H3C 无线校园网优化建议书_V1.0

H3C 无线校园网优化建议书Version 1.0Hangzhou H3C Technologies Co., Ltd.杭州华三通信技术有限公司http:/ All rights reserved版权所有 侵权必究目录1 无线网络优化步骤42 无线网络优化的一般方法42.1信道设置42.2功率调整72.3数据侧优化73 无线校园网典型应用场景的优化方法83.1学生宿舍区84 无线网络优化经验共享135 无线覆盖常见场景164.1学生宿舍区164.2室外覆盖164.3无线高密度区域176 无线网络优化的常用工具17在WLAN项目建设与运营过程中，除工程勘测、方案设计，工程实施、测试验收、业务上线外，为保证用户使用的效果与最终体验，“网络优化”是不可或缺的步骤！成功的网络优化不仅可以提高最终用户的使用满意度，还可以提高设备接入用户数量，延长设备使用寿命，从而在一定程度上保护客户的已有投资，最大可能地发挥无线网络的使用价值。H3C作为WLAN设备厂商和解决方案提供者，全面具备网络优化的服务能力，为客户的WLAN方案设计、建设实施，直至最终的业务上线与运营保驾护航！1 无线网络优化步骤无线网络优化一般按照确定标准、分析问题、信号侧优化、数据侧优化、测试效果五个步骤进行。而在实际的项目中，根据具体问题的不同，相关步骤可能需要循环进行。步骤一、确定标准：确定无线网络验收的一般标准，例如某运营商网络验收标准为主要覆盖区域信号强调不低于-70dBm，一般覆盖区域信号强调不低于-75dBm，丢包率不高于3等；步骤二、分析问题：分析造成现有无线网络使用问题的内在原因，如客户端无法打开Portal认证页面、或无线上网速度太慢的根本原因可能是丢包严重或数据发送数率较低；步骤三、信号侧优化：按照无线覆盖的一般原则（如蜂窝覆盖）完成工程安装规范、设备功率、信道、覆盖方式方面的调整，以保证无线信号强度与质量的要求；步骤四、数据侧优化：在信号侧优化的基础上，如有必要，需要深入分析用户数据类型及应用特点，并做出有针对性的参数、配置调整；步骤五、测试效果：以一般验收标准测试优化后的网络效果，如信号强度、丢包率是否满足要求，在此基础上最终以客户应用模式的标准和实际业务模型进行测试，保证实际应用的稳定。2 无线网络优化的一般方法2.1信道设置802.11b/g在各国家授权使用的频段：表1IEEE 802.11b/g：2.42.4835GHz；802.11协议在2.4GHz 频段定义了14 个信道，每个频道的频宽为22MHz。两个信道中心频率之间为5MHz。信道1 的中心频率为2.412GHz，信道2 的中心频率为2.417GHz，依此类推至位于2.472GHz 的信道13 。信道14 是特别针对日本所定义的，其中心频率与信道13 的中心频率相差12 MHz。在北美地区（美国、加拿大）开发1-11信道，在欧洲开放1-13信道，见表1。在中国，与欧洲一样，同样开放1-13信道。802.11b/g工作频段划分图：图1从图1可以看到，信道1在频谱上和信道2、3、4、5都有交叠的地方，这就意味着：如果有两个无线设备同时工作，且它们工作的信道分别为1和3，则它们发送出来的信号会互相干扰。为了最大程度的利用频段资源，可以使用1、6、11；2、7、12；3、8，13；4、9、14这四组互相不干扰的信道来进行无线覆盖。由于只有部分国家开放了1214信道频段，所以一般情况下，使用1、6、11三个信道。图2蜂窝式覆盖原则：l 任意相邻区域使用无频率交叉的频道，如：1、6、11频道 l 适当调整发射功率，避免跨区域同频干扰l 蜂窝式无线覆盖实现无交叉频率重复使用我们可以在二维平面上使用1、6、11三个信道实现任意区域无相同信道干扰的无线部署。当某个无线设备功率过大时，会出现部分区域有同频干扰，这时可以通过调整无线设备的发射功率来避免这种情况的发生。但是，在三维平面上，要想在实际应用场景中实现任意区域无同频干扰是比较困难的。图3但在信道设置时要考虑三维空间的信号干扰，如左图。在1楼部署3个AP，从左到右的信道分别是1/6/11，此时在2楼部署的3个AP的信道就应该划分为11/1/6，同理3楼为6/11/1。这样就最大可能地避免了楼层间的干扰，无论是水平方向还是垂直方向都做到无线的蜂窝式覆盖。