WLAN网络优化流程以及标准

WLAN网络优化流程以及标准一、概述随着目前全国各大电信运营商对WLAN网络的认可以及大规模的建设，初步已经实现了由3G网络+WLAN无线上网的无线格局。但是同时随着WLAN的建设，也出现了一些问题，比如网速慢、频繁掉线、覆盖效果不好等等使用户无法正常使用的现象，如此一来，用户的投诉降低了运营商的信誉程度，也给运营商带来了一定程度的业务损失。在规模应用WLAN的网络中，网络优化是不可缺少的步骤。作为WLAN设备厂商，全面具备网络优化的技术服务能力，为客户在WLAN业务及运营中提供保障是必不可少的。数据采集：·无线环境测试·业务质量测试开始测试准备：·测试楼宇位置信息收集，测试楼宇室内分布方案和设计图纸获取，工具准备·AP组网拓扑图以及AP的配置信息优化调整优化验证网络指标是否满足要求？NOYES文档归档数据分析和优化建议：·覆盖·干扰·业务质量图1WLAN网络优化流程图二、优化准备收集热点楼宇的信息,包括热点经纬度、楼宇高度、楼宇性质、楼层建筑面积和覆盖区域；热点的系统方案，包括方案文本、系统原理图和天线点位图以及AC组网拓扑图、AC的配置等信息。准备测试工具以及测试软件：笔记本电脑、无线网卡、数据采集卡和测试分析软件等。三、数据采集在WLAN的热点区域，详细记录测试位置及测试结果。测试内容包括两个大项目：无线环境测试、业务质量测试；其中无线环境情况测试，包括信号强度、C/I、同频和邻频干扰测试；业务质量测试包括：关联测试、认证测试、PING测试、FTP上传和下载测试、HTTP测试等。3.1无线环境测试优化标准如表1项目指标基准值挑战值无线环境测试覆盖测试场强检测≥-75dBm≥-70dBm载干比检测≥24dB≥27dB干扰测试同频干扰≤-80dBm≤-85dBm邻频干扰≤-70dBm≤-75dBm表1无线环境测试标准信号强度的测试，可以使用一些日常普通测试软件就可以实现，比如WirelessMon或者inSSIDer，但是载干比和同频干扰以及邻频干扰就需要专业的网络分析软件，比如CDS或者AirWisdom_WLAN等。对于载干比和干扰测试，在业务测试达标的时候可以不予考虑，在业务测试不达标的时候，作为另外考核标准。3.2业务测试优化标准如表2项目指标基准值挑战值业务质量测试WEB认证接入成功率测试WEB认证接入成功率≥98%≥99%WEB认证接入时延测试WEB认证接入时延≤5s≤3sWeb认证下线成功率Web认证下线成功率≥98%≥99%AP关联成功率测试AP关联测试成功率≥95%≥98%网络PING包成功率测试网络PING包成功率≥97%≥98%网络PING包时延测试网络PING包时延测试≤50ms≤40msFTP下载成功率测试FTP下载成功率≥96%≥98%FTP上传成功率测试FTP上传成功率≥96%≥98%FTP下载速率测试FTP下载速率≥500kbps≥1000kbpsFTP上传速率FTP上传速率≥200kbps≥400kbps门户网站访问成功率测试门户网站访问成功率≥95%≥98%门户网站登录测试门户网站登录平均时长≤5s≤4s表2业务测试标准对于业务测试，需要专业的网络分析软件来进行测试，比如我公司自主研发的AirWisdom_WLAN：图2关联测试如图2，在软件里，可以设置需要测试的SSID以及测试终端的无线网卡，进行关联测试。图3认证和业务测试如图3，左边部分为认证测试，右边部分为业务测试选项：Ping测试、ftpdownload（ftp下载）、ftpupload（ftp上传）、webBrowse（门户网站浏览）。四、优化过程首先，需要对所要优化的网络进行分析。包括设备运行信息分析、无线侧数据分析、用户侧数据分析以及工程部署分析等。4.1设备运行信息分析对机房和设备硬件情况进行分析，比如机房内的温度、湿度和供电情况等；以及设备硬件的CPU、内存、电源模块、风扇、接口等硬件设置进行分析检查，避免一些隐患引起的设备硬件故障。