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WLAN网络优化经验介绍 中国移动通信有限公司江苏公司2011年4月 WLAN网络优化过程 WLAN网络优化案例 WLAN网络优化概述 典型场景优化分析 目录 WLAN网络优化概述 WLAN 无线局域网络 WirelessLocalAreaNetworks 它利用射频 RadioFrequency RF 的技术 取代旧式碍手碍脚的双绞铜线 Coaxial 所构成的局域网络 AC 无线访问控制器 AccessController 进行AP管理 具有鉴权 认证功能 ONU 光网络终端 OpticalNetworkUnit AP 无线访问节点 AccessPoint 会话点或存取桥接器 它的作用类似于有线网络中的集线器 网络结构 名词解释 WLAN网络优化指标 测试内容门户网站登录成功率测试的门户网站 新浪 搜狐 土豆 优酷 江苏移动网站 Web认证接入成功率Web认证接入指 用户将用户名和密码输入后发起登陆请求 直至用户收到登陆结果 Web认证接入成功率 web认证成功次数 认证请求总次数 100 Web认证下线成功率Web下线指用户发起下线请求至下线成功 Web认证下线成功率 下线请求成功次数 下线请求总次数 100 ping丢包率Ping丢包率指认证成功接入后从终端ping到服务器的丢包概率 Ping丢包率 ping丢包次数 ping发起总次数 100 FTP下载成功率FTP下载成功率指用户登录成功后 多次从服务器下载大于3M的文件 下载成功的概率 FTP下载成功率 FTP下载成功次数 发起的下载总次数 100 FTP上传成功率FTP上传成功率指用户登录成功后 多次向服务器上传大于1M的文件 上传成功的概率 FTP上传成功率 FTP上传成功次数 发起的上传总次数 10次数 发起的上传总次数 100 江苏移动2011年度WLAN网络质量现场测试标准 优化原则充分利用现有WLAN相关设备 不改变现有WLAN网络的物理构架 覆盖优先考虑 保证覆盖的前提下通过调整AP相关参数或者物理位置降低同频干扰情况 会议室等用户相对集中的场所考虑容量和干扰的相互平衡 WLAN网络优化目标及原则 优化目标提高目标覆盖区域内用户体验相关的各项指标 场景分析高校场景 单边宿舍 双边宿舍 非高校场景 WLAN网络优化过程 WLAN网络优化案例 WLAN网络优化概述 典型场景优化分析 WLAN网络优化指导 在WLAN网络中 网络优化 是不可或缺的关键步骤 将伴随着工程从设计 施工 验收 维护的全过程 WLAN网络优化步骤 优化手段 WLAN网络优化评估 WLAN网络优化手段 WLAN网络优化主要从六个方面入手 即传输优化 组网优化 工程质量优化 覆盖优化 容量优化 频率优化 WLAN网络测试 CDSWLAN 在网络建设完成之后 需要对实际网络质量进行测量 并根据测量结果对网络进行调整 以确保信号强度 干扰等指标达到目标值 根据实际的测试 做相应的优化调整 使网络性能达到最优 测试工具 CDSWLAN AP综合信息扫描 信道扫描测试 流量统计分析 WLAN数据协议采集 WLAN网络测试 WLAN覆盖评估 WLAN信号衰减对比 WLAN网络信号因选用频率高 存在信号穿透能力差 衰减大的特点 在WLAN网络覆盖的过程中 需要充分结合实际建筑结构特点 根据信号衰减情况 进覆盖评估 WLAN网络信号受环境影响的衰弱情况如下表所示 因此在WLAN网络覆盖的过程中 需要充分结合实际建筑结构特点 根据信号衰减情况 进覆盖评估 WLAN网络信号受环境影响的衰弱情况如下表所示 WLAN容量评估 容量标准 单AP用户的最低保证带宽为512Kbps 最大带宽限制为1Mbps 一个AP的接入的用户并发数量为20个 集线比为1 1 5时 支持用户数量为30个 容量评估模板 WLAN容量应在最大并发用户模型下进行估算 即保证WLAN热点容量应满足最大用户并发情况下的需求 WLAN容量估算模板 WLAN容量 最大并发用户数 每用户带宽AP数量 最大并发用户数 30 1 最大并发用户数 应该为热点的实际上网需求用户数与并发比例的乘积 如某高校 笔记本电脑使用人数为10000 并发比例按照50 80 比例进行计算 则该高校的最大并发用户数为8000人 2 每用户带宽应保证用户WLAN使用感知度良好 