2.2功率调整WLAN系统使用的是CSMA/CA公平信道竞争机制，在这个机制中，STA在有数据发送时，首先监听信道，如果信道中没有其他STA在传输数据，则首先随机退避一个时间，如果在这个时间内没有其他STA抢占到信道，STA等待完后可以立即占用信道并传输数据。WLAN系统中每个信道的带宽是有限的，其有限的带宽资源会在所有共享相同信道的STA间平均分配。为避免AP间的同频干扰，必要时应对同信道的AP功率进行适当的调整，保证客户端在一个位置可见的同信道AP较强信号只有一个，同时要满足信号强度的要求（例如不低于-75dBm）。2.3数据侧优化l 开启无线用户二层隔离功能，减少非必要的广播报文对空口带宽的影响l 基于无线用户进行空口限速，将空口有限资源进行合理分配l 调整管理帧的发送间隔、取消对某些无效管理帧的回应，以减少管理报文对有效带宽的影响l 关闭低速率应用，在满足覆盖范围的前提下，可以关闭低速率应用以提高空口的带宽利用率l 将无线客户端的电源管理属性设置为最高值，以增强无线终端的工作性能，提高数据下载的效率与稳定性3 无线校园网典型应用场景的优化方法3.1学生宿舍区图4学生宿舍区（见图4）是无线校园网中用户密度较高的区域，此区域内并发用户数量多、业务类型复杂。学生宿舍区信号侧优化：图5学生宿舍区的常见AP部署方式为在楼道直接部署AP或在楼道部署AP功分器方式覆盖两边宿舍，见图5。此部署方式，当同搂层宿舍较多时，需部署较多AP，此时尽管大部分区域的信号强度已可满足要求（见图6），但由于同频干扰严重（见图7），仍会造成严重的丢包（见图8）。 图6 图7图8同时个别区域由于覆盖方式的问题而造成的信号强调不够。例如，在衡量墙壁等对于AP信号的穿透损耗时，需考虑AP信号入射角度。但在此方案中，对于某些房间却采用了信号斜射的方式，严重影响信号覆盖的效果！见图9，斜射时无线信号实际穿墙厚度远远大于直射时，严重影响信号质量。图9针对上述情况，可考虑调整部署方案以达到优化信号的目的。可将AP的天线通过功分器部署到宿舍内，见图10。图10调整后的覆盖方式对信号侧优化的表现为：l 天线部署在宿舍内可减少同层AP、隔层AP间的可见度，同层信道可按1、6、11进行划分，此信道划分方式可有效增加每AP接入带宽；l 天线部署在宿舍内可利用宿舍墙壁、门窗以有效控制AP的覆盖范围，减少射频信号折射、反射等对网络产生的影响；l 由于宿舍间的墙壁对信号衰减较小，故位于同一AP覆盖的6间宿舍内的STA相互可见，可有效避免隐藏节点对网络性能造成影响；l 此部署方式使信号覆盖变得更加均匀并可有效控制AP覆盖范围，避免部分覆盖区域信号较弱用户不断发送低速率报文，造成整个网络性能下降情况的发生；l 此部署方式基本消除了通过信号斜射方式进行覆盖的情况，可有效提高无线信号的质量。某学院按照优化的部署方式实施后，在同一AP覆盖的房间内进行流量测试，见图11。在与天线隔一堵墙的210房间测试，平均吞吐量为22Mbps左右，测试效果见图12；、在与天线隔两堵墙的213房间进行测试，平均吞吐量为18Mbps左右，测试效果见图13。可以看出，优化部署方式后，用户数较少时，网络情况比较稳定。图11 图12 图13学生宿舍区数据侧优化：对学生宿舍无线流量分析发现，BT、网游、在线视频等为主要应用，而此类流量以小包为主，严重影响信道的使用效率！同时学生网络中存在大量非法广播报文和认证前的互访流量。例如，在某学院宿舍区选择一AP进行数据流量分析，此分析点使用H3C WA1208E-GP设备，所有抓包信息在上行交换机的端口进行镜像后获取，分析结果见表2：编号抓包时间长度（分钟）用户数总报文数大于1250大于1000小于1250大于750小于1000大于500小于750大于250小于500大于100小于50小于1000131.48181171122851017685343751016641220%9%1%5%3%9%55%0221.3746138766237222748484215219%1%1%5%16%10%47%0321.3476168187527177215251448299930%4%1%3%4%7%49%合计2249250361350182971137419481156322%6%1%4%6%9%51%表2通过上面的实际数据可以看出，在这个校园网的实际应用中，小报文的比例很高，远远超过50%。