Построение беспроводной сети Wi-Fi с использованием тонких точек доступа


Алексей Полунин

Hits: 50323

Не первый раз ведется спор о том, что лучше – распределенный или сосредоточенный интеллект? Исключением не стали беспроводные корпоративные и операторские сети по технологии WiFi. Не будем отдавать пальму первенства одному из этих двух подходов, а рассмотрим варианты построения таких решений и используемое для этого оборудование. Окончательный выбор все равно остается за клиентом.

Управляемые точки доступа Wi-Fi. Плюсы и минусы

В нынешнем обзоре будут представлены продукты, используемые для построения сетей Wi-Fi на базе "тонких" точек доступа. Такой вариант развертывания корпоративных и операторских сетей основан на протоколе CAPWAP (Control And Provisioning of Wireless Access Points Protocol, протокол управления и инициализации беспроводных точек доступа), разработанный организацией IETF. Идея этого подхода достаточно тривиальна – разделить беспроводную сеть на два уровня, уровень управления и уровень подключения.
Уровень управления, реализуемый на основе специализированных контроллеров доступа AC (Access Controller), включает в себя весь функционал беспроводной сети. Это управление доступом с аутентификацией и авторизацией пользователей, генерация и хранение ключей шифрования, роуминг абонентов и их переключение на менее загруженные точки доступа, оптимизация использования радиоканалов и многое другое.
Уровень подключения организуется на основе использования достаточно простых и дешевых точек доступа WTP (Wireless Termination Point), чьи задачи сводятся к поддержке шифрования данных в радиоканале и взаимодействию с контроллером доступа по протоколу CAPWAP. Обычно для подключения "тонких" точек доступа используются проводные линии. Довольно распространенным стало решение на основе сетей Ethernet с технологий PoE электропитания точек доступа.
Такой вариант построения беспроводной сети имеет свои неоспоримые преимущества. Во-первых, снижение расходов при развертывании сети, покрывающей большую территорию или имеющей большое число точек доступа. Несмотря на достаточно высокую цену контроллера доступа, экономия на стоимости точек доступа оказывается существенной. Во-вторых, снижение эксплуатационных расходов за счет централизации управления всей сетью. Это позволяет автоматизировать рутинные процессы по обновлению программного обеспечения и настроек всех точек доступа. В-третьих, обеспечивается высокий уровень безопасности сети. На "тонких" точках доступа не хранится конфиденциальная информация, утрата которой могла бы повлиять на безопасность сети в целом. Так же существенно проще организовать управление политиками безопасности для разных категорий абонентов и самих точек доступа.
Однако, беспроводным сетям на основе "тонких" точек доступа свойственны свои недостатки. Наибольшую проблему может представлять отказ контроллера доступа. Причем, это не только выход из строя самого оборудования, но и потеря связанности с ним для всех или части точек доступа. Поэтому в сети необходимо предусматривать резервирование контроллера, что в свою очередь сказывается на стоимости проекта.

 

Построение беспроводной сети

Как уже отмечалось, наиболее часто решение с использованием "тонких" точек доступа применяется для создания масштабных беспроводных сетей. Рассмотрим вариант построения сети W-Fi, насчитывающей десятки и сотни хот-спотов.

 

Схема построения беспроводной сети

 

На рисунке показана сеть, которую вряд ли стоит рекомендовать для практического воплощения, но она вполне позволяет описать принципы работы данного подхода.
Как видно из рисунка, беспроводная сеть является наложенной сетью, что позволяет заметно сэкономить на развертывании базовой инфраструктуры. Для подключения точек доступа может быть использована сеть доступа, построенная по любой технологии. Ведь "тонкую" точку доступа можно рассматривать как обычное сетевое устройство со своим IP-адресом. По большому счету, подключение точек доступа может происходить с использованием публичной глобальной сети. Этот вариант подключения не является эффективным, но может оказаться полезным для быстрого развертывания временного хот-спота.
Ядром беспроводной сети является контроллер беспроводного доступа, от производительности и характеристик которого зависит в целом показатели работы сети. Сервер RADIUS обеспечивает решение вопросов идентификации и авторизации пользователей, а так же при необходимости сопряжения с биллинговой системой.
При установлении абонентом связи с точкой доступа, в радиусе действия которой он находится, решение о предоставлении услуг принимается контроллером центрального офиса. Для этого по протоколу DHCP оконечному устройству присваивается временный IP-адрес и абонент получает возможность ввести свои учетные данные. Эти данные поступают на RADIUS-сервер, который определяет доступные ресурсы, права и полномочия этого пользователя. На основании этих данных контроллер доступа выделяет установленному соединению необходимые ресурсы и отслеживает его состояние.
Такой алгоритм работы увеличивает объем служебного сетевого трафика, но в настоящее время, при высокой пропускной способности линий доступа, этот недостаток вряд ли стоит учитывать при планировании сети.

