中南财经政法大学无线校园网络优化实践

朱文智 中南财经政法大学信息管理部

中南财经政法大学无线校园网络优化实践

朱文智 中南财经政法大学信息管理部

中南财经政法大学校园无线网从2012年开始建设，逐步完成了全校范围的双频无线网络覆盖。但在使用过程中，发现用户反馈无线网络体验较差。通过问题收集整理，对该区域的无线网络首先进行评估和数据采集、分析和定位原因，最终确定优化整改方案和调优实施，提升了该区域无线网络质量，为下一步全校的无线网络优化工作展开提供了经验积累和样本参考。

无线网络 AP 优化 信道 功率 SSID

1 引言

中南财经政法大学无线校园网从2012年至2014年分为三期建设，共部署1800余颗室内AP、90余颗室外AP，完成了两校区大部分教学楼、办公楼及部分公共区域（体育馆、图书馆、食堂）的无线覆盖。前两期采用的802．11n协议的AP，在2014年802．11ac协议AP出现后，进行了大规模的802．11ac协议AP部署，完成了两个校区大部分教学楼、办公楼及公共区域的双频无线覆盖，目前高峰期同时在线15000人，为全校师生提供了便捷的网络服务，进一步提升了信息化水平。

2 存在的问题

在无线网络大面积建成后，陆续收到部分教学楼无线网络体验较差的反馈。对问题出现点进行了现场勘查与测试，从整体业务表现来看，网页浏览、FTP下载和在线视频等应用较为缓慢，即时通信、Ping操作等对网络稳定性要求高的应用表现欠佳，尤其在人员密集情况下整体体验较差。

3 评估与数据采集

首先我们对问题反馈较多的教学楼进行了评估与数据采集，主要从以下几个方面进行：

现场区域的信号覆盖状况：以每层楼为视图对象，呈现区域范围内的信号强度分布、信噪比分布状况、干扰分布状况。

评估网络部署状况：评估设备部署方式、安装规范、信道规划、SSID规划等方面的合理状况。

抽样位置点进行信号检测：选择典型位置点进行信号测试，呈现终端收到的信号状况、协商速率以及空口状况。

抽样位置点的业务体验数据：同样典型位置点进行移动终端网页浏览和FTP下载测速、关联成功率测试、ping延时测试等。

空口数据分析：对空口质量、信道利用率、AP协商速率、干扰、空口其他私接AP等进行分析。

设备端无线特征数据分析：通过工具进行设备端（AP与AC）内部信息的收集统计，分析呈现无线特征性数据。

4 分析与定位原因

通过以上评估与信息采集工作，发现无线网络存在以下的主要问题：

4.1 信道未合理规划

原来的无线信道划分采用手动划分方式，手动划分信道需前期做大量实地勘测并进行信道规划、细分工作，做到相邻AP信道错开。但从实际情况看，2．4G的信道分布存在较严重的重叠现象，且5G频段只使用5．8G，没有将5．1G（5150MHz-5350MHz）信道规划其中，浪费了空口资源。

4.2 未开启频谱导航

2．4G和5G两个频段分 别使 用znufe-wifi和znufewifi5．8G两个SSID，便于用户自行选择接入。但由于用户对无线认识度匮乏、学校无线知识普及力度不够，80%的用户都自行选择2．4G频段的SSID接入，即便终端支持5G频段。这样导致2．4G射频接入用户量过大，空口利用率高，体验效果差，而5G射频比较空闲，未合理分配空口和射频资源。

4.3 信号干扰严重

在无线部署设计上，采用的小教室1个AP、大教室2个AP、阶梯教室3-4个AP的密度进行部署，利用专业工具进行信号强度、信噪比、干扰等信息采集，发现教室无线信号强度可观，整体信噪比正常。教室AP以壁挂式安装，但部分AP未采用“W”或“N”的形态部署，这造成了AP之间的可见度高，干扰严重。且覆盖区域内有私设的360随身WIFI以及TP-LINK等家用路由器，大量使用低速率发送管理和数据报文，导致信号出现严重干扰、空口利用率过高的问题，部分区域的非法AP信号强度甚至超过了校园无线的信号强度。并且这些私接的AP未按照学校无线的信道规划部署，导致信道冲突、占用空口资源，使得无线空口环境更加恶劣。

4.4 未做负载均衡

部分AP共上线50多个终端，而旁边的AP上只有不到10个终端，导致个别AP上并发数量大，体验效果差。

4.5 未对终端进行限速

大部分终端集中接入2．4G频段，且没有对终端进行限速，当有终端看视频或下载速度较高时导致空口利用率达到90%以上，致使其他接入该AP2．4G频段的终端体验效果极差。

