基于AirMagnet Survey的無線校園網(wǎng)覆蓋性能分析與研究

摘 要：無線網(wǎng)絡(luò)具有抗干擾性強，抗衰弱性好，保密安全性高等優(yōu)點。校園網(wǎng)正是基于這些優(yōu)點建立起來。AirMagnet Survey就是測量網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋質(zhì)量的一種軟件，通過對網(wǎng)絡(luò)所覆蓋范圍信號進行掃描、利用軟件自身生成模塊、形成信號強弱的有關(guān)數(shù)據(jù)。首先根據(jù)測量對象的空間結(jié)構(gòu)，對軟件進行配置，然后對測量區(qū)域進行數(shù)據(jù)測量與采集，最后對收集到的數(shù)據(jù)進行加工處理，獲得網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋效果的報告。

關(guān)鍵詞：校園網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)測試；網(wǎng)絡(luò)覆蓋

中圖分類號：TN925.93

當今信息化迅速發(fā)展，無線局域網(wǎng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用到社會各個領(lǐng)域，包括政府部門、企業(yè)公司、社會團體、家庭等等。無線網(wǎng)絡(luò)測量，就是對各個信道、信號、噪聲的測試，實際上是對無線網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)和信號傳輸載體的測試；網(wǎng)絡(luò)實際吞吐量的測試，以測試網(wǎng)絡(luò)傳輸性能能否滿足不同網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求；射頻源的精確定位測試，以解決無線網(wǎng)絡(luò)中故障射頻點及干擾源的定位問題。無線網(wǎng)絡(luò)故障中 15%-20%源于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議及應(yīng)用層，無線網(wǎng)絡(luò)維護對網(wǎng)絡(luò)整體性能，信號覆蓋范圍，信號的強度，都有密切聯(lián)系。通過對無線網(wǎng)絡(luò)的測量，不但了解當然網(wǎng)絡(luò)的基本狀況，而且對今后網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)也能提出合理的意見和改進的方向。

1 主要的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋測試方法

目前，由于無線網(wǎng)絡(luò)測試的方法和手段比較多，所以無線網(wǎng)絡(luò)測試工具比較多。常用的網(wǎng)絡(luò)測試方法有兩種：第一種是將測試設(shè)備放在一個模擬仿真的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境當中，通過分析該設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的行為對其進行測試；第二種方法是使用專用的網(wǎng)絡(luò)測試設(shè)備對其進行測試，如專用的網(wǎng)絡(luò)性能分析儀器SmartBits 2000、IXIA 1600等。InterpretAir 軟件，它是專業(yè)的Site Survey軟件，用于無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、部署、故障診斷和網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化。目前可用于做Site Survey的工具有以下：

1.1 客戶端測試軟件

如：Netstumbler是最有名的尋找無線接入點的工具之一，它支持pcmcia 無線網(wǎng)卡，同時支持全球GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，并且僅僅支持Windows系統(tǒng)，但是，源代碼不公開。Windows平臺下的無線網(wǎng)絡(luò)信號測量軟件，它支持服務(wù)集識別符（SSID）、有線等同保密（Wired Equivalent Privacy-WEP）、開放式認證、共享密碼認證、MAC地址認證等。存在以下缺點：a.無法測試網(wǎng)絡(luò)信號強度和信號之間干擾；b.無法自動生成Survey數(shù)據(jù)報告。

1.2 便攜式分析儀

如：ES2-WLAN：它結(jié)合了眾多工具功能，便于網(wǎng)絡(luò)測量人員操作。EtherScope 分析儀能測試網(wǎng)絡(luò)運行狀況。存在以下缺點：a.一次只能顯示一個位置的測量結(jié)果，不利于做整體網(wǎng)絡(luò)分析；b.不能對網(wǎng)絡(luò)進行整體模擬和仿真。

1.3 專業(yè)的無線勘測軟件

AirMagnet Survey允許用戶執(zhí)行自動的Iperf測量，確保提供合理的無線網(wǎng)絡(luò)站點。在自動的Iperf測量時，AirMagnet Survey與接入點相聯(lián)絡(luò)，以確保網(wǎng)絡(luò)測試的質(zhì)量。AirMagnet Survey向用戶供應(yīng)了一個主動的接入點信道規(guī)劃，可防止干預(yù)。AirMagnet Survey Pro中包括802.11n收集特有的內(nèi)置掩蓋圖，如操作形式掩蓋圖、MCS率發(fā)送/收到掩蓋圖、信道寬度掩蓋圖等。

2 基于AirMagnet Survey的無線網(wǎng)絡(luò)測試過程

2.1 軟件基本原理

AirMagnet Survey軟件是一個功能強大，易于操作的測量工具，無論是在收集和分析無線局域網(wǎng)網(wǎng)站射頻數(shù)據(jù)方面，還是在精確地規(guī)劃和部署網(wǎng)絡(luò)接入點方面。無線網(wǎng)絡(luò)安裝是一個復(fù)雜而艱巨的任務(wù)，涉及許多無形的和不可預(yù)測的變量如射頻信號強度、噪聲水平、數(shù)據(jù)率、用戶密度等等。

2.2 測量流程

首先，按照軟件指導(dǎo)說明書進行安裝；其次，進行軟件連接；然后，新建一個項目或者打開一個項目，輸入項目名稱以及配置項目參數(shù)，導(dǎo)入測試圖并精確校正，做好測試準備工作；最后進行測試。無線校園網(wǎng)測量流程如下圖所示。

