WLAN网络业务拨测系统设计

2012-09-29刘攀舒怀林陈康先

自动化与信息工程 2012年5期

刘攀舒怀林陈康先

（1.广州大学机械与电气工程学院 2.广州杰赛科技股份有限公司）

0 概述

无线局域网络（wireless local area networks，WLAN）是相当便利的数据传输系统，它利用射频（radio frequency，RF）技术，取代繁琐的有线网络。无线局域网络通过简单的存取架构，让用户拥有便利的信息沟通环境。WLAN的主干网路通常使用有线电缆，鉴于服务器位置固定，可以使用固定电缆彼此相连。用户通过一个或多个无线接入点连接无线局域网，可真正实现随时、随地的宽带网络接入[1]。

随着3G业务在国内的迅速发展，各电信运营商都已迈入全业务经营阶段。WLAN作为宽带战略的重要组成部分在近几年得到了快速地发展，各运营商在全国的热点地区均进行了大规模的建设。目前WLAN宽带已成为笔记本和手机在热点区域进行移动办公的最佳伴侣。

然而，在WLAN网络大规模铺设的同时，无线局域网络的维护、管理和优化工作却没有跟上，导致网络故障频发，严重影响用户体验，因此WLAN网络的维护和优化显得越来越重要。目前WLAN的无线测试多数采用普通WLAN终端测试或国外进口仪表测试，但是普通WLAN终端测试不仅效率低，而且测试内容不够全面；而采用国外仪表又无法满足国内运营商实际测试需求。

本文叙述了WLAN网络业务拨测系统中业务拨测的关键技术，介绍了适合国内网络特点的 WLAN网络业务拨测系统方案，描述了系统功能及实现各模块的设计思路，本系统可满足国内运营商实际网络性能测试需求，实现对WLAN网络的业务拨测和网络优化。

1 技术原理

1.1 802.11标准及WAPI协议

WLAN接入网络技术是无线和有线宽带技术相结合的连网技术，具有业务拨测功能的安全 WLAN网络业务拨测系统可以对无线局域网络进行检测，维护人员根据业务拨测结果对无线网络性能进行维护和优化。

802.11 标准声明每个符合标准的无线LAN必须提供9种服务。这些服务可以分成两类：5种分发服务和4种站服务。分发服务涉及到对单元成员关系的管理，并且会影响到单元之外的站。与之相反，站服务则只与一个单元内部的活动有关[2]。

无线局域网鉴别和保密基础结构（wireless LAN authentication and privacy infrastructure，WAPI）是一种安全协议，同时也是中国无线局域网安全强制性标准。WAPI无线鉴别技术和WAPI无线包协议解析技术形成WAPI安全无线鉴别与解析系统。其中WAPI无线鉴别技术遵循GB15629.11国家标准的情况下实现对 WAPI X.509数字证书的签发、管理和鉴别；WAPI无线包协议解析技术主要实现在WAPI客户端接入过程中WAPI协议的详细解析[3]。该套无线网络业务拨测系统支持WiFi和WAPI两种协议。

1.2 业务拨测系统结构

WLAN网络业务拨测系统功能模块组成框图如图1所示。

图1 系统业务测试结构图

WLAN网络业务拨测系统主要对无线网络的各种业务应用进行拨测，功能包括关联AP测试、DHCP自动获取IP地址测试、PORTAL推送测试、WEB认证测试、PING网络连通性测试、TRACERT路由跟踪测试、HTTP网站访问测试、FTP上传下载测试以及一键化自动测试，帮助运营商对无线网络业务应用进行评估和优化。

2 系统设计及功能实现

采用VC开发环境，使用面向对象的方法构建平台，实现系统的模块化设计。参数设置是整个系统的重要部分，是建立数据接口和数据图形界面传输的桥梁，系统可以识别连接到PC上的网卡设备，并提供网卡模式的选择。数据图形界面用来显示业务拨测结果。

2.1 关联AP测试

系统用本地无线网卡自动关联AP，测试关联AP所用的时间，并显示出关联信令过程，如解关联、关联请求和关联响应等，时间单位精确到 ms，用户可以获知关联AP测试成功率。关联测试实现函数为：

int AssociateTestFunc(PWLAN_INTERFACE_INFO gpIfInfo , PWLAN_AVAILABLE_NETWORK gpBssEntry);

