思科无线网络解决方案

部署城市级室外无线局域网的成功战略

挑战

市政当局必须依靠日益紧缩的预算,满足不断提高的市政服务需求。对于很多税基和联邦或者州补助不断降低的城市而言,面临的挑战是如何以更少的人员,保持或者改进基本的服务和公共安全。与任何企业一样,对数据、网络资源和互联网的有效访问是政府在精简人员的同时提高生产率的必备手段――而不是一个可有可无的选项。但是,市政当局和企业之间的一个重要区别是很多市政服务都是在室外提供的。例如下列任务都是在市政府办公楼之外执行的,而这些场所通常无法获得可靠的网络连接:

  • 楼宇和消防法令检查
  • 城市公园和休闲设施维护
  • 执法
  • 市容维护
  • 交通监控、社区监管和其他公共安全职责

在室外提供可靠、高速的网络接入无疑要比在室内提供这样的接入困难得多。让这种挑战变得更为艰巨的是,很多地方政府都希望在基本服务之外,为他们的民众和社区提供更多的服务。这些政府往往制定了很多旨在促进经济发展、扩大技术手段的受益人群让民众更方便的享受科技进步的成果或者发展旅游业的计划。这些计划的一个基本原则是:富有活力的地方经济和社区生活将有助于改善城市的财务状况。

这些计划的一个共同主题是提供价格低廉的宽带连接――在以经济复苏为目标的城区,在现有宽带服务尚未被低收入家庭所接受的居民区,以及在希望吸引会议、商务旅客和旅游者的商业区。提供价格低廉的宽带接入。但是,如何提供这种接入是另外一个需要关注的问题。主流电信运营商并不愿意为所有地区提供价格低廉的接入服务。在某些地区,他们甚至根本没有提供宽带接入服务,例如在低收入社区或者人口较少的地区。

为移动办公的公共安全和市政人员提供网络连接带来了为公共安全和市政人员移动办公而提供网络连接将面临着一系列全新的挑战。由于工作地点不固定,用户面临着两个选择:返回办公室连接网络,或者使用无线蜂窝式广域网(WAN)。返回办公室的做法无疑是相当低效的――为了获得网络连接而从现场返回办公楼所需要的时间和路程通常会延误工作时间。WAN的效率取决于应用和数据需求。WAN下载和上载速度通常要比LAN速度慢得多。对于需要大型文件、图片和视频的任务,使用WAN连接所用的时间可能要比返回办公室还要长。

解决方案

提供蜂窝通信服务的另外一种方法是部署基于IEEE 802.11标准的高速无线网络,即所谓的无线局域网(WLAN)或者Wi-Fi。在需要用多个接入点来覆盖室外场所时,它们通常被称为无线网格网络。但是,无线网格网络的部署会对政府将城市网络拓展到室外和保障其安全的能力提出严格的要求。尽管无线介质存在很多独特之处,但是可以让IT管理人员感到安心的是,核心的WLAN安全措施与构建严格的有线网络安全所需要的措施并没有太大的不同。因此,通过采用合适的WLAN安全措施,IT管理员可以保持企业级隐私。本文将介绍室外无线网络部署的不同用户、应用和无线技术部署模式。

室外无线网络的应用和用户类型

在讨论任何安全措施之前,首先必须了解无线网络的不同用户和预期应用。与室内企业网络一样,不同类型的用户和应用需要不同的安全措施。一般而言,室外无线网络主要有三种基本的使用模式:

  • 市政当局和政府机构应用
  • 公共安全应用
  • 公用应用,包括供居民、企业和旅游者使用

市政当局和市政人员应用

对于很多城市而言,通过精简现场工作流程,有可能会大幅度地节约人力和提高生产率。一个重要的目标是让职员只需留在现场――而不是回到中央办公室――就可以获得下一项任务,或者根据形势的变化改变他们的路线。借助支持无线技术的PDA或者笔记本电脑,市政人员可以在现场接收任务安排、计划、调查资料或者设备数据库。条形码扫描仪可以被用于跟踪资产或者服务,并可以提供其他团队成员的即时动态。利用无线移动功能,市政人员可以更加迅速地对任务安排的特殊改动做出反应临时改动做出即时相应。

