集中办公区域无线网优化策略

刘文华

摘要：在高校信息化建设的过程中，为了给师生提供无线上网，许多高校都采取建设室内室外无线网络的方案，但是由于原建设方案存在不足，或区域内用户数量和网络行为发生较大变化，均会导致无线上网的用户感受下降。本文以安徽某高校为例，通过使用无线勘测软件测试无线网的信号强度、无线信道干扰情况、无线网络速度等常用测试方法，判断无线网络不稳定原因，通过排查无线网络设施设备，优化AP位置，调整功率、调整限速、信道更改、无线用户VLAN内二层隔离、禁止弱信号终端接入等多种方法，实现了原有无线网络优化。

关键词：无线网络;优化;信号测量

中图分类号：TP311    文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）24-0035-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 无线网络基本情况介绍

某高校行政办公楼无线网络始建于7年前，原办公人员数为100人左右，近年办公区域新增办公人员200人，并且设立综合服务大厅。无线网用户普遍反映信号弱网速慢，经过宽带升级仍无法实现无线网用户体验提升。结合现有无线网络优化案例[1-2]，本研究拟通过无线网络方案优化改变用户体验。

下图为某高校办公大楼其中一层的ap点位图，其他楼层的ap分布和此楼层大致相同。

上图为该高校办公大楼一层AP点位图，其他楼层的AP布局和该楼层一致。由图中可见6个AP由左往右的编码分别是xz5fap34、xz5fap35、xz5fap33、xz5fap32、z5fap31、xz5fap30。AP的安装位置在走廊的天花板内部。该楼宇的无线网络优化方案通过无线网络勘测软件测试无线网络信号强度、无线网络速度、无线信道干扰等测试方法，判断无线网络不稳定、信号弱的原因，结合无线网络优化手段提升无线网络性能。

2 无线网测试

1）信号强度测试。连接学校行政办公大楼的无线，打开无线勘测软件，查看无线网信号强度如图2：

dBm（毫分贝）是衡量信号强度的通用指标，一般与设备的无线功率成指数关系。无线设备的功率越大，信号强度越高。正常情况下信号强度大于-60dBm信号质量为优。信号强度在-60dBm和-75dBm之间信号质量为良，低于-75dBm的信号质量为劣质信号，严重影响无线终端使用。对于笔记本终端要求达到最低信号强度-75dbm;对于手机终端要求达到最低信号强度-65dbm。从图中可以看出2.4G网络和5G网络的信号强度均小于-65dbm，不满足无线终端最低信号强度要求。

2）信号干扰测试。连接学校办公大楼的无线，打开无线勘测软件，查看信号干扰如下图3所示：

从图中可以看出无线信道干扰主要在2.4G范围，5G信道基本没有干扰。

3）网络速度测试。通过测速软件连接学校行政办公大楼的无线，测试无线网络速度如图4所示：

从图中可以看出无线网络下载速度平均在501KB。这个速度不满足该校该行政辦公区域内流媒体业务对网络的需求。

3 无线网优化

1）AP位置优化。通过测试数据可以发现无线网络信号强度不满足办公需求，查找AP位置。该楼宇的AP被垂直固定在天花板内的吊架上，白色的正面对应走廊北边的办公室，黑色背面对应走廊南边的办公室。由于使用某品牌放装型AP内置的天线在白色的正面，导致AP背面的办公室网络信号弱，把AP从吊架上拿下来，正面朝下放到天花板上增强办公室无线网络信号强度。

2）功率调整。到无线控制器上查看办公楼AP射频口的功率，如图5所示：

从图上可以看出5G的射频口已经是默认的最大值，但是2.4G射频口的功率是14，把2.4G射频口的功率也调整到最大值20使信号强度达标。

3）限速调整。到无线控制器上查看办公楼AP射频口的限速策略，修改AP的射频口上行速度为6000下行速度为12000。

4）信道优化。根据无线信道“蜂窝式”规划原则，参照无线AP点位图，重新规划无线网络信道，减少无线信道之间的互相干扰。图6是相邻的两层楼修改后的信道。

5）采用无线VLAN隔离策略，防止广播包路由泛滥引起资源耗损。由于IEEE802.11协议规定，当同一VLAN内的无线客户端的寻址或者广播组播需要传送该类别报文时，需要对该VLAN内的所有AP进行广播，加之广播报文的速率和数量众多限制，显而易见，会导致网络效率降低，损耗更多传输信道资源。同时，通过配置undouser-isolation permit broadcast禁止有线用户（permit-mac允许的mac地址除外）发送广播、组播报文给无线用户，无线用户到有线用户的广播、组播报文不受限制。基于实施该测量，可以提高无效广播报文以提高通信效率。

