超高吞吐率wi―fi融合应用新技术分析

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1、超高吞吐率Wi―Fi融合应用新技术分析　　【摘要】分析了超高吞吐率Wi-Fi在无线网络密集部署情况下的典型应用及其性能需求，提出超高吞吐率Wi-Fi基于软件定义网络的网络架构、无线网络侧虚拟化等新型机制。实验结果表明：超高吞吐率Wi-Fi能有效提升网络吞吐率，但与802.11a/n并存将导致网络性能变差，结合SDN、NFV技术可以实现延展性和抗干扰性的提高，在吞吐率性能上获得更大的提升，保障超高吞吐率Wi-Fi在未来密集部署的无线网络中发挥重要作用。　　【关键词】超高吞吐率Wi-Fi密集部署软件定义网络网络功能虚拟化　　doi：10.39

2、69/j.issn.1006-1010.2016.20.011中图分类号：TN929.5文献标志码：A文章编号：1006-1010（2016）20-0054-07　　1引言　　随着无线网络的快速发展和用户对高带宽、灵活性网络的需求，无线网络的网络架构正经历着巨大变革。新一代无线网络呈现出密集部署、异构网络并存的多样化形态，这种无缝覆盖、相互融合的网络拓扑结构虽然非常接近频谱利用率的理论极限[1]，但依然存在3个严重的问题。第一，移动回程网络成为吞吐率受限的瓶颈，无法满足无线接入网络数据流量增长的需求。第二，现有的网络协议由于无法有效解决网

3、络干扰、快速切换等问题，不能直接应用于密集部署的无线网络。第三，LTE基站（eNodeB）发射功率较高，造成能耗增加，不利于通信环境“绿色化”。14　　Wi-Fi技术具有吞吐率高、投资成本低、组网灵活、维护简便等优势，被认为是能解决无线网络密集部署问题的有效方案。目前，IEEE制定802.11ac和802.11ad作为新一代超高吞吐率（VeryHighThroughput，VHT）Wi-Fi，很好地适应高速无线数据业务发展的需要[2]。但是，由于VHTWi-Fi工作在非许可证频段，需要与其它的802.11网络共享频段，其所采用带冲突避免的

4、载波侦听多址接入（CSMA/CA）机制无法完全避免相邻网络的干扰，也无法保障良好的服务质量（QualityofService，QoS），Wi-Fi在密集部署下的网络性能是需要重点关注的问题。软件定义网络（Software-DefinedNetworking，SDN）和网络功能虚拟化（NetworkFunctionVirtualization，NFV）技术是目前研究的热点，这些技术将会指导未来Wi-Fi的设计及应用，SDN、NFV如何与Wi-Fi应用结合也是需要引起关注的问题。　　本文分析VHTWi-Fi在无线网络密集部署情况下的典型应用及

5、其性能需求，结合基于SDN的Wi-Fi网络架构、无线网络侧虚拟化等关键技术，更好地提升VHTWi-Fi的延展性和灵活性。通过搭建实验环境对共存性、网络干扰进行测试分析。本文对VHTWi-Fi网络架构和虚拟资源管理等方面提出了分析和探讨，期望可以对未来无线网络的网络规划提供支持与借鉴。　　2应用场景　　VHTWi-Fi技术的几个典型应用场景如图1所示，包括Wi-Fi替代千兆以太网、多用户多入多出（Multi-UserMultiple-Input14Multiple-Output，MU-MIMO）传输、构建Wi-Fi回程网络以及基于Wi-Fi

6、实现移动数据流量卸载。　　2.1替代千兆以太网　　近期，Wi-Fi联盟提出VHTWi-Fi取代传统的千兆以太网，这是改善无线接入点（AccessPoint，AP）与用户设备（UserEquipment，UE）、UE与UE之间连接的可靠、经济的途径。如图1中AP1采用工作于5GHz频段的802.11ac，支持多路空间流传输；AP2采用工作于60GHz的高频段的802.11ad，由于该频段载波穿透力极差，传输距离、信号覆盖范围均受到很大影响，802.11ad主要用来作为单个房间内设备间的高速无线传输通道，为家庭用户提供超高速短距离无线应用服务

7、。　　2.2数据流量卸载　　LTE等移动蜂窝网的业务量不断增长，通过数据流量卸载技术将LTE网络部分用户的业务转接到Wi-Fi网络，Wi-Fi与LTE网络的负载均衡可以显著降低LTE网络的数据流量压力。数据流量卸载技术尤其适用于移动业务热点区域中位置固定或低速移动的UE。此外，3GPPRel.10提出一种更高效的IP流移动性（IPFlowMobility）技术[3]，支持UE依据业务类型和网络负载等情况，分配数据流同时接入到多个无线接入网络。图1中UE3可以同时通过AP2、eNodeB接入到同一个核心网，Wi-Fi和LTE网络存在接口，并

8、且判断Wi-Fi是否可信建立两种接入方式。如果Wi-Fi被视为可信的接入网络，则UE通过Wi-Fi直接与LTE网络的演进分组核心网（EvolvedPacketCore，EPC）交互。如果Wi-