建议保证每用户带宽至少在512Kbps 3 单个AP下的最大并发用户数按最大不超过30人计算 WLAN频率评估 WLAN建设完成后 要对现场的无线信号进行频率评估 评估的主要内容有 同频信噪比同频信噪比要满足在40dB以下 以保证WLAN信号的稳定在线 减少掉线等现象 邻频信噪比应该满足在20dB以下 且邻区越少越好 有无其余运营商干扰如果存在其他运营商的WLAN信号 在频点规划时 应避免频点互干扰现象 目前WLAN仅为3个无干扰频点 在与其他运营商共建时 可以考虑使用1 7 13几个频点 以减少干扰 有无明显的外部其他干扰因WLAN为开放式频段 很多设备如微波炉 蓝牙设备 无线视频传输设备等都有可能对WLAN进行干扰 在频率优化中对通频段的突发脉冲进行重点关注 避免因外部设备干扰导致的掉线等问题 网络优化前问题统计 一般来说在网络优化前会出现如下一些主要问题 WLAN信号差 客户端显示信号强度弱 经常无法成功连接SSIDWLAN信号强度能够满足要求 但是客户端却很难连入Portal页面认证 Ping包丢包严重 大于5 当大量用户使用WLAN网络时 网络变得极不稳定 会出现停顿甚至断线等 网络优化模型 组网 工程质量 频率 容量 覆盖 传输 WLAN六维优化法 传输设备优化传输带宽优化 AC用户容量核查IP地址池与IP地址优化VLAN划分网络架构优化设备场景使用 天线极化方向馈线施工质量网线规范性电源的稳定性POE的可靠性等 覆盖模型制定定向天线纵深覆盖AP支路合路 容量估算模版逐点排查AP发射功率调整分频分段合路滤波器AP扩容 AC自动信道分配功能频率规划模版逐点排查合理控制AP发射功率对两个AP覆盖重叠区域定向天线的应用 WLAN优化工作应包括组网 传输 工程质量 覆盖 容量 频率等六大方面 组网优化 当峰值在线用户数超过AC承载数60 时 需要进行网络调整 将部分用户分摊到其它AC上 AC用户容量扩容 IP地址池的优化 主要从路由优化 网络安全和用户拨入方面考虑 主要措施如下 A 设备 交换机 ONU和AP等 管理地址应该和用户地址分离 以便于管理和控制 B 及时根据IP地址池预警信息扩充IP地址池 以防止用户获取不到地址 一般预警门限设置为60 或80 IP地址池优化 VLAN的好处主要有三个 1 端口的分隔 2 网络的安全 3 灵活的管理 对于未划分VLAN或划分不合理的AC 需采取如下优化措施 A 重新规划VLAN 全局考虑AC 热点和传输信息 避免VLAN重复 有效预防网络风暴 对于高校设备密集区建议一个楼宇至少一个以上VLAN B 开启AP上用户隔离 避免用户网络风暴 VLAN划分 在上层设备上关闭不必要的功能 减轻设备负荷 其它优化 传输优化 现阶段建议采用EPON作为传输 PON的优点如下 节约光纤资源 电信级的接入质量 工程维护简便 可监控可管理 提高接入带宽 预留全业务竞争能力 WLAN的EPON组网如下图 将以前采用2M协转 裸纤传输的热点进行传输整改 如市到县建议采用波分 PTN 到现场建议改用EPON接入 传输组网优化 在建设热点要充分考虑热点出口带宽 目前AC设备的接口分为FE 100M 口和GE 1000M 口 其中5200E只能提供FE口 5200F有2个GE口一般用于上行 下行口为FE口 5200G SE800和相关瘦AC根据板卡不同可提供FE口和GE口 根据网管预警信息 当带宽60 时 及时进行网络带宽扩容 OLT上行接口与AC的连接链路的优化 传输优化 1 考虑OLT与现有网络的衔接 将OLT靠近城域数据网节点放置 2 调整单个OLT覆盖范围控制在1KM 10KM 高校等密集城区一般控制在5KM以下 以保证充足的功率预算 3 调整分光级数不超过三级 一般控制在两级 调整分路比不超过1 32 一般控制在1 16以内 EPON的优化 当1个ONU下挂接多个AP时 ONU应当具备一台带VLAN支持的以太网二层交换机的基本功能 具体要求有 1 近期支持 802 1qVLAN STP MAC地址和端口绑定 2 远期支持 802 1pQOS 组播 3 同一个楼宇 会场或广场不建议接入同一个OLT 否则会造成切换延时 建议ONU下挂二层交换机或上联不同OLT ONU既是承载设备 也是业务接入设备 所以有部分WLAN网络的配置数据需通过PON网管来制作和下发 需要相关专业之间的密切配合 