另外，对软件的运行情况进行分析：软件版本稳定性、软件配置文件、设备Log日志、AP及用户信息，通过对以上信息分析来确认设备是否存在软件问题，为软件稳定运行提供保障。4.2无线侧数据分析信道划分及覆盖情况，包括信道分布、覆盖情况分析，对覆盖区域内的信道划分是否合理、覆盖是否满足用户接入需求做出分析。对一些空口性能、有效利用率进行优化调整，空口性能及利用率的提高可提高用户数据转发性能与稳定性。空口质量及干扰分析，包括丢包率分析、信道干扰分析、用户数分析。安全性分析，包括：认证安全分析、数据安全分析，通过安全性分析来检查用户是否存在数据安全隐患。4.3用户侧数据分析了解用户应用类型、应用特点、对无线网络有无特殊要求，Ad-hoc网络数量及分布情况，以及覆盖区域的隐藏节点进行查找分析，并且针对用户终端的网卡型号、类型及特点，掌握这些信息后可对网络进行相应调整，力求AP与终端网卡能够更好的配合工作。4.4工程部署情况分析设备是否符合安装规范、设备运行环境是否符合标准等情况，通过对设备安装运行规范分析，来确定设备是否运行在安全可靠的环境中。AC及AP设备部署分析、覆盖天线部署方式分析，结合空口及用户侧数据分析数据来对部署方式是否符合用户需求进行分析，如若不满足需判断是否需要提供适合的部署方案。五、优化思路5.1设计方案优化目前WLAN建设包括了2种建设模式，AP独立布点建设模式和AP与室内覆盖系统合路或者新建分布系统的模式。AP独立布点的方式，是在预测具有WLAN业务需求的区域安装AP直接覆盖该区域，AP发射功率为100mW，覆盖范围比较小，单个AP的覆盖半径一般不超过30米，独立部署的建设方式优点是AP的部署位置比较灵活，WLAN网络容量较高；缺点是网络工程量大，投资较高，后期维护相对复杂AP与室内覆盖系统合路或者新建分布系统的模式是对一些已经进行了室内覆盖建设的区域采用WLAN与室内覆盖系统合路，或者对一些环境比较复杂、遮挡物比较多的区域新建分布系统的工程建设模式。该建设模式的优点在于扩大了AP覆盖区域，降低布线施工难度，方便维护，可以更加有效的利用原有的室内覆盖系统资源。目前大部分热点使用的是共用室分系统，考虑到不同型号的天线方向和角度是不一样的，在设备的工程安装过程中，由于天线的角度的偏差可能产生一些盲点和同频干扰，所以适当的微调一下天线的型号或者角度可以改善信号质量和减少同频干扰。5.2容量设计目前应用的AP主要以支持11b/g，或支持11a/b/g的AP为主。每个AP的最大连接速率为54Mbps；每位用户得到的速率＝（每AP最大连接速率×效率）/（2×用户数量×用户使用率）其中：每AP最大连接速率：对于802.11g或802.11a来说，每个AP的最大连接速率为54Mbps；每AP最大连接速率×效率为实际吞吐量，802.11g的实际吞吐率大于20Mbps；因此效率为40%左右。用户数量×用户使用率为同时使用AP的实际用户数量；因802.11空口上下行共用同一信道，在计算每用户的双向速率时，应为单向用户速率再除以2。以保证每用户以不低于300Kbps的速度上网为要求，最大支持的在线用户数=20Mbps／（2*0.3Mbps）=33.3；由于WLANAP采用了CSMA(冲突检测载波侦听多路访问)协议，所以原则上一个AP可以接入很多用户，但如果接入用户数目过多，信道利用率会大大下降，导致每个用户的性能下降，一般每个AP同时接入用户数不高于20个用户为宜。所以，想要提高WLAN网络的容量，就要在原有的网络基础上，通过合理的信道规划来增加AP数量。但是，在扩容的同时，要考虑到干扰的问题，在最大程度上，避免来自设备本身的干扰。5.3多AP情况下的信道规避以802.11b/g而言，理论上工作频率带宽为83.5MHz，划分为14个子频道，每个子频道带宽为22MHz；互不干扰的子信道有3个。如图4：图4信道划分因为在实际工程中只有3个可用信道，所以就要进行信道复用来进行工程规划，如图5。