圖1 無線校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)測量流程圖

3 無線校園網(wǎng)的測量應(yīng)用

3.1 無線校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)組成結(jié)構(gòu)

無線校園網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是由校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、核心交換機、各個主要部署區(qū)域接入交換機和無線路由器等設(shè)備組成。通過對宿舍樓實地進行測量，測試的目的：

（1）是檢驗校園網(wǎng)AP部署位置是否合理；

（2）是無線AP覆蓋范圍內(nèi)信號強度是否得到要求。當信號強度高于-70dBm時，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量較好，可以保證用戶獲得較好的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；當信號強度低于-70dBm時，用戶的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)會受到影響。無線校園網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 無線校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3.2 測量步驟

（1）對測量建筑物進行精確測量，并導(dǎo)入其結(jié)構(gòu)框架圖，對建筑物平面圖比例尺進行校正，并對結(jié)構(gòu)框架屬性元素進行準確配置。

圖3 校正后的建筑物平面圖和屬性配置

（2）選擇被動測試類型為Passive，選擇服務(wù)集類型，選擇AP測試、并確定測試目標AP；按下開始鍵，當測試工具到達建筑物某一地點時，在電腦顯示面上點擊對應(yīng)位置作為該測試點，按照預(yù)先指定一條路徑對目標建筑物的無線網(wǎng)絡(luò)信號進行測試（測試過程中需注意：測試點必須兼顧到測試目標的主要區(qū)域和死角）測量結(jié)束后，點擊STOP并保存測量數(shù)據(jù)。圖示如下：

圖4 無線網(wǎng)絡(luò)信號測試圖

3.3 測量過程

測試過程主要分為兩部分：第一部分對單個AP信號覆蓋進行測試；第二部分對整個工作區(qū)的信號覆蓋進行綜合。

（1）單個AP信號覆蓋測量。共部署三個無線AP，主要分配在學(xué)生生活區(qū)域的中心位置，在圖中用黑色實心圓標識，從左到右依次標號為AP1、AP2、AP3。

（2）對工作區(qū)的信號覆蓋進行綜合。在測量完成后，保存測量數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)到測量結(jié)果顯示界面，顯示結(jié)果。信號測量路線如圖5所示：

圖5 測量路線

3.4 測量結(jié)果與分析

針對單個AP和整個樓層AP信號覆蓋的范圍和強度，形成測試圖6、7、8。

圖6 AP1信號覆蓋范圍及強度

圖7 AP2信號覆蓋范圍及強度

圖8 AP綜合覆蓋范圍信號強度

從測量結(jié)果，我們可以看出：在以每個AP為圓心，10米為半徑區(qū)域內(nèi)信號比較強（AP是全向傳播，向四面?zhèn)鞑スβ释粋€功率）；當大于這個范圍的空間，信號衰減明顯，比如圖6，AP1房間內(nèi)和房間外的信號衰減明顯，但是在樓道里信號衰弱比較緩慢，傳播的距離遠一點，比如圖7樓道里面信號傳播距離比房間內(nèi)遠。

分析以上測試圖，可以得到以下結(jié)論：

（1）所有學(xué)習(xí)區(qū)域（洗漱間、雜物間等為非學(xué)習(xí)區(qū)域）校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)信號都高于-70dBm，說明AP位置部署合理，配置功率適合；

（2）在主要的生活區(qū)域下載帶寬為24-55Mbps，能夠提供較好的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。

4 結(jié)束語

本文首先介紹了無線網(wǎng)絡(luò)測試的方法，然后介紹以Airmagnet Survey為基礎(chǔ)的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋性能測量方法。首先根據(jù)測量對象的空間結(jié)構(gòu)，對軟件進行配置，然后對測量區(qū)域進行數(shù)據(jù)測量與采集，最后對收集到的數(shù)據(jù)進行加工處理，獲得網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋效果的報告進行了詳細的測量，最后對結(jié)果進行了分析。在測量的過程中，選擇將無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備放入到校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的方法測量，這樣可以較準確地獲地獲得信號覆蓋熱圖，能夠具體反映環(huán)境對網(wǎng)絡(luò)信號的影響。AirMagnet Survey軟件操作簡單，便于靈活使用，在形成色差圖上，包含測試過程中的收集到所有數(shù)據(jù)，便于及時準確分析網(wǎng)絡(luò)信號質(zhì)量。

參考文獻：

[1]文柳，高峰，高澤華.IEEE802.lla無線局域網(wǎng)性能分析[J].數(shù)據(jù)通信，2009，04.

[2]Priscilla Oppenheimer Joseph Bardwell（美）.園區(qū)網(wǎng)故障排除.2003.

[3]彭偉.使用802.1x實現(xiàn)校園網(wǎng)認證[J].計算機應(yīng)用，2003，23（3）.

[4]金純.IEEE802.11無線局域網(wǎng)[M].電子工業(yè)出版社，2004.

[5]饒衛(wèi)進，李振武，白英彩.網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)的測量方法及實現(xiàn)[J].計算機應(yīng)用與軟件，2004，04.

[6]鐘章隊.無線局域網(wǎng)[M].科學(xué)出版社，2004.

[7]林川，施曉波，胡波等.網(wǎng)絡(luò)性能測試與分析[M].北京教育出版社，2009：3-160.

[8]張業(yè)陵，王紹隸.網(wǎng)絡(luò)性能測試工具淺析[J].計算機工程與應(yīng)用，2002，38（21）.

作者簡介：曹飛飛（1986-），男，陜西榆林人，碩士研究生，主要研究方向：無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議優(yōu)化。