另外一个重要的应用是自动抄表,这在目前是一项极为费时的任务。在不便铺设光纤网络的地区,无线网络可以从自动抄表(AMR)解决方案汇总数据。这消除了对于手动抄表的需要――手动抄表不仅成本很高,而且会对抄表人员构成一定的安全风险。因此,即使是让抄表人员在现场通过无线方式完成抄表,也可以通过避免这个步骤节约大量的时间和费用。AMR的另外一个应用是对水、电使用信息进行实时监控,从而更加深入地了解消耗情况。通过实时监控,相关机构可以判断电或水用量在某个特定时段的突然增加是否是由于供应系统故障所导致的,例如水管泄漏。快速的反应可以提升机构在紧急情况下的工作效率,进而提高客户满意度。

公共安全应用

公共安全应用涵盖了很多潜在用户:警察、消防员、急救服务、911中心、机场和运输机构。这些用户所需要商用网络运营商系统通常无法提供的系统覆盖范围、容量、安全性和控制能力的网络系统的覆盖范围、容量、安全性和控制能力往往是商用网络运营商所无法提供的。而且,公共安全机构通常习惯于部署和管理他们自己的专用系统。有助于提升公共安全机构的工作效率的应用包括:

  • 移动数据访问――迅速地对DMV记录、搜查证、嫌疑犯照片、犯罪记录和Amber警报(关于失踪儿童的紧急公告栏)进行纯本文访问,加快决策速度和加强安全保障
  • 以流媒体形式传输的视频和数字图像――来自政府办公楼和企业的监控视频有助于判断需要采取的响应措施
  • 建筑物结构图和平面图――对结构图和平面图的迅速访问可以帮助安全人员执行搜索和营救任务
  • 特别无线网络――对于促进紧急事件处理人员之间的本地通信具有重要意义。

这些应用通常都要使用移动设备,例如笔记本电脑和PDA。这些设备通常用在响应车辆内部,或者配有“坚固”的外壳,可以在车辆外部使用。因为涉及的大部分信息都极为敏感,这些应用的安全措施必须比市政或者公用应用严格得多。

公用应用

公用应用是基于Wi-Fi的室外无线网络的最主要应用。这些应用包括位于城市中心,可供任何人免费使用的室外部署,或者特定地区的企业和居民可以通过每月支付一定的费用使用的收费系统。使用这种网络的应用有很多,但是总体而言,它们的主要目标都是为用户提供一个高速、安全的宽带连接。尽管笔记本电脑目前是连接网络的主要设备,但是其他一些可以连接到公共Wi-Fi网络的设备正在陆续面世,其中包括像RIM Blackberry这样的移动数据设备,使用Wi-Fi网络的电话,甚至基于嵌入式无线局域网客户端的摄像头。

多用途网络正在变得标准化

网络部署首先可能从用单个用户和应用类型验证设计方案开始,但是很可能会迅速地发展为多用途网络。即使没有进行专门的规划,Wi-Fi对室外的影响也与室内基本相同。一旦意识到存在一个室外WLAN,几乎立即就会有多种类型的用户想要使用该网络。这对于网络的规划和设计人员而言具有重要的意义:基础设施必须能够支持使用不同终端设备的多种用户,他们很可能需要不同的身份验证和安全方式。

室外无线部署架构

一些旨在用Wi-Fi覆盖整个城市的公开计划都得到了广泛的关注;但是,实际上存在多种部署模式。室外无线局域网的部署主要可以分为三个不同的类别:热点、热区,或者一个广泛的无线部署。每种部署模式都存在不同的需求,而思科系统公司â则可以通过一系列思科统一无线网络产品和独立无线解决方案满足这些需求。