但是在有些热点中，因为考虑到容量的问题，AP设备比较多，同时其他运营商也有WLAN建设的情况下，可采用1、3、6、8、11、13频点的紧凑复用，在提高区域内容量的同时，尽量有效的规避信道干扰，另外需要注意一些来自设备外部的干扰，比如近距离的微波炉或者蓝牙设备以及一些2.4G频段的无绳电话等。图5信道复用在WLAN无线网络中，想要小范围内提供大容量的无线局域网，必须通过干扰规避来提升网络的容量，干扰规避的方法有：（1）充分利用天然隔断（如建筑物、墙体等）；（2）使用802.11n（3）降低AP发射功率；（4）使用扇区天线或智能天线；（5）采用“多天线、小功率”的覆盖方式。5.4低速率传输如图6所示，针对用户终端进行数据传输速率的统计，出现一些终端大量的数据传输都是在低速率下进行的：图6用户传输速率无线WLAN网络中不是使用固定的速率发送所有的报文，而是使用一个速率集进行报文发送（例如11g支持1、2、5.5、6、9、11、12、18、24、36、48、54Mbps），实际无线网卡或者AP在发送报文的时候会动态的在这些速率中选择一个速率进行发送。通常提到的11g可以达到最高速率主要指所有的报文采用54M速率进行发送的情况，并且是一个空口信道的能力。实际上大量的广播报文和无线的管理报文都使用最低速率1Mbps进行发送，所以会消耗一定的空口资源。解决这个问题，需要从几方面来进行考虑：首先，解决干扰问题，因为一个信道的总带宽只有22M，如果出现干扰，将会有若干个AP共同使用这22M的带宽，这样，就会降低用户的传输速率。第二，信号强度的问题，因为在信号强度比较弱的情况下，用户的协商速度就不能达到最高速率，就会在低速率下进行数据传输。但是因为干扰规避的原因，不能无限制的增大信号强度，所以尽量从用户终端着手，可以考虑在终端上面添加一个增加接收增益的外置天线。第三，可以考虑将1、2、6和9Mbps速率禁用，这样整体上减少广播报文和管理报文对空口资源的占用。5.5用户限速目前用户访问公网的带宽基本上已经超过了空口信道的传输能力，如果有个别的无线用户通过WLAN使用网络工具下载文件，可能可以达到非常大的流量，进而直接耗尽了当前空间媒质，造成了其他无线用户访问网络慢、ping抖动丢包等问题。为了大楼WLAN网络后续稳定运行，可以从BAS上对无线用户执行限速操作，可以控制每一个用户最大使用的带宽为512Kbps~4Mbps。这样在一个信道空间中可以支持10个左右的下载操作。使用该功能可以适当的控制突发性大流量对无线网络中的其他用户的影响，有助于网络的稳定和维护。5.6端口隔离WLAN网络中存在大量广播报文，每个广播报文都会向所有的AP进行广播一次，而且在空间媒质中发送广播报文的时候通常会使用最低速率发送，所以当广播报文比较多时，会占用较多的空间带宽。从而在一定程度上影响整个网络的应用。在AC上启用无线端口隔离功能，可以大量减少WLAN网络内部的广播流量。该特性可以在AC上控制无线用户只能访问网关设备，而不能互相之间访问。这样可以大量减少了整个大楼内部的无线网络的广播流量，提高大楼WLAN网络的整体性能。六、优化调整根据测试结果，按照集团标准对数据进行比对分析，存在问题的地方根据分析结果和优化建议进行相对应的优化调整。七、优化验证在优化调整实施完成后，需要验证网络问题是否解决，或者网络性能是否有改善。优化验证的过程也是首先采集网络数据，然后对采集的数据进行分析。比较优化前后网络性能指标，验证优化后的网络问题是否解决，或者网络性能指标是否达到要求。八、文档归档优化验证后，需要提交单站点优化报告，并且将相关资料归档。优化报告中需要体现的内容有：对问题的分析、定位过程，采取的优化措施，优化前后的指标对比，网络遗留问题或后续建设的建议等。九、总结WLAN网络优化不是一蹴而就的工作，必须配合日常的WLAN维护实现。对于日常维护，有如下建议：1、每天统计在线的AP数量，对比应在线AP数量，查找掉线原因；2、每天统计在线的用户数量，同时取重点时段如8