摘 要： 針對當前移動互聯網設備對低成本、全覆蓋和實時訪問Internet的要求，分析當前無線接入網技術的優缺點，提出了采用用戶自主構建基于互聯與認證的WLAN的技術方案和關鍵技術，可以滿足智能移動終端的快速發展及對聯網的需要，同時可以避免無線熱點重復建設和保證用戶富裕帶寬的收益性，降低網絡運營成本，實現資源有效利用。
關鍵詞： 無線路由器；認證；計費
0 引言
移動互聯網技術已經完全滲透到現代社會工作、生活與學習之中，移動互聯已經成為各行各業關注的熱點話題，從移動互聯蓬勃發展的大潮中分一杯羹已經成為各大互聯網公司所熱切期盼的新商機。
中國工業和信息化部電信研究院在2014年的《移動互聯網白皮書》[1]中指出：移動數據流量的爆炸增長改變信息通信業發展格局。互聯網的發展經驗告訴人們：沒有流量，移動互聯就是一潭死水，移動互聯網的生態系統就不可能快速和健康地構建起來。因此，移動互聯的接入網技術至關重要。隨著移動互聯網的飛速發展，無線接入網絡要支撐的業務已經由單一的語音業務轉變為綜合語音、數據、圖像和視頻的多媒體業務，現有的電信運營商的無線接入網絡已經無法滿足其在帶寬、覆蓋、實時性等多方面的需求，這也是電信業不斷研究與部署3G和4G無線接入網技術的關鍵推動力。從國家戰略的高度看，沒有很好的無線接入技術的承載，就不可能實現移動互聯技術所代表的巨大的商業模式，智慧地球和感知中國的夢想也會大大折扣。因此，構建高帶寬、全覆蓋的實時性無線接入網絡，是迫切需要解決的難題。
1 當前無線接入網技術
1.1 利用電信運營商的2G/3G/4G網絡無線接入
電信運營商仍然是移動設備接入互聯網的主要方式，電信運營商通過在各個地點部署基站，能夠使移動設備通過基站的2G/3G/4G網絡接入互聯網，其中4G的接入速度最快，當然接入成本也更高。電信運營商還通過部署自己的WLAN熱點來方便用戶訪問互聯網，這種方式接入速度快，成本較低，但是覆蓋有限，仍然無法滿足移動設備快速增長的需求。
以上兩種模式都需要電信運營商投入較高的人力、設備和資金成本，都需要接入電信運營商的網絡，可能導致重復建設或者區域壟斷，造成資源不能優化配置。
1.2 企業及個人構建的個人無線網絡
對于較大的企業或部門，可以在租用電信運營商線路的同時自己構建WLAN，使得WLAN信號覆蓋范圍內的用戶可以以非常方便和非常低的成本接入互聯網。無線Mesh網絡結構仍顯復雜，在帶寬平衡及認證以計費方面仍有很多工作要做，而且不方便個人和小規模企業構建[2]。對于使用某些組合多種網絡技術，實現無線認證也較復雜[3-4]。
小區內眾多無線熱點已經是非常普遍的現象了，每一個無線路由器都直接連接電信運營商網絡，但是很遺憾，這些信號是加密的，接入時需要提供無線訪問密碼，每一個孤立的無線熱點都預示著巨大的資源浪費。如果任何一個小區的網絡都可以成為一種基于安全認證的和低成本的付費模式的無線網絡，這將極大地方便人們使用無線網絡并將會深刻影響無線熱點的建設模式（由電信運營商向個人用戶投資自主建設模式轉變）。
2 構建新一代無線接入網技術
綜上所述，人們希望建立這樣一種網絡：擁有網絡管理權的WLAN；基于無線互聯與認證，便于將自己的網絡帶寬在不影響自身使用的情況下以較低的價格出售以獲得收益，避免資源浪費；希望付出較低的成本可以隨時隨地訪問他人的無線網絡接入Internet[5]。
2.1 方案分析
用戶的移動終端可以隨時隨地發現并接入某個無線路由器，但是需要通過認證后才可以訪問Internet，該認證口令需要支付較低的費用，計費方式可以多樣化，也可以根據路由器生產商進行定制。
（1）獨立認證
在無線路由器信號覆蓋范圍內的所有移動終端都可以通過認證的方式支付一定費用后，通過該路由器直連的Internet服務提供商直接連接互聯網，如圖1所示。
（2）統一認證