5 无线优化实施

基于前期的评估和数据采集、分析和定位原因，为提高整体无线网体验效果，确定优化整改方案后着手调优实施。优化实施除AP位置调整、清除私接AP干扰源等硬件优化外，同时从软件优化方面进行。

5.1 信道重新进行规划

对部分楼层和办公区域进行信道重新规划，2．4G频段尽量减少重叠，随着支持5G频段的终端普及，在教学楼AP密集的位置，以错开的方式关闭部分AP的2．4G频段。5G频段划分为5．1G和5．8G频段，充分利用5G频段的高带宽资源。

5.2 开启频谱导航

将znufe-wifi与znufe-wifi5．8G两个SSID合并为一个SSID，同时开启频谱导航，使支持5G的终端自动优先接入5G，不支持5G终端接入到2．4G频段。

5.3 开启负载均衡

开启负载均衡，使终端能够负载到每个AP上，部分无线区域限制radio接入的最大用户数，确保接入AP的移动终端的体验效果。

5.4 功率调整

在AP比较密集且2．4G频段的信道无法完全错开的情况下，相邻的AP使用相同的信道会产生干扰。适当减小AP功率，降低AP间的可见度，从而减小干扰。

5.5 关闭低速率应用

无线网络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，移动终端或者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可以达到的速率主要指所有报文都采用54M速率进行发送的情况，而且是指的一个空口信道的能力。而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。在无线网络中信号传输距离较短情况下，将1M、2M、6M和9Mbps速率禁用，整体上减少广播报文和管理报文对空口资源的占用。

5.6 无线用户限速

WLAN网络中每一个AP提供的可用带宽有限，且由接入的移动终端共享，如果个别的无线用户通过WLAN使用网络工具高速下载文件会耗尽当前AP共享带宽，造成同AP其他用户访问网络慢、ping抖动丢包等问题。开启用户限速功能，限制部分终端对带宽的过多消耗，保证所有终端均能正常使用网络业务。

5.7 主动触发客户端重关联功能

在实际无线网络环境中，某些终端主动漫游能力弱，在信号明显变化的情况下仍然没有及时切换AP，导致使用感知差。因此，通过设备侧做了一定策略来帮助终端及时漫游到最合适的AP上。AP在运行过程中，会随时更新一个终端的信号强度，在AP设备感知到移动终端的信号强度低于指定的信号强度时，主动向移动终端发送解除认证帧报文，给移动终端重新连接或者漫游的机会。同时启用signal-check功能，系统会判断信号强度的变化，只有发现出现变弱3db之后才会启用该功能，避免对弱信号终端的反复踢除。

5.8 基于连接状态的流量整形

在实际的网络环境中，由于AP覆盖的范围比较大，移动终端因为与AP的距离远近不同会出现无线信号强弱的区别。由于无线信号弱的移动终端通常使用较低的速率发送报文，会较长时间的占用信道资源，进而影响到信号质量好的移动终端网络使用。开启基于连接状态的流量整形功能，可以配置对链路状况（例如信号强弱、丢包率等）较差的移动终端进行发送报文的流量整形处理，动态控制此类移动终端发送报文的相对比例，避免过多的消耗射频资源。AP在循环向多个移动终端发送报文时，会根据每一个移动终端的控制比例确定向客户端的发送顺序。例如客户端1发送控制为50%，而客户端2发送控制为100%，则AP向客户端2发送2个报文后，才会向客户端1发送1个报文。

5.9 拒绝弱信号接入

当有终端低速率接入后，协商速率低造成发送和接受报文的效率也低，造成当前AP的发送性能也会降低，并占用了宝贵的空口资源。因此部分区域开启拒绝弱信号接入的功能。

6.0 调整Beacon帧间隔

默认情况下，射频卡radio上的每个SSID每100ms就会发送一个Beacon信标报文，在部分区域内2．4G终端多，空口资源匮乏，减少发送Beacon数目可减少空口资源开销，因此将部分区域的Beacon间隔时间调整为200ms。

6 总结

“三分建设，七分运维”，无线网络运维优化是一个长期的过程，它贯穿于整个无线网络的生命周期。无线网络优化手段繁多，但并非所有优化手段都适用所有场景，需根据无线网络现状具体分析，随无线技术、用户、业务、环境等诸多因素的影响和发展来进行评估和实施落地，对症下药，才能逐步解决无线网络中存在的问题，为师生提供更高效的学习和工作网络环境。