企业WLAN架构与技术
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1.1 企业WLAN的发展历程

Wi-Fi技术的诞生,首先是为了解决有线网络布线的烦琐问题。收银机(POS机)制造商NCR公司在为百货商店和超市(简称商超)等客户提供服务时发现,每次改变店面格局都需要为收银机重新布线,费时费力。1988年,NCR公司联合AT&T和朗讯推出WaveLAN无线网络技术方案,实现了收银机的无线化接入,这一技术也被公认为Wi-Fi技术的前身。WaveLAN技术的诞生促使IEEE 802 LAN/MAN标准委员会在1990年成立了802.11无线局域网工作委员会,开始制定WLAN的技术标准。

下面依据WLAN技术的演进,结合企业WLAN架构和协议,分阶段介绍企业WLAN的发展历程,如图1-1所示。

图1-1 企业WLAN的发展历程

1.第一阶段:初级移动办公时代——无线网络作为有线网络的补充

WaveLAN技术的应用可以被认为是企业WLAN的雏形。早期的Wi-Fi技术主要应用在类似“无线收银机”这样的物联设备上,但是随着802.11a/b/g标准的推出,无线连接的优势越来越明显,终端模组的成本也在快速下降,企业和消费者开始认识到Wi-Fi技术的应用潜力,无线热点开始出现在咖啡店、机场和酒店。Wi-Fi这个名字也在这一时期诞生,它是Wi-Fi联盟的商标。该联盟最初的目的是推动802.11b标准的制定,并在全球范围内推行Wi-Fi产品的兼容认证。随着标准的演进和符合标准的产品的普及,人们往往将Wi-Fi等同于802.11标准。需要说明的是,802.11标准是众多WLAN技术中的一种,只是802.11标准已成为业界的主流标准,而人们提到WLAN时,通常是指使用Wi-Fi技术的WLAN。这是企业WLAN应用的第一阶段,主要是解决“无线接入”的问题,核心价值是摆脱有线的束缚,让设备在一定范围内可以自由移动,这也是WLAN最直接的价值体现,用无线网络延伸了有线网络。但是这一阶段的WLAN对安全、容量和漫游能力等方面没有明确的诉求,AP的形态还是单个接入点,用于单点组网的无线覆盖。通常称单个接入点架构的AP为FAT AP。

2.第二阶段:无线办公时代——有线和无线网络一体化

随着无线设备的进一步普及,企业WLAN从起初仅仅作为有线网络的补充,发展到和有线网络一样不可或缺,由此进入第二阶段。在这个阶段中,企业WLAN作为企业网络的一部分,除了需要满足BYOD的需求外,还需要为企业的访客提供网络接入。

单个咖啡店的接入用户数一般为十几人,但是企业的接入用户数可能成百上千,此时单个AP已经无法满足建设大规模WLAN的需求,由此新的WLAN架构——WAC+FIT AP应运而生。在网络中引入一个集中的无线接入控制器(Wireless Access Controller,WAC),通过无线接入点控制和配置(Control And Provisioning of Wireless Access Points,CAPWAP)协议来实现集中信道管理、统一配置、全网的漫游和认证,如图1-2所示。

图1-2 WAC+FIT AP架构

另外,在企业办公场景下,存在大量视频、语音等大带宽业务,对企业WLAN的带宽有更大的需求。从2012年开始,802.11ac标准趋于成熟,对工作频段、信道带宽、调制与编码方式等做出了诸多改进,与以往的802.11标准相比,其具有更高的吞吐量、更少的干扰,能够允许更多的用户接入,引领WLAN进入了吉比特时代。这种技术的改进为企业无线办公创造了充分的条件。

在此背景下,AP不但需要支持新的802.11标准,同时也需要更强劲的业务处理能力。企业级AP和家用AP开始分道扬镳,走向不同的演进路线。

作为企业网络的基础设施,企业级AP不仅需要更长的使用寿命和更加牢固的结构设计,更重要的是,需要更强大的处理能力和更高效的空口调度算法,来满足高并发、大容量的接入场景。企业级AP和家用AP的差异如表1-1所示。

表1-1 企业级AP和家用AP的差异

3.第三阶段:全无线办公时代——全无线办公,以无线为中心

目前,企业WLAN已经进入第三阶段,在企业办公环境中,使用无线网络彻底替代有线网络。办公区采用全Wi-Fi网络覆盖,办公位不再提供有线网口,办公环境更为开放和智能。未来,企业云桌面办公、智真会议、4K视频等大带宽业务将从有线网络迁移至无线网络,而虚拟现实(Virtual Reality,VR)/增强现实(Augmented Reality,AR)、虚拟助手、自动化工厂等新技术将直接基于无线网络部署。新的应用场景对企业WLAN的设计与规划提出了更高的要求。

2018年,新一代Wi-Fi标准Wi-Fi 6(这是Wi-Fi联盟的命名,IEEE将其命名为802.11ax标准)发布,这是Wi-Fi发展史上的又一重大里程碑,它的核心价值是容量的进一步提升,引领室内无线通信进入10吉比特时代;多用户并发性能提升4倍,让网络在高密接入、业务重载的情况下,依然保持优秀的服务能力。

企业WLAN的另一个演进方向是基于WLAN的位置服务功能和物联网连接功能发展。例如,通过融合Wi-Fi技术和蓝牙定位技术支持高精度室内导航和定位;通过融合射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)和ZigBee等短距离物联技术支持电子价签、智能手环等物联网应用。