热点

热点部署的特点是只需要部署一个接入点。这个名词通常指的是在一个咖啡厅或者餐厅中部署单个无线局域网接入点,但是它也适用于将接入点部署到室外的情况。事实上,很多城市都发现,创建室外无线网络的最便捷方法是在政府办公楼(包括消防局、警察局、法院、现场服务站等)周围的室外环境中创建热点覆盖,让市政人员可以在城市中的不同地点获得高速连接,而不需要返回到总部联网。

用于热点的思科无线网络解决方案:Cisco Aironet 1300系列室外接入点

思科无线网络可以通过Cisco Aironet 1300系列室外接入点,消除多热点部署所带来的挑战。专门为恶劣环境而设计的Cisco Aironet 1300系列适用于室外热点(如图1所示)。Cisco Aironet 1300系列支持Cisco Aironet和思科兼容客户端设备所具有的各种创新功能。

图1  Cisco Aironet 1300系列室外接入点部署

Cisco Aironet 1300系列室外接入点部署

Cisco Aironet 1300系列支持IEEE 802.11g标准,可以利用经过验证的安全技术提供54Mbps的数据速率,同时保持对传统802.11b设备的向后兼容。可以选用两种模式――一种是使用集成化高增益天线,另外一种使用外置天线接头。

Cisco Aironet 1300系列配有一个RP-TNC接头,允许为优化和扩大特定环境中的覆盖范围部署全向、扇形或者高增益碟形天线。除了支持思科提供的多种天线之外,Cisco Aironet 1300系列还支持多种不同的安装方式。这些可选的安装工具包可以将其安装到屋顶、墙壁或者支杆上。快速悬挂安装支架可以实现简便的单人安装。

热区和大范围无线部署

热区指的是部署多个接入点,创建一个统一、连续的覆盖范围。热区通常可以在更加密集的区域提供更加广泛的覆盖,并且具有更高的容量,能支持很多用户。城市商业区、市政园区、休闲公园和娱乐场所,以及港口或者码头都是WLAN热区的常见部署地点。大范围无线部署就是将热区延伸到整个市区或者其中大部分地区。除了因为部署范围的扩大而需要更多的接入点以外,热区部署和大范围无线部署之间的主要区别在于后者需要在宽带连接和边缘接入点之间设置更多的回程点,以便让数据流量可以更加迅速地发送到互联网,在接入级别减少拥塞。

因为热区和大范围无线部署包含多个接入点,这些部署必须满足两项要求:

  • 移动设备在多个子网之间的不间断漫游
  • 为接入点提供方便的回程连接

移动设备在多个子网之间的不间断漫游

大型室外无线部署往往需要跨越子网边界放置多个接入点。与室内无线局域网部署类似,当移动设备在不同子网之间漫游时,室外无线部署需要用基础设施来支持不间断的连接。思科为手持设备提供了一个移动VPN客户端,以实现在不同Wi-Fi子网之间的不间断漫游。该软件客户端让应用可以在用户经过不同的无线(Wi-Fi或者蜂窝)覆盖区域时持续运行。需要实时数据或者视频供应和传输系统的警察、消防员和紧急事件响应人员都需要让移动设备在经过大面积区域时保持连接。

方便的回程连接

在部署一个热区或者大范围Wi-Fi网络时,每个接入点的回程连接往往由于很多原因而受到限制。无线接入点在室外的覆盖距离约为1000到2000英尺,具体取决于楼宇、树木和其他障碍的密度;因此,它们必须相当靠近,才能够创造广阔的覆盖范围。一个相当准确的估计是,对于很多城市郊区而言,每平方英里大约需要20到25个接入点。接入点的安装位置越高,它的覆盖范围就越大。合适的安装地点包括路灯柱、水塔和城市建筑的屋顶。这些地点目前通常不大可能存在回程连接。为这些地点提供网络连接的成本要比在建筑物内部布线高得多。为了解决这个问题,可以通过无线介质来连接接入点――即所谓的网格网络。这能大幅度减少回程点的个数,从而降低热区或者大范围无线网络的成本。

