高校無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化與分析

顏汝南

摘要：近年許多高等院校已建設(shè)好校園無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，然而對(duì)校園無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的上網(wǎng)體驗(yàn)效果并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。本文對(duì)校園無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化實(shí)施過(guò)程中的常見(jiàn)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題、常用部署優(yōu)化方法、測(cè)試項(xiàng)目、指標(biāo)和優(yōu)化配置等問(wèn)題進(jìn)行研究與分析。

關(guān)鍵詞：WLAN；校園無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)；無(wú)線(xiàn)優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TP3 93 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）25-0027-03

隨著第四代移動(dòng)通信技術(shù)（4G）和WLAN等主流無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，手持移動(dòng)終端的大量普及，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代已到來(lái)，而許多高等院校也已建設(shè)好校園WLAN，然而對(duì)無(wú)線(xiàn)校園網(wǎng)的上網(wǎng)體驗(yàn)和效果并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。因此，如何優(yōu)化校園無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)就顯得十分重要。

1 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)內(nèi)容與方法

無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化主要包括兩個(gè)方面：部署優(yōu)化和產(chǎn)品配置優(yōu)化。部署優(yōu)化一般涉及實(shí)施方案、增加或減少設(shè)備、調(diào)整天線(xiàn)等工程方面的操作。產(chǎn)品優(yōu)化是通過(guò)命令配置優(yōu)化和打開(kāi)設(shè)備特定功能，以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能的提升。

由于部署優(yōu)化成本高、周期長(zhǎng)、工作量大，所以一般優(yōu)先考慮配置優(yōu)化，如仍不能解決問(wèn)題，再實(shí)施部署優(yōu)化。部署優(yōu)化適用于大多數(shù)無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品，而配置優(yōu)化則需要工程人員較熟悉WLAN配置和WLAN產(chǎn)品支持豐富和完善的功能特性。

2 常見(jiàn)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題

2.1 設(shè)計(jì)部署問(wèn)題

弱覆蓋區(qū)或覆蓋盲區(qū)；工堪失誤，障礙物未正確被記錄和處理；設(shè)計(jì)偏差，未選擇合適的方案或天線(xiàn)；設(shè)計(jì)未考慮終端的特性和用戶(hù)需求；自身網(wǎng)絡(luò)同頻、鄰頻干擾。

2.2 設(shè)備、供電、傳輸問(wèn)題

AP丟失、AP重啟、工作不穩(wěn)定；POE供電模塊故障；AP與AC之間的二三層傳輸故障。

2.3 AP的用戶(hù)容量有限

用戶(hù)分布不均衡，部分AP出現(xiàn)飽和，性能下降；AP所承載的用戶(hù)數(shù)達(dá)到上限時(shí)，新用戶(hù)無(wú)法接入。

2.4 信道資源問(wèn)題

低速報(bào)文過(guò)多；11b用戶(hù)拖慢了整網(wǎng)速度；管理和廣播報(bào)文過(guò)多；某此用戶(hù)高速下載，占用資源；過(guò)多用戶(hù)接入，沖突碰撞加劇，導(dǎo)致用戶(hù)網(wǎng)速變慢。

3 常用部署優(yōu)化方法

常用的部署優(yōu)化方法如表1所示：

4 測(cè)試與優(yōu)化工具

常用的測(cè)試與優(yōu)化工具如表2所示：

5 測(cè)試項(xiàng)目和指標(biāo)

針對(duì)本網(wǎng)絡(luò)測(cè)試的項(xiàng)目和指標(biāo)如表3所示：

要求：打開(kāi)時(shí)延不大于8秒。＼&漫游穩(wěn)定性＼&1）通過(guò)web認(rèn)證后，使用瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)Internet；

2）在多個(gè)AP覆蓋的連續(xù)區(qū)域內(nèi)，進(jìn)行下載，并同時(shí)在區(qū)域內(nèi)移動(dòng)，從區(qū)域的一邊移動(dòng)到另一邊；