 

Производители оборудования беспроводных сетей и их продукция

Далеко не все поставщики беспроводных решений имеют в своем каталоге продукты, относящиеся к тематике настоящего обзора. В определенной мере это связано с необходимостью создания специализированных контроллеров доступа, что под силу не каждому производителю. Поэтому в обзоре основное внимание будет уделено контроллерам, которые представлены на отечественном рынке.

Одной из наиболее авторитетных компаний, представляющих решения для беспроводных сетей, является Aruba Networks. В ее портфеле насчитывается семь моделей контроллеров, ориентированных на использование в сетях различного масштаба. Старшая модель Aruba 6000 Multi-Service Controller относится к оборудованию операторского класса и может управлять работой более 8 тыс. точек доступа, обслуживая при этом свыше 32 тыс. пользователей одновременно. Данная модель включает в себя функции VPN и firewall, обладающие производительностью, соответственно, 32 и 80 Гбит/с. Так же к категории мультисервисных контроллеров относится серия Aruba 3000, включающая в себя три модели, различающиеся числом управляемых точек доступа, обслуживаемых абонентов и производительностью VPN и firewall. Эти модели в большей степени подходят для создания корпоративных беспроводных сетей. Для совсем небольших сетей, в которых предполагается установка от 6 до 48 точек доступа можно рекомендовать модели Aruba 2400, Aruba 800 и Aruba 200. Все модели контроллеров Aruba ориентированы на поддержку мобильной VoIP связи. Это обеспечивается функциями Call Admission Control, RF management и QoS.
Для подключения точек доступа компания Aruba рекомендует применять одну из трех моделей специализированного концентратора доступа, который разработан для обеспечения безопасности передачи трафика через IP-сеть с использованием туннельных технологий. Модели концентраторов отличаются производительностью по пропускной способности.
Для работы совместно с любым из контроллеров производитель предлагает широкий выбор точек доступа. Среди этих точек доступа стоит отметь четыре модели AP-120, AP-121, AP-124 и AP-125, поддерживающие технологию MIMO (Multiply Input Multiply Output) и, по заверениям вендора, обеспечивающие скорость подключения по радиоканалу до 300 Мбит/с. Эти и все остальные модели точек доступа Aruba могут работать в диапазонах 2,4 ГГц и 5 ГГц. Для использования вне помещений производитель рекомендует три модели – AP-85TX, AP-85FX и AP-85LX. Для подключения первой модели используется интерфейс 10/100Base-T с технологией PoE. Две остальные модели подключаются к сети с помощью оптических интерфейсов и могут быть отнесены на расстояние до 2 и 10 км, соответственно.