而小包文会严重影响空口的使用效率，从而降低整个WLAN网络的性能，相关分析结果见表3。802.11b802.11g802.11a 物理层最大速率11M54M54M 理论最大传输速率（1500Byte报文）5M22M25M 88Byte报文传输速率1.6M3.2M3.5M 512Byte报文传输速率3.5M14M15M 综合实际应用速率2.77M9.73M10.8M 按照80%干扰计算应用速率2.21M7.78M8.64Mn 注：“综合实际应用速率”以5888Byte、 17512Byte、 251500Byte报文进行计算。表3针对校园网宿舍区域的上述应用特性，可以从以下几个方面进行数据侧优化：l 开启空口的无线用户限速功能，例如限制每用户最大空口带宽为500kbps，以避免单用户大流量地消耗空口资源；l 限制每AP的最大用户接入数量，例如设置每AP的最大用户接入数量为15人；l 开启二层用户隔离功能，以减少广播报文和用户间流量对网络的影响，同时还可避免一些ARP攻击的发生，保证无线网络的稳定运行；l 关闭低速率应用，以减少个别客户端的低速率应用对整个无线空口带宽的影响。当无线终端使用较低速率发送报文时，整个WLAN网络数据传输将会受到影响，网络整体性能下降，见图14。此时可以在AP设备上关闭低速率的应用，提高一些低速率数据帧的发送速率，从而提高WLAN网络数据处理能力，见图15。图14图153.2迎新大道、小广场图16每个学校都有类似迎新大道、小广场等区域用于组织室外活动。例如每学年大批新生入学，一般会选比较宽阔的室外场地作为迎新办公点，因为大量的学生、家长人声嘈杂不适合在办公楼等室内场地进行。一般迎新大道、小广场等室外活动区域的都为临时的网络需求，如果为了短期的网上登记、办卡等业务而搭建一个有线网络是非常不合适的，同时由于室外条件的限制也不适合有线网络的建设，所以在此类室外活动区域提供无线接入服务将是非常有效的方式。此类区域的无线应用有以下几个特点：l 用户数量多，突发流量大l 需要与校园网内部系统连接，流量以客户端与内网服务器的数据交互为主l 通过周边楼宇安装定向天线进行覆盖l 多AP覆盖同一区域在进行此类区域的室外覆盖时，首先要保证严格遵守室外覆盖原则，以保证信号侧的覆盖效果：l 保证无线终端与AP间信号的有效交互，即覆盖区域的信号强度要满足要求（如-70dBm以上）；l 在进行天线选择时，需尽量考虑到信号分布的均匀，对于重点区域和信号碰撞点，需要考虑调整天线方位角和下倾角；l 天线安装位置应确保天线主波束方向正对覆盖目标区域，以保证良好的覆盖效果； l 相同频点的AP的覆盖方向尽可能错开，避免同频干扰；l 微调天线角度，减小不同AP在相同区域的重叠覆盖面积l 被覆盖的区域应该尽可能靠近AP的天线，被覆盖区域与AP的天线尽可能直视。针对室外活动区域（迎新大道、小广场）的应用特性，可以从以下几个方面进行数据侧优化：l 启用AP间的用户负载均衡功能，提高各AP的使用效率，以避免大部分客户端连接同一AP的情况发生；l 隐藏SSID，保证无线网络服务为相关活动专用，避免非必要客户端的接入而正常业务的使用效果；l 限制每AP的最大用户接入数量，例如设置每AP的最大用户接入数量为15人；l 开启二层用户隔离功能，以减少广播报文和用户间流量对网络的影响，同时还可避免一些ARP攻击的发生，保证无线网络的稳定运行。3.3自习教室 图17 图18在自习教室部署无线网络可方便学生随时上网查阅相关学习资料、浏览网上信息，可有效地提高其学习效率，培养其学习兴趣。此类区域的无线应用有以下几个特点：l 用户数量适中，流量平稳l 流量主要以网页浏览为主l 大多数情况下，自习教室都采用单AP进行覆盖在单AP覆盖自习教室的情况下，一般信号强调都可满足覆盖要求（如-70dBm以上），但要注意各教室AP工作信道的选择，在设置工作信道和功率时需要从整个大区域整体考虑，以避免不同教室AP间的信道冲突。针对自习教室的应用特性，可以从以下几个方面进行数据侧优化：l 限制每AP的最大用户接入数量，例如设置每AP的最大用户接入数量为15人；l 开启二层用户隔离功能，以减少广播报文和用户间流量对网络的影响，同时还可避免一些ARP攻击的发生，保证无线网络的稳定运行；l 在主要覆盖的自习教室可增加无线网络提示信息，如“此区域提供无线网络服务”，引导有需求的学生在主要覆盖的自习教室上网。