用于热区和大范围室外无线部署的思科统一无线网络解决方案:Cisco Aironet 1500系列轻型室外网格接入点

思科统一无线网络可以通过Cisco Aironet 1500系列轻型室外网格接入点,思科无线局域网控制器,以及思科无线控制系统,满足热区和大范围无线部署的两项技术要求。图2显示了Cisco Aironet 1500系列室外网格接入点的部署方式。图3显示了Cisco Aironet 1500系列的照片。

图2 Cisco Aironet 1500系列室外接入点的部署方式

Cisco Aironet 1500系列室外接入点的部署方式

Cisco Aironet 1500系列可以为室外无线局域网提供强大的连接。除了同时支持IEEE 802.11a和802.11b/g标准之外,Cisco Aironet 1500系列采用了正在申请专利的自适应无线路径协议,在远程接入点之间构建一个动态无线网格网络,并可以为任何兼容Wi-Fi的客户端提供安全的无线连接。通过兼容IEEE 802.11i和WPA2并在无线节点之间采用基于硬件的高级加密标准(AES),Cisco Aironet 1500系列可以提供端到端的安全。

3  Cisco Aironet 1500系列轻型室外网格接入点

Cisco Aironet 1500系列轻型室外网格接入点

Cisco Aironet 1500系列轻型室外网格接入点可以安装在任何存在电源供应的地方,而不需要网络连接,从而消除了对于低成本回程连接的需求。智能无线路由基于正在申请专利的、专门为无线环境设计的自适应无线路径协议,让一个远程接入点可以在网格中动态优化指向连接网络的最优路径,提供抗干扰的永续性,以及确保很高的网络容量。通过支持零配置部署和让接入点可以在发生干扰或者中断时自动恢复,Cisco Aironet 1500系列的部署和管理成本将得到大幅度的降低。

Cisco Aironet 1500系列为接入点间通信使用了一个专门的射频收发器,从而让网格网络可以最大限度地利用总可用信道,最大限度地降低发生干扰的可能性。这将带来比那些只使用一个射频收发器的解决方案多得多的容量。

为室内和室外无线局域网部署采用统一的方法

只有思科可以为室内和室外无线局域网的部署提供一个统一的方法。思科统一无线网络为通过思科无线局域网控制器和思科无线控制系统进行管理提供了一个统一的平台(如图4所示)。在内部部署无线局域网的城市和市政建筑物可以将Wi-Fi覆盖范围拓展到他们自己的室外园区,或者拓展到整个市区,同时为监控、升级和诊断保持一个统一的界面。而且,只有思科可以通过在高性能的思科路由平台中集成无线局域网控制器功能,大幅度降低总拥有成本(TCO)。已经采用了Cisco Catalyst 6500系列交换机或者思科集成多业务路由器的政府机构可以通过向现有的平台添加无线局域网控制器功能,进一步发挥他们的投资的作用。

如需了解更多关于怎样利用思科统一无线网络降低TCO的信息,请参阅白皮书《降低大规模企业无线局域网的TCO》,网址是:
http://www.cisco.com/en/US/netsol/ns340/ns394/ns348/ns337/
networking_solutions_white_paper0900aecd80368807.shtml

图4  为室内和室外无线局域网部署提供一个统一的管理平台

为室内和室外无线局域网部署提供一个统一的管理平台

总结

基于IEEE 802.11的室外无线网络可以为城市和公共安全机构提供一个简便的、低成本的方法,帮助他们在不超出预算的情况下,更加有效地提高生产率和改善运营。多种应用和用户可以安全、同时地并存于同一个网络之上,确保最快的投资回报。这种无线网络能提供一组统一的网络功能,让客户可以为他们现有的有线思科解决方案添加无线功能,并将智能网络特性和功能拓展到城市中的移动用户。思科统一无线网络可以提高部署和维护室外无线网络的方便性,为各种规模的地方政府的投资决策提供充足的依据。

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