Компания Bluesocket, основанная в 1999 г., специализируется на разработке решений для беспроводных сетей и предлагает широкий спектр продуктов для их построения. В том числе в каталоге продукции компании можно найти линейку из шести моделей масштабируемых контроллеров беспроводной сети BlueSecure (BlueSecureController — BSC). Все эти модели имеют одинаковые возможности по управлению точками доступа и обеспечению безопасности сети. Модели между собой отличаются только производительностью. Младшая модель BlueSecure 600 поддерживает до 8 точек доступа и способна обеспечить одновременную работу 64 пользователей. Старшая модель BlueSecure 7200 может быть основой для построения масштабной беспроводной сети, насчитывающей порядка 300 точек доступа и 8 тыс. одновременно работающих клиентов. Во все модели BlueSecure встроена функциональность firewall и обнаружение вторжений и вредоносных программ путем мониторинга в режиме реального времени. Так же производитель отмечает наличие в контроллерах фирменной технологии роуминга Secure Mobility, которая позволяет пользователям не прерывать их сессии во время перемещения между точками доступа даже в случае временного выхода из радиозоны. Контроллерами поддерживается подключение точек доступа через уровень маршрутизации, что упрощает использование Интернет в качестве сети доступа.
По заверениям производителя, его контроллеры могут работать с точками доступа большинства из известных вендоров, но для обеспечения доступа к полному набору функций контроля и управления сети рекомендуется применять точки доступа BlueSocket. В настоящее время предлагается три модели точек доступа BlueSecure Access Point, поддерживающие стандарты 802.11 a/b/g. Модели с индексом 1500 и 1540 имеют по две встроенных всенаправленных антенны, вторая модель может так же использовать внешние антенны.
Точка доступа с индексом 1800 выполнена в полном соответствии со стандартом 802.11n draft 2.0 и поддерживает технологию MIMO. Эта точка доступа имеет два радиоинтерфейса со встроенным антенным массивом, возможность подключения внешних антенн и порт Gigabit Ethernet с технологией PoE. Все точки доступа могут работать с технологией 802.11e для приоритезации мультимедийного трафика в беспроводной сети.

Компания Brocade, один из ведущих поставщиков решений для дата-центров, в конце прошлого года приобрела хорошо известного производителя сетевого оборудования Foundry Networks. Среди продуктов этой компании есть устройства для построения беспроводных сетей, которые на российском рынке будут предлагаться уже под брендом Brocade.
В комплект оборудования для создания "тонкой" беспроводной сети входит четыре вида контроллеров, различающихся числом поддерживаемых точек доступа и производительностью. Если самая младшая модель MC500 может обслуживать до пяти точек, то старшая модель этого семейства MC5000 способна работать с 1000 "тонкими" точками доступа. В качестве последних компания предлагает две модели АР208 и АР201, отличающиеся числом поддиапазонов. Оборудование поддерживает технологию автоматической настройки радиозон.
По заверениям вендора, решение на основе данного оборудования способна обслуживать до 100 активных пользователей на точку доступа. Кроме того, данное оборудование ориентировано на поддержку телефонной связи по технологии VoIP. Благодаря развитым механизмам QoS удается поддерживать до 30 одновременных голосовых каналов связи на каждой точке доступа. Так же контроллеры обеспечивают роуминг голосовых вызовов между точками без задержки и потерь пакетов. Решение способно автоматически определять протоколы VoIP (SIP, H.323, Cisco SCCP, SpectraLink SVP и Vocera), подстраивая под них механизмы приоритезации.
Контроллер МС5000 дополнительно обладает функциональностью firewall, обеспечивая в данном режиме работу более 10 тыс. одновременных сессий.

Корпорация Cisco предлагает широкий выбор решений для построения беспроводных сетей. Критериям данного обзора соответствует подход компании, который получил название Unified Wireless solution. В соответствии с этой концепцией сеть строится на основе четырех компонентов: точек доступа, сети агрегации, сети управления и мобильных сервисов.
Точки доступа сегментируются исходя из решаемых задач и варианта исполнения. Компания выделяет модели для размещения внутри отапливаемых, например, Cisco AP 1140G, 1130G, 521G, и неотапливаемых помещений, например, Cisco AP 1240G, 1252AG, а так же уличного исполнения, например, Cisco AP 1310, 1410. Точки доступа Cisco могут работать как в режиме управления от центрального контроллера, так и самостоятельно в качестве "толстого" клиента. Данный вариант несомненно удорожает решение, но позволяет существенно повысить надежность работы беспроводной сети.
Сеть агрегации представлена контроллерами беспроводного доступа, которые обеспечивают централизованные политики безопасности, качества обслуживания, а так же предоставляют средства для управления радиоресурсами и обеспечения мобильности. Для централизованного управления точками доступа и передачи трафика данных применяется фирменный протокол LWAPP (Lightweight Access Point Protocol). В портфеле Cisco насчитывается большое число моделей контроллеров, которые способны обслуживать от 1-2 до 300 точек доступа. Например, Cisco 2106, поддерживающий от 6 до 25 точек доступа, и Cisco WiSM (модуль для Catalyst 6500 и Cisco 7600), способный управлять до 300 точек.
Для согласования работы контроллеров служит централизованная система управления WCS (Wireless Control System). Это программное обеспечение использует протокол SNMP для получения и передачи данных управления на контроллер. Предоставление мобильных сервисов осуществляется с помощью продукта MSE (Mobility Services Engine), который позволяет определение местоположение и историю перемещений мобильных абонентов и «неавторизованных» устройств. Данный продукт имеет интерфейс для взаимодействия с WCS и приложениями третьих компаний–разработчиков приложений, а также поддерживает протокол SNMP.