该函数实现选择测试网卡及 SSID进行关联测试，计算关联时延的功能。其中参数gpIfInfo为本地测试网卡，参数gpBssEntry为选择的SSID。

用户在测试配置中选择本地关联测试网卡，选择关联 AP，配置测试次数、测试时间间隔、达标值等参数后即可开始测试。

2.2 DHCP自动获取IP测试

系统测试 DHCP功能的用时和成功率，显示DHCP获取IP地址的信令过程，如DHCP请求、DHCP确认等过程，时间单位精确到 ms。DHCP测试实现函数为int DhcpTestFunc()，该函数实现DHCP测试并计算DHCP时延的功能。

用户在DHCP测试配置中设置DHCP测试本地抓包网卡，配置测试次数、测试时间间隔、达标值等参数后即可开始测试。

2.3 PORTAL推送测试

系统测试PORTAL跳转时延和推送时延。在用户未验证情况下，测试用户访问网站时跳转到PORTAL页面的时延，跳转后测试PORTAL页面推送到用户界面的时延，时间单位精确到ms。PORTAL推送测试实现函数为 int PortalTestFunc(CString portalUrl)，该函数实现 PORTAL推送测试并计算PORTAL推送时延的功能。

用户在测试配置中设置PORTAL测试地址、测试次数、测试时间间隔、达标值等参数后即可开始测试。

2.4 WEB认证测试

系统测试用户发出认证请求直到认证服务器发回认证成功信息的时延，时间单位精确到ms。WEB认证测试实现函数为 int WebTestFunc（CString userName, CString password, CString webUrl），该函数实现WEB认证测试，计算WEB认证时延的功能。

用户在测试配置中设置WEB测试用户名、密码、达标值等参数后即可开始测试。

2.5 PING网络连通性测试

系统测试网络的连通性，返回测试成功率和时延，时间单位精确到ms。PING测试接口函数为int PingTestFun（cDWORD timeOut），该函数实现PING连通性测试的功能，其中参数timeOut为超时时间。

用户在测试配置中设置PING测试地址、测试次数、测试时间间隔、达标值等参数后即可开始测试。

2.6 TRACERT路由跟踪测试

系统跟踪网络路由情况，返回路由跳数和详细的路由信息。TRACERT路由跟踪测试接口函数为 int TracertTestFunc（int hops），接口函数实现TRACERT路由测试的功能，其中参数 hops为最大跳数，超过该跳数则测试停止。

用户在测试配置中设置TRACERT测试地址、最大路由跳数、达标值等参数后即可开始测试。

2.7 HTTP网站访问测试

系统测试访问网站的时延和成功率，时间单位精确到 ms。HTTP网站访问测试接口函数为 int HttpTestFunc（CString httpUrl），接口函数实现 HTTP网站访问测试功能，其中参数httpUrl为网站url地址。

用户在测试配置中设置HTTP测试地址、测试次数、测试时间间隔、达标值等参数后即可开始测试。

2.8 FTP上传下载测试

系统测试向FTP服务器上传文件和从FTP服务器下载文件的速率，评估网络性能。FTP上传下载测试接口函数为：

int FtpConnFunc(CString serverIP, CString port,CString userName, CString password)；

该接口函数实现连接FTP服务器的功能。其中：参数serverIP为FTP服务器IP地址；参数port为端口号；参数userName为登录用户名；参数password为登录密码。

用户在测试配置中设置 FTP服务器地址、端口号、用户名、密码、达标值等参数后即可开始测试。在以上各种无线应用业务测试中定义测试成功返回0，失败返回非0。

2.9 一键化自动测试

一键化自动测试将各项测试统一自动进行，用户只需要配置好测试参数即可。

3 系统人机交互界面设计

WLAN网络业务拨测系统对无线网络应用业务进行测试，将测试结果通过人机交互界面直观显示，人机交互界面具有测试参数配置、测试信令过程以及各种业务测试结果板块。采用 VC++平台开发的WLAN网络业务拨测系统界面不仅方便用户对无线网络应用业务测试进行参数设置，而且可将测试过程和测试结果一目了然地展现在用户面前。图2为关联AP测试界面设计，图3为DHCP自动获取IP测试界面设计，由于篇幅有限，其他业务测试界面设计就不在这里一一说明。