3）移動(dòng)完成后，嘗試打開(kāi)網(wǎng)頁(yè)，并記錄是否有發(fā)生過(guò)掉線(xiàn)的現(xiàn)象；

4）用戶(hù)離線(xiàn)15分鐘，是否需要重認(rèn)證。

要求：

1）不應(yīng)該出現(xiàn)web認(rèn)證掉線(xiàn)的現(xiàn)象；

2）不應(yīng)該出現(xiàn)802.11解關(guān)聯(lián)的現(xiàn)象；

3）漫游后網(wǎng)頁(yè)打開(kāi)正常；

4）需要啟用web認(rèn)證防抖動(dòng)功能。＼&用戶(hù)穩(wěn)定性測(cè)試＼&找一個(gè)位置同時(shí)可以被多個(gè)AP覆蓋的，并且信號(hào)均可達(dá)到信號(hào)閥值，進(jìn)行測(cè)試看其STA是否會(huì)在幾個(gè)AP之間來(lái)回關(guān)聯(lián)，從而影響客戶(hù)體驗(yàn)。＼&同頻AP數(shù)量＼&1）使用信號(hào)強(qiáng)度測(cè)試工具與接收能力正常的筆記本網(wǎng)卡；

2）在被測(cè)試AP2米以?xún)?nèi)的位置進(jìn)行測(cè)試；

3）檢測(cè)到的所有信號(hào)強(qiáng)度高于-75dbm的AP均視為同頻ap；

4）記錄同頻AP數(shù)量。

要求：

同頻AP數(shù)量超過(guò)10個(gè)，就肯定會(huì)照成性能下降，用戶(hù)體驗(yàn)下降，用戶(hù)體驗(yàn)的測(cè)試結(jié)果會(huì)受到影響同頻AP數(shù)量小于10個(gè)，需要進(jìn)行信道占用率測(cè)試，才能確定是否會(huì)對(duì)用戶(hù)體驗(yàn)照成影響。＼&信道占用率＼&1）使用艾爾麥分析儀或者其他頻譜分析儀工具進(jìn)行測(cè)試；

2）在被測(cè)試AP2米以?xún)?nèi)的位置進(jìn)行測(cè)試；

3）記錄被測(cè)試AP信道的占用率；

4）測(cè)試時(shí)，被測(cè)試AP不與任何STA關(guān)聯(lián)；

5）如果分析儀能夠檢測(cè)非WLAN干擾，進(jìn)行記錄。

要求：

信道占用率超過(guò)40%，會(huì)降低遠(yuǎn)處用戶(hù)（信號(hào)強(qiáng)度低于-70dbm）使用效果，也會(huì)降低多用戶(hù)（>10個(gè)）情況時(shí)的使用效果，信道占用率超過(guò)80%，會(huì)降低所有用戶(hù)使用效果。＼&]

6 問(wèn)題分析與優(yōu)化

6.1 樓棟間同頻干擾嚴(yán)重

問(wèn)題描述：教學(xué)樓的AP信道采用的是自動(dòng)規(guī)劃，樓棟間相隔較近如果信道規(guī)劃不合理，同頻干擾影響無(wú)線(xiàn)用戶(hù)的體驗(yàn)如圖1所示。

圖1 樓棟間同頻干擾嚴(yán)重

原因分析：同頻干擾產(chǎn)生的原因是存在與AP工作在相同頻段的設(shè)備。 同頻干擾導(dǎo)致AP雙方都進(jìn)行退避，進(jìn)入等待，使各自都有流量損失，但AP總流量是不變的，可以這樣認(rèn)為，同一個(gè)區(qū)域里的總流量為1的話(huà)，那么1個(gè)AP滿(mǎn)負(fù)荷發(fā)包可以達(dá)到1的流量，2-8個(gè)AP滿(mǎn)負(fù)荷發(fā)包同樣可以接近1的流量。

AP只有要發(fā)包時(shí)才會(huì)出現(xiàn)相互干擾的情況，在沒(méi)有流量的情況下，單個(gè)AP的信道使用率要小于2%，影響很小如圖2所示。 流量大=信道占用率大=干擾大。