Линейка оборудования ProCurve, компании HP, включает в себя контроллеры и точек доступа для создания беспроводной сети. В отличие от других производителей, компания НР в качестве контроллеров WLAN предлагает специализированные модули, устанавливаемые в сетевые коммутаторы ProCurve. Для этого выпускается два типа модулей и два типа дополнительных модулей, используемых для резервирования. В качестве точек доступа могут быть применены три модели радиопортов.
Модуль Wireless Edge Services zl обеспечивает централизованное управление беспроводной сетью, политику безопасности сети и разнообразные сетевых услуг. Для резервирования работы этого модуля применяется Redundant Wireless Services zl, который автоматически принимает управление радиопортами ProCurve в случае недоступности или неисправности Wireless Edge Services zl.
Модуль Wireless Edge Services xl ориентирован на интеграцию систем управления WLAN и политики обслуживания пользователей на основе ролей для развертывания и централизованного управления сетью с множеством услуг. Для резервирования работы этого модуля применяется Redundant Wireless Services xl.
Радиопорты ProCurve 210, 220 и 230 отличаются поддиапазонами работы и конструктивным исполнением.

Компания NETGEAR предлагает решение для построения беспроводной сети для малого и среднего предприятия. Это решение включает полнофункциональный контроллер ProSafe Smart WFS709TP, который может управлять до 16 точек доступа и обслуживать до 256 абонентов. Для увеличения числа точек контроллеры могут объединяться по иерархическому принципу, обеспечивая работу максимально 48 точек доступа. Одной из отличительных черт контроллера ProSafe Smart является управление беспроводным покрытием с помощью функций автоматического конфигурированием всех параметров радиоканала, включая мощность сигнала, балансировка нагрузки и устранение наложения.
Так же данный контроллер способен предоставлять с надлежащим качеством сервис, чувствительный к задержкам. В первую очередь это голосовая связь с использованием протоколов VoIP. Для ProSafe Smart имеет функции Call Admission Control, быстрого роуминга с поддержкой голоса и управления QoS.
Для работы с контроллером производитель предлагает две модели точек доступа – WAGL102 и WGL102. Первая из них способна работать в частотных диапазонах 2,4 ГГц и 5 ГГц по протоколам 802.11g и 802.11а. Другая модель ориентирована на работу по стандарту 802.11g в диапазоне 2,4 ГГц.

Решение компании Ruckus Wireless в большей степени ориентировано на малый и средний бизнес, в котором востребованы типовые сетевые приложения и нет особой нужды в сложных и нестандартных настройках работы беспроводной сети. Для работы с оборудованием этого производителя не надо быть экспертом в области WiFi и информационных технологий.
Основу решения Ruckus Wireless составляет контроллер беспроводной сети ZoneDirector 1000, который способен управлять 25 точками доступа ZoneFlex и поддерживать одновременную работу до 1250 пользователей. Среди достоинств контроллера производитель отмечает упрощенную систему настройки, основанную на веб-интерфейсе, а так же развитые средства безопасности и управления.
В качестве точки доступа вендор предлагает мультимедийную модель ZoneFlex 7942, которая основана на стандарте 802.11n с поддержкой технологии MIMO. Важнейшей частью этой точки доступа является программно-управляемый антенный массив состоящий из шести вертикально поляризованных и шести горизонтально поляризованных антенных элементов с высоким коэффициентом усиления. С его помощью реализуется фирменная технология BeamFlex, которая обеспечивает высокую производительность, расширенное покрытие и поддержку передачи мультимедийного трафика благодаря автоматической адаптации радиолучей. Эта технология позволяет исключить процесс настройки радиозоны точки доступа, который требует высокой квалификации.