所有路由器將認證統一轉發至認證與計費中心，認證服務器和支付可以由路由器生產商建設，付費和認證完成后發放口令，然后可以通過該路由器直接訪問Internet，如圖2所示。
（3）相互認證
某個無線路由器在無法直接訪問Internet的情況下可以通過附近其他無線路由器連接Internet，即路由器之間可以轉發認證，費用可以由路由器之間進行支付，如圖3所示。
2.2 模式選擇
3個方案相互并不干擾，可以作為不同用戶的不同需求的解決方案。獨立認證方式適合于用戶獨立管理和運營；統一認證方式適用于大多數用戶將認證方式以委托方式管理，管理較方便；相互認證方式仍由各個獨立用戶實施，由于無線路由器之間可以通過認證和計費等方式分享Internet，因此一旦得到用戶確認，即可以形成一個大規模的自治網絡，并可以克服單點故障，只要區域內某個無線路由器可以訪問Internet，就可以保證區域內所有設備通過計費和認證方式連接Internet。
2.3 關鍵技術
認證和計費是所有方案都需要解決的最關鍵問題。
針對第1個方案，從技術上比較容易解決，主要是保證移動設備可以安全連接該無線路由器，無線路由器針對該請求設備推送認證頁面，用戶所持移動設備和認證支付系統之間建立一條可用的鏈路，用戶通過移動設備瀏覽器進行支付和認證授權訪問Internet。
針對第2個方案，所有認證與計費功能可以由路由器生產商集成（也可以由第三方支持），進行統一認證和計費。當用戶連接某無線路由器時，任何一個路由器均可以轉發認證至認證與計費中心，用戶可以在認證和計費服務器實現支付和認證并獲得其所直接連接的無線路由器的Internet訪問權。因為認證與計費統一由路由器生產商實現，所以路由器的擁有者只需與認證和計費中心達成協議并啟用該路由器模式即可。所以，其需要解決的關鍵技術仍是保證用戶在未獲得Internet訪問權之前可以有一條鏈路使用戶的移動設備與認證與計費中心連接，支付完成后該路由器將可以驗證該移動設備是否具有訪問Internet的權限。
針對第3個方案，無線路由器之間可以相互認證并支付相關費用，使無法直接連接Internet的無線路由器通過其他與Internet直連的路由器訪問Internet。該方案較復雜，但是目前的技術手段在某種程度上已經解決了無線路由器相互發現并轉發數據包的功能，因此，只需在現有無線設備互聯的基礎之上加以改進，搭載認證與支付，便可以實現相應功能，所要解決的關鍵技術仍舊是認證和計費。此外，還必須考慮轉發路由器保留其所有者足夠可用的帶寬以及在多路由器之間找到一條訪問Internet的最近路徑。
3 結論
本文重點探討了解決基于認證與支付的無線路由器的關鍵技術，即由廣大的個人用戶通過使用基于認證與支付的路由器自主構建無線熱點，滿足智能移動終端的快速發展及對聯網的需要，實現無線熱點的實時性和全覆蓋的要求，同時可以避免無線熱點重復建設和用戶富裕帶寬的收益性，降低網絡運營成本，實現資源有效利用。其中第3個方案在電信運營商網絡故障時可以構建一個全新的、獨立的區域無線網絡。
參考文獻
[1] 工業和信息化部電信研究所.2014移動互聯網白皮書[EB/OL].[2014-05-12].http：//www.catr.cn/kxyj/qwfb/bps/201405/ t20140512_1017472.html.
[2] 吳文甲，楊明，羅軍舟.無線Mesh網絡中滿足帶寬需求的路由器部署方法[J].計算機學報，2014，37（2）：344-355.
[3] 高波，張正風，徐旭.基于WLAN接入的DHCP+Web認證關鍵技術分析[J].電信科學，2008（5），32-36.
[4] 肖躍雷，王育民.可信環境下的WLAN接入認證方案[J].蘭州大學學報（自然科學版），2013，49（4），547-553.
[5] 劉航成，賈佳寧，劉江.基于RouterOS的無線訪問認證系統的研究與實現[D].太原：山西大學，2014.