3.4办公大楼在办公大楼部署无线网络主要是为了方便老师们的工作，满足其移动办公的需求。此类区域的无线应用有以下几个特点：l 用户数量适中，流量平稳l 流量主要以网页浏览为主l 大多数情况下，在楼道部署AP覆盖两边办公室在办公大楼的覆盖中，有时为解决个别区域信号弱的问题，可能会考虑从室外安装AP覆盖室内，如果采用此覆盖方式，请注意以下几点：l 对室外覆盖室内而言，从室外透过封闭的混凝土墙后的无线信号几乎不可用，因而只能考虑利用从门、窗入射的信号；l 尽量避免各天线相互对射的情况，以减少邻道干扰的影响。图19理论上，信道1和信道6在频谱上为不重叠的信道，但是并不能说两者之间完全不存在干扰。因为两者之间的边带会产生相互影响。图19为AP发射功率为19dBm，信道6对信道1的影响。因此为减少邻道干扰除尽量避免各天线相互对射外，还应使各AP天线间隔开一定距离。针对办公大楼的应用特性，可以从以下几个方面进行数据侧优化：l 限制每AP的最大用户接入数量，例如设置每AP的最大用户接入数量为15人；l 开启二层用户隔离功能，以减少广播报文和用户间流量对网络的影响，同时还可避免一些ARP攻击的发生，保证无线网络的稳定运行。3.5学术报告厅、会议中心图20在学术报告厅、会议中心等区域部署无线网络主要是为了方便与会者的使用，满足其上网的需求。此类区域的无线应用有以下几个特点：l 用户数量多，流量大l 流量主要以网页浏览为主l 大多数情况下，同一区域需要部署多个AP进行覆盖在多AP覆盖同一此类区域的情况下，一般信号强调都可满足覆盖要求（如-70dBm以上），但要注意各AP间工作信道的选择，应按照蜂窝覆盖原则划分信道。同时由于此类区域范围小，AP数量多，可考虑适当降低AP功率以减少各AP间的覆盖重叠区。针对此类区域的应用特性，可以从以下几个方面进行数据侧优化：l 启用AP间的用户负载均衡功能，提高各AP的使用效率，以避免大部分客户端连接同一AP的情况发生；l 限制每AP的最大用户接入数量，例如设置每AP的最大用户接入数量为15人；l 开启二层用户隔离功能，以减少广播报文和用户间流量对网络的影响，同时还可避免一些ARP攻击的发生，保证无线网络的稳定运行。3.6学校绿地现在很多高校校园环境建设得非常幽雅，绿草茵茵，很多学生相比自习教室更愿意在绿地上上网、学习，舒适的环境更能提高他们的学习兴趣。通过无线方式覆盖此类区域也成为多数学校的选择。此类区域的无线应用有以下几个特点：l 用户数量少，流量小l 流量主要以网页浏览为主l 单AP覆盖同一区域此类区域的应用较为简单，在遵守室外覆盖原则的基础上，在信号侧的优化主要是根据周围的环境选择合适的信道即可，以尽可能地避免同频干扰。针对此类区域的应用特性，可以从以下几个方面进行数据侧优化：l 限制每AP的最大用户接入数量，例如设置每AP的最大用户接入数量为15人；l 开启二层用户隔离功能，以减少广播报文和用户间流量对网络的影响，同时还可避免一些ARP攻击的发生，保证无线网络的稳定运行。4 无线客户端常用优化建议4.1电源管理图21电源管理是为了在无线网卡的耗电量与终端适配器性能之间取得一个平衡。l 默认值：电源设置基于计算机的电源。l 最低值：电池最长寿命。l 最高值：最大性能。一般情况下，电源管理属性设置的越高，无线网卡工作性能就越高。特别是便携机在使用电池供电时，建议将无线客户端的电源管理属性设置为最高值，以增强无线终端的工作性能，提高数据下载的效率与稳定性。图22和图23分别是同一终端在同一网络环境中电源管理设置为最低值和最高值的使用效果，相关使用效果对比见表4。 图22 图23电源管理最小延时最大延时平均延时丢包率最高值33ms39ms34ms0最低值40ms168ms94ms4表44.2漫游主动性图24漫游主动性设置定义了无线客户端为改善与接入点连接的漫游主动程度。l 默认值： 介于不漫游和性能之间的一个平衡的设置。 l 最低值： 您的无线客户端不漫游。它仅在连接质量明显下降的情况下才会漫游到另一个接入点。 l 最高值：您的无线客户端持续跟踪链接质量。一旦发生质量下降，则