用户数据由本地转发到网络上层，不经过AC处理，AC只对AP进行管理。

而AP管理流封装在CAPWAP隧道中，到达AC终止。

图1-1本地转发示意图

集中转发

也称作隧道转发。

业务数据报文由AP统一封装后到达AC实现转发，AC不但进行对AP管理，还作为AP流量的转发中枢。

即AP管理流与数据流都封装在CAPWAP隧道中到达AC。

图1-1隧道转发示意图

本地转发与集中转发优缺点对比如表1-3所示。

表1-1本地转发与集中转发优缺点对比表

转发方式

优点

缺点

本地转发

设备署简单，数据流量不经过AC，AC负担小。

-

集中转发

数据流量和管理流量全部经过AC，可以按用户需求规划安全监管策略。

AC设备数据压力较大，对AC设备本身处理能力要求较高。

2WLAN基础网络规划

2.1IP地址规划

AC的IP地址

AC用于管理AP，IP地址一般通过静态手工配置。

AP的IP地址

AP的IP地址分配如果采用静态分配，由于一般AP数量较多，配置工作量大，且容易冲突、不易于控制，所以不建议使用，建议使用DHCP动态分配。

DHCP动态分配AP的IP地址时，可以有以下几种方式：

●指定地址池分配

−根据DHCPOption60表明AP身份而分配指定地址池的IP：

AP的DHCPDiscover报文携带Option60，例如内容为“HuaweiAP”，表示请求分配IP地址的设备是华为AP，而不是WLAN用户。

DHCPServer可以通过匹配或部分匹配Option60字符串，来为AP从指定地址池中分配地址。

如果网络中部署多个DHCPServer且只有部分支持Option60，交换机等设备充当DHCPRelay时需要支持识别DHCPoption60并将DHCP报文转发到相应的DHCPServer上。

−根据VLAN分配指定地址池的IP：

AP相连交换机端口以Trunk方式加入VLAN，允许通过的VLAN对应的地址池即为AP分配IP地址。

−根据AP的MAC地址指定分配：

在DHCPServer上配置AP的MAC以及对应的IP地址。

●统一分配

AP的IP地址分配同WLAN用户一样，由DHCPServer统一分配，不再区别。

DHCP动态分配AP的IP地址各种方式优劣势对比如表2-1所示。

表2-1DHCP动态分配AP的IP地址各种方式优劣势表

IP地址分配方式

优势

劣势

适用场景

指定地址池分配

DHCPOption60

AP设备与无线用户的IP地址分离

需要交换机配套支持

对设备IP地址管理与用户IP地址管理要求隔离的

根据VLAN

AP设备与无线用户的IP地址分离

网络配置工作量较大，不利于AP即插即用

对设备IP地址管理与用户IP地址管理要求隔离的

根据MAC

AP设备与无线用户的IP地址分离

配置工作量较大，IP地址管理难度加大

对少量AP设备管理有特殊要求的

统一分配

网络配置简单

-

对APIP管理没有要求

无线终端/用户的IP地址

移动用户通过DHCP动态分配IP地址，不建议静态配置；对于基本不移动的无线终端（比如：

无线打印机）可以静态配置。

2.2SSID规划

企业园区无线网络一般按照业务类型划分不同的SSID（ServiceSetIdentification）。

SSID映射以太网中的VLAN

通常，以太网中管理VLAN和业务VLAN分离。

业务VLAN主要用于区分不同的业务类型或用户群体。

在WLAN网络中SSID也同样可以承担相应的工作。

因此，在业务VLAN的规划中必须综合考虑VLAN与SSID的映射关系。

业务VLAN应根据实际业务需要与SSID匹配映射关系，映射关系有1:

1、1:

N、N:

1、N:

N四种，AC设备终结VLAN部署。

VAP构建

AP可以配置多个SSID，华为单频AP可支持16个SSID，双频AP可支持32个SSID。

通过配置多个SSID，可以将一个AP划分为多个VAP（VirtualAccessPoint），每一个SSID对应一个VAP，AC针对VAP进行策略下发，VAP根据策略进行终端与业务管理。

2.3漫游规划

漫游是指用户在部署了WLAN网络的场所移动时，用户终端可以从一个AP的覆盖范围移动到另一个AP的覆盖范围，用户无需重新登录和认证。

图2-1用户漫游切换示意图

如上图所示，假设终端与AP1已经建立关联信息，随着用户位置的移动，终端切换到AP2，具体切换流程如下：

2.客户端在各种信道中发送802.11请求帧。

AP2在信道6（AP2使用的信道）中收到请求后，通过在信道6中发送应答来进行响应。

客户端收到应答后，对其进行评估，确定同哪个AP关联最合适。

3.如图中的标号1所示，删除用户与AP1现有的关联。

客户端通过信道1（AP1使用的信道）向AP1发送802.11解除关联信息，解除用户与AP1间的关联。

4.如图中的标号2所示，客户端通过信道6向AP2发送关联请求，AP2使用关联响应做出应答，建立用户与AP2间的关联。

WLAN网络漫游中需注意以下两点：

●漫游切换需要保证SSID相同，即两台AP切换区域需要配置相同的SSID。

●漫游切换AP必须是同一个AC管理。

华为WLAN解决方案通过支持下述两种快速漫游技术，实现业务的平滑过渡。

●PMKcaching：

PMKcaching技术是对于802.1X用户而言的，是指802.1X用户与旧AP进行802.1X认证时，STA和AC都会缓存PMK和PMK-ID；当漫游到新AP时，STA会把这些PMK-ID携带过去，无线控制器根据STA携带的PMK-ID查找自己缓存的PMK信息，如果查到，就认为STA已经经过802.1X认证，直接跳过802.1X认证过程，利用缓存的PMK进行四次握手协商出加密KEY,从而縮短了802.1X用户的漫游延时。

如果没有查到，则需要重新进行802.1X认证过程。

●密钥协商下移技术：

密钥协商下移主要是针对数据加密用户包括WPA/WPA2PSK和802.1X用户。

在没有启用这个功能之前，STA主要与AC进行单播和组播密钥的协商；启用这个功能后，STA直接与关联上的AP进行单播和组播密钥的协商，这样在漫游到新AP时，减少了密钥协商所用的时间，从而縮短用户漫游延时。

2.4AP发现并选择AC方式规划

FITAP架构下的WLAN网络中，FITAP为零配置，当FITAP部署到网络的时候，AP需要去找到相应的AC，并从AC上下载其配置。

AP发现AC的机制有如下几种：

二层广播发现AC

当AC和AP同在一个二层的网络中时，可以通过二层广播方式直接发现AC。

通过DHCPOption43发现AC

Option43是DHCP协议的一个属性，在华为WLAN网络里，AP用它识别AC的