高校无线网络的优化与分析

颜汝南

摘要：近年许多高等院校已建设好校园无线网络，然而对校园无线网络的上网体验效果并没有达到预期目标。本文对校园无线网络优化实施过程中的常见的无线网络问题、常用部署优化方法、测试项目、指标和优化配置等问题进行研究与分析。

关键词：WLAN；校园无线网络；无线优化

中图分类号：TP3 93 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）25-0027-03

随着第四代移动通信技术（4G）和WLAN等主流无线网络技术的快速发展，手持移动终端的大量普及，移动互联网的时代已到来，而许多高等院校也已建设好校园WLAN，然而对无线校园网的上网体验和效果并没有达到预期目标。因此，如何优化校园无线网络就显得十分重要。

1 无线网络优内容与方法

无线网络优化主要包括两个方面：部署优化和产品配置优化。部署优化一般涉及实施方案、增加或减少设备、调整天线等工程方面的操作。产品优化是通过命令配置优化和打开设备特定功能，以实现对无线网络性能的提升。

由于部署优化成本高、周期长、工作量大，所以一般优先考虑配置优化，如仍不能解决问题，再实施部署优化。部署优化适用于大多数无线产品，而配置优化则需要工程人员较熟悉WLAN配置和WLAN产品支持丰富和完善的功能特性。

2 常见的无线网络问题

2.1 设计部署问题

弱覆盖区或覆盖盲区；工堪失误，障碍物未正确被记录和处理；设计偏差，未选择合适的方案或天线；设计未考虑终端的特性和用户需求；自身网络同频、邻频干扰。

2.2 设备、供电、传输问题

AP丢失、AP重启、工作不稳定；POE供电模块故障；AP与AC之间的二三层传输故障。

2.3 AP的用户容量有限

用户分布不均衡，部分AP出现饱和，性能下降；AP所承载的用户数达到上限时，新用户无法接入。

2.4 信道资源问题

低速报文过多；11b用户拖慢了整网速度；管理和广播报文过多；某此用户高速下载，占用资源；过多用户接入，冲突碰撞加剧，导致用户网速变慢。

3 常用部署优化方法

常用的部署优化方法如表1所示：

4 测试与优化工具

常用的测试与优化工具如表2所示：

5 测试项目和指标

针对本网络测试的项目和指标如表3所示：

要求：打开时延不大于8秒。＼&漫游稳定性＼&1）通过web认证后，使用浏览器访问Internet；

2）在多个AP覆盖的连续区域内，进行下载，并同时在区域内移动，从区域的一边移动到另一边；

3）移动完成后，尝试打开网页，并记录是否有发生过掉线的现象；

4）用户离线15分钟，是否需要重认证。

要求：

1）不应该出现web认证掉线的现象；

2）不应该出现802.11解关联的现象；

3）漫游后网页打开正常；

4）需要启用web认证防抖动功能。＼&用户稳定性测试＼&找一个位置同时可以被多个AP覆盖的，并且信号均可达到信号阀值，进行测试看其STA是否会在几个AP之间来回关联，从而影响客户体验。＼&同频AP数量＼&1）使用信号强度测试工具与接收能力正常的笔记本网卡；

2）在被测试AP2米以内的位置进行测试；

3）检测到的所有信号强度高于-75dbm的AP均视为同频ap；

4）记录同频AP数量。

要求：

同频AP数量超过10个，就肯定会照成性能下降，用户体验下降，用户体验的测试结果会受到影响同频AP数量小于10个，需要进行信道占用率测试，才能确定是否会对用户体验照成影响。＼&信道占用率＼&1）使用艾尔麦分析仪或者其他频谱分析仪工具进行测试；

2）在被测试AP2米以内的位置进行测试；

3）记录被测试AP信道的占用率；

4）测试时，被测试AP不与任何STA关联；

5）如果分析仪能够检测非WLAN干扰，进行记录。

要求：

信道占用率超过40%，会降低远处用户（信号强度低于-70dbm）使用效果，也会降低多用户（>10个）情况时的使用效果，信道占用率超过80%，会降低所有用户使用效果。＼&]

6 问题分析与优化

6.1 楼栋间同频干扰严重

问题描述：教学楼的AP信道采用的是自动规划，楼栋间相隔较近如果信道规划不合理，同频干扰影响无线用户的体验如图1所示。

图1 楼栋间同频干扰严重

原因分析：同频干扰产生的原因是存在与AP工作在相同频段的设备。 同频干扰导致AP双方都进行退避，进入等待，使各自都有流量损失，但AP总流量是不变的，可以这样认为，同一个区域里的总流量为1的话，那么1个AP满负荷发包可以达到1的流量，2-8个AP满负荷发包同样可以接近1的流量。

AP只有要发包时才会出现相互干扰的情况，在没有流量的情况下，单个AP的信道使用率要小于2%，影响很小如图2所示。 流量大=信道占用率大=干扰大。

图2 AP只有要发包时才会出现相互干扰的情况

解决方案：合理的规划信道资源，避免设备间同频干扰，可以通过手动规划AP信道，达到错开同楼层上下楼层的AP信道，如图3所示。

图3 合理的规划信道资源

6.2 AP配置只使用了两根天线收发

问题描述：在图书馆中大部分AP每个raido都安装了3根天线，但是在对AP的配置中只使用了2根天线。

原因分析：AP每个radio安装了3根天线，但是只使用了两根天线进行收发，没有充分利用3根天线增强信号的优势。

解决办法：将每个radio安装了3根天线的AP的每个radio的天线配置为3收3发。

Antenna receive 7 radio 1

Antenna receive 7 radio 2

Antenna transmit 7 radio 1

Antenna transmit 7 radio 2

6.3 无线终端漫游问题

问题描述：当用户在一栋楼认证成功后移动到另外一栋楼时漫游不成功需要重新进行关联和认证。

在教学楼到图书馆之间无线漫游没得问题，但是从教学楼到学术交流中心是会出现漫游不成功的问题。

原因分析：由于楼栋之间没有无线信号覆盖并且在现在的无线部署情况下，AP需要跨三层进行通信，在采用本地转发的情况下无法实现无线用户的漫游功能。在目前这种情况下，尽量保证在同一楼栋的无线漫游体验。

解决方案：从现场的环境来看，教学楼到学术交流中心相隔较远，无线漫游的需求应该不是很大，如果实在有这个需求可以，需要将AP部署在同一个子网里面，这种方案的优点是对现网改动较小，缺点是只能在一定程度上面提升无线漫游的体验。

6.4 Beacon使用最小速率进行发送，消耗空口资源

问题描述：beacon报文一般在发送时都是以最小速率进行的，占用信道，消耗空口资源，从图53中可以看到beacon帧占到了管理帧的65%。

原因分析：默认情况下，每一个AP发送一个Beacon报文时是以每100ms进行发送，这个报文和无线网卡的同步信息通告无线网络服务【3】。

在教学楼分别抓包分析，Beacon报文是较高的优先级以每100ms进行发送，为了有效降低空口资源，将间隔时间调到200ms左右，从一定程度上可以增强用户的无线体验。

7 结束语

随着国家对教育信息化建设的重视，人力物力投入也在逐渐加大，已有越来越多的高校已经或在开始建设校园无线网络，无线网络也必将成为网络普遍的接入方式。本文从校园无线网络的特性和实际情况提出了一些优化与分析的方法，旨在对校园无线网络的管理与运维提供帮助。

参考文献：

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