Компания Trapeze Networks считается одним из лидеров в части решений для организации беспроводных сетей. Для этого компания предлагает платформу, получившую название Trapeze Smart Mobile. В состав данной платформы входит пять моделей контроллеров WLAN и четыре вида точек доступа.
Семейство контроллеров представлено моделями, обслуживающими от четырех (контроллер беспроводной сети MXR-2) до 512 точек доступа (контроллер беспроводной сети MX-2800). Все контроллеры обладают схожей функциональностью, включающей поддержку расширенных возможностей по идентификации пользователей, безопасности сети, поддержку протоколов VoIP и механизмов QoS. В контроллеры встроена возможность работы с протоколом IEEE 802.11n, который идет на смену 802.11g и обладает заметно лучшими характеристиками по скорости передачи и дальности действия. Предусмотрена автоматическая настройка радиозон каждой точки и динамический выбор рабочих частот.
Помимо управления беспроводной сетью контроллеры компании Trapeze имеют развитые сетевые возможности, включая firewall и систему обнаружение вторжений и вредоносных программ. Производитель особо подчеркивает возможность объединения контроллеров WLAN в кластерную и доменную структуры. Кластер может включать до 64 контроллеров и управлять до 10240 абонентов. Так же кластеры могут объединяться в так называемый сетевой домен, который способен поддерживать работы почти 33 тыс. контроллеров.
Для работы совместно с контроллерами вендор предлагает три модели "тонких" точек доступа для размещения в помещениях и одну модель для улицы. Модели MP-371, МР-422А и МР-620А представляют собой варианты точек доступа стандартов 802.11 a/b/g, работающих в диапазонах 2,4 ГГц и 5 ГГц. Больший интерес представляет точка доступа МР-432, которая разработана в соответствии с требованиями стандарта 802.11 n и в полной мере поддерживает технологию MIMO. По заверениям производителя агрегированная скорость составляет 600 Мбит/с, что соответствует теоретическому максимуму для данного стандарта.

Как видно из данного обзора, решение для построения беспроводной сети с использованием "тонких" точек доступа становится весьма популярным. Все ведущие производители предлагают свои варианты построения сетей различного масштаба.

 

Контроллеры WLAN

Модель Число WTP Число пользователей Сетевые интерфейсы Дополнительные возможности
Aruba 6000 / Aruba Networks 8192 32768 до 72 FE, до 40 GE, до 8 10GE Firewall, VPN, VoIP
BlueSecure 7200 / Bluesocket 300 8000 4 GE Firewall, IPS
MC5000 / Brocade 1000 до 100 на WTP до 4 GE Firewall, VoIP
Cisco WiSM / Cisco 300 10000 Зависят от конфигурации Catalyst 6500 или Cisco 7600 Зависят от конфигурации Catalyst 6500 или Cisco 7600
ProCurve Edge Services zl / HP 156 нет данных Зависят от конфигурации коммутатора ProCurve Зависят от конфигурации коммутатора ProCurve
ProSafe Smart WFS709TP / NETGEAR 16 256 8 FE, 1 GE VoIP
ZoneDirector 1000 / Ruckus Wireless 25 1250 2 FE Встроенный портал аутентификации
MX-2800 / Trapeze Networks 512 нет данных 8 GE, 2 10GE VoIP
 

 


Комментарии (0):

Добавить комментарий

 
Ваше имя:
Ваш комментарий:
Решите задачку (ответ напишите цифрами):
Семь + Два =

 
 
 
Наверх