6）采用按照信号强度进行终端区别管理策略。已有研究表明，当无线终端的信号强度较低状况下，虽然能够通过勉强接入AP的方式接入无线校园网，但由于信息强度低，只能增加发射功率和增加信道方式来提高终端与AP的双向通讯，由于信道资源的有限性，导致其他正常信号的终端体验感降低，影响整体无线局域网效率。在本研究中，我们采用了信号强度终端的阈值，低于阈值的终端禁止接入，不仅可以减少低信号强度终端对整体无线网的影响，也减少低信号强度本身自身不良印象。

7）采用设置WLAN传输速率高于一定阈值方式提高信道效率。依据IEEE802.11协议规定，无线WLAN网络中AP或终端之间发送报文时，基于速度和网络可靠性需要，会采用不同速率进行传输，如1、2、5.5、11、6、9、12、18、24、36、48、54Mbps。分析我们办公楼的无线AP和使用者终端的距离分析，低于9 Mbps的传输速率可以控制，亦即设置传输阈值为不低于9 Mbps，设置以后，我们进行了丢包测试，发现网络丢包和延迟均在可控范围内。

8）依据我校办公楼用户使用习惯和网络控制策略关闭无线广播probe探测反馈机制，减少无效报文的传输。依据IEEE802.11协议规定，无线WLAN网络存在两种终端和AP的侦听机制[3]，第一种是以无线终端被动侦听方式，当无线终端检测到带有AP标示的Beacon包时，与AP建立连接;第二种是以无线终端主动侦听方式，主动发送Probe request探测周围的无线网络，然后根据获取的Probe Response报文获取周围的无线网络，之后选择AP建立连接。分析我校网络使用习惯和网络管理部门的网络控制策略，我们关闭了第二种无线广播Probe探测反馈机制，限制连接采用第一种方式，这样防止了各种低效低速率的探测反馈包的产生进而占据信道资源。

4 优化效果

1）信号强度增加。通过一系列网线网络优化调整，用户主观感受已经提升。通过设备对优化后无线网络信号强度进行测量，见图7。从图中可以看出优化后无线网络信号强度在-58dbm，满足办公网络需求。

2）干扰强度。登录到AP上查看射频口的2.4G和5G信号干扰情况如下图所示：

从图中可以看出优化后无线网络的干扰情况有明显减少。一般TxBusy（%）在20%以下，如果很高一般是终端下行流量较大导致，因为终端无线网卡的问题，导致AP一直在与终端通过不停地降低速率来与进行无线链路的协商;终端下行流量较大，导致TxBusy（%）高，可以通过限速解决。RxBusy（%）一般在40%及以下终端体验效果较好，如果高于70%，终端就会出现丢包，掉线，网速时快时慢。如果在终端數少的情况，比如1-2个，发现RxBusy（%）在50%以上，那么确定是WLAN干扰，比如无线路由器，或者AP同频干扰。

3）网络速度测试。下图是优化后的网络速度测试。

从图中可以看出无线网络下载速度超过最初的501KB，达到了7.31Mb/S满足办公网络业务需求。

5 总结

本次无线网络优化，帮助学校网络中心解决了无线网络使用效果差的问题。办公楼的无线网性能有明显提高。用户对优化后的无线网络也非常满意。但是2.4G无线信道干扰和5G信号强度弱没有彻底解决。办公楼是办公室密集的场景，而且使用的门窗都是铁制的。墙后面还放置了一排排铁柜子，由于AP是安装在走廊的天花板内，对无线信号衰减很大。针对这种场景建议使用面板型AP，把AP安装在办公室内，同时减少办公室路由器的使用量，用面板型AP代替，这样可以彻底解决无线网信号干扰和信号衰减大的问题。

参考文献：

[1] 林锦锐，李广侠，田世伟，韩成亮.无线定位网络的联合功率带宽优化分析[J].导航定位学报，2018，6（3）：11-16.

[2] 杨斌.试析地铁通信中的无线系统和网络优化技术[J].工程建设与设计，2019（10）：71-72.

[3] 李春新，周亮，李净.基于WLAN的图书馆定位系统研究[J].电脑知识与技术，2019，15（05）：31-32.

【通联编辑：梁书】