圖2 AP只有要發(fā)包時(shí)才會(huì)出現(xiàn)相互干擾的情況

解決方案：合理的規(guī)劃信道資源，避免設(shè)備間同頻干擾，可以通過(guò)手動(dòng)規(guī)劃AP信道，達(dá)到錯(cuò)開(kāi)同樓層上下樓層的AP信道，如圖3所示。

圖3 合理的規(guī)劃信道資源

6.2 AP配置只使用了兩根天線(xiàn)收發(fā)

問(wèn)題描述：在圖書(shū)館中大部分AP每個(gè)raido都安裝了3根天線(xiàn)，但是在對(duì)AP的配置中只使用了2根天線(xiàn)。

原因分析：AP每個(gè)radio安裝了3根天線(xiàn)，但是只使用了兩根天線(xiàn)進(jìn)行收發(fā)，沒(méi)有充分利用3根天線(xiàn)增強(qiáng)信號(hào)的優(yōu)勢(shì)。

解決辦法：將每個(gè)radio安裝了3根天線(xiàn)的AP的每個(gè)radio的天線(xiàn)配置為3收3發(fā)。

Antenna receive 7 radio 1

Antenna receive 7 radio 2

Antenna transmit 7 radio 1

Antenna transmit 7 radio 2

6.3 無(wú)線(xiàn)終端漫游問(wèn)題

問(wèn)題描述：當(dāng)用戶(hù)在一棟樓認(rèn)證成功后移動(dòng)到另外一棟樓時(shí)漫游不成功需要重新進(jìn)行關(guān)聯(lián)和認(rèn)證。

在教學(xué)樓到圖書(shū)館之間無(wú)線(xiàn)漫游沒(méi)得問(wèn)題，但是從教學(xué)樓到學(xué)術(shù)交流中心是會(huì)出現(xiàn)漫游不成功的問(wèn)題。

原因分析：由于樓棟之間沒(méi)有無(wú)線(xiàn)信號(hào)覆蓋并且在現(xiàn)在的無(wú)線(xiàn)部署情況下，AP需要跨三層進(jìn)行通信，在采用本地轉(zhuǎn)發(fā)的情況下無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)用戶(hù)的漫游功能。在目前這種情況下，盡量保證在同一樓棟的無(wú)線(xiàn)漫游體驗(yàn)。

解決方案：從現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境來(lái)看，教學(xué)樓到學(xué)術(shù)交流中心相隔較遠(yuǎn)，無(wú)線(xiàn)漫游的需求應(yīng)該不是很大，如果實(shí)在有這個(gè)需求可以，需要將AP部署在同一個(gè)子網(wǎng)里面，這種方案的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)現(xiàn)網(wǎng)改動(dòng)較小，缺點(diǎn)是只能在一定程度上面提升無(wú)線(xiàn)漫游的體驗(yàn)。

6.4 Beacon使用最小速率進(jìn)行發(fā)送，消耗空口資源

問(wèn)題描述：beacon報(bào)文一般在發(fā)送時(shí)都是以最小速率進(jìn)行的，占用信道，消耗空口資源，從圖53中可以看到beacon幀占到了管理幀的65%。

原因分析：默認(rèn)情況下，每一個(gè)AP發(fā)送一個(gè)Beacon報(bào)文時(shí)是以每100ms進(jìn)行發(fā)送，這個(gè)報(bào)文和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡的同步信息通告無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)【3】。

在教學(xué)樓分別抓包分析，Beacon報(bào)文是較高的優(yōu)先級(jí)以每100ms進(jìn)行發(fā)送，為了有效降低空口資源，將間隔時(shí)間調(diào)到200ms左右，從一定程度上可以增強(qiáng)用戶(hù)的無(wú)線(xiàn)體驗(yàn)。

7 結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)家對(duì)教育信息化建設(shè)的重視，人力物力投入也在逐漸加大，已有越來(lái)越多的高校已經(jīng)或在開(kāi)始建設(shè)校園無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)也必將成為網(wǎng)絡(luò)普遍的接入方式。本文從校園無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的特性和實(shí)際情況提出了一些優(yōu)化與分析的方法，旨在對(duì)校園無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的管理與運(yùn)維提供幫助。

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