同一热点传输设备的组合优化 工程质量优化 工程质量优化主要包括9个方面 分别为天线极化方向 馈线施工质量 网线规范性 电源的稳定性 线管的隐蔽性 POE的可靠性 机柜的美化性 设备的安全性 监理的监管性 好的施工质量是设备运行稳定的基础 将优化前移 从源头抓起 更能确保优化成效 覆盖优化 根据WLAN网络覆盖环境是否开阔无阻隔 以及用户是否密集的特点 可以采取相对较为典型的覆盖方式 开阔区域小功率AP覆盖 大功率AP合路覆盖 多种天线结合方式覆盖 适当增加AP 覆盖优化 对于有个别区域因为环境的影响 信号比较薄弱时 可以适当的调整AP的位置 使其可以兼顾信号薄弱区域 如果通过调整位置仍不能改善的话可以增加AP的数量来解决 除通过添加设备的方式外还可以通过更换高功率的设备 增加天线增益或添加功放等方式来提高AP的覆盖范围有消除局部信号薄弱的问题 举例 通过调整AP的位置和增大AP的数量来扩大覆盖面积 覆盖优化 举例 通过降低AP的发射功率 缩小覆盖范围 调整天线的覆盖角度 减小不同AP在相同区域的重叠覆盖面积 以减少干扰 覆盖优化 举例 当室内结构复杂或墙体对信号阻挡严重时 可以通过改变覆盖方式达到网络优化的效果 例如把室外覆盖改为室内覆盖 功分器 AP WLAN室内分布系统 WLAN天线 WLAN天线 WLAN天线 WLAN天线 功分器 功分器 功分器 功分器 容量优化 频率优化 频率优化手段主要有利用AC的自动分配信道 以方便后期的维护 对于用户密集的宿舍区 经过大量的测试 手动规划AP的信道的 尽可能的降低干扰 合理控制每台AP的发射功率 减少邻层干扰 提高通信质量 对两个AP覆盖重叠区域利用定向天线降低相邻间同频信号干扰 在WLAN实际规划过程中 由于各个AP覆盖范围不同 肯定存在同一个地方有多个AP无线信号 由于WLAN可用频段只有1 6和11三个 因此规划好频率是非常重要的一环 WLAN频率规划时 1 6 11信道交叉使用 避免产生同 邻频干扰 各AP覆盖区域形成间隔保护 频率规划参照模型进行 频率优化 相邻的AP应尽量避免使用同一个频点 如右上图所示 同一个区域相同频率覆盖的AP数量建议不超过3个 由于无线信号的传播是3维球形 在同一建筑物内部署多个AP时 可以采用右下图所示方式进行频率规划 避免干扰若CH1 CH6和CH11频点均被占用 则选择干扰程度最低的频点 对于频率干扰严重区域 也可根据用户终端情况使用5 8GHz频段 采用定向天线或智能天线降低干扰 天线设置应避免主瓣对准干扰源 充分利用天然隔断来降低干扰 如建筑物 墙体 地板等 有效降低AP的发射功率 控制覆盖范围 其他 负载均衡优化 在有些场所 存在AP之间用户负载极不均衡的现象 比如 相邻的2个AP 1个携带20个用户 另1个仅携带3个用户 这种情况下 可以考虑根据用户配置 进行AP间的负载均衡 将部分用户合理的引导到负担轻的AP上 另外 除了AP间的负载均衡外 还可以进行信道 频段之间的用户分担 对于用户密度非常高的场所 建议使用双频AP 通过频段分担用户 其他 限速及端口隔离优化 无线与有线通讯最大的区别是空口稳定性差 容易受到各种因素的影响 正是这一点 也注定了AP与station之间的速率是动态调整的 无线用户间实施二层隔离 减少空口的广播报文发送 实施智能带宽限速 在用户数比较多用户应用多样的情况下 限制每个用户最多可以占用的带宽 从而避免过多影响他人 WLAN网络中存在大量广播报文 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 大量减少WLAN网络内部的广播流量 提高WLAN网络的整体性能 调整Beacon帧的发送时间 减少管理报文的发送数量关闭低速率应用 协议上管理帧采用最低速率发送 提高管理帧的发送效率 可关闭网络应用的某些端口 例如BT等 以免网络资源被某些用户耗尽 WLAN网络优化过程 WLAN网络优化案例 WLAN网络优化概述 典型场景优化分析 WLAN网络典型场景分类 WLAN网络现阶段主要建设在用户密集 速率需求高的局部热点区域 重点覆盖建筑物室内 根据覆盖环境和规模的不同 可以将覆盖场景大致分为高校场景和非高校场景 具体分类及典型应用如下表所示 WLAN网络典型场景分类 根据WLAN网络场景的环境结构及用户需求情况不同 各种不同的场景类型有着各自的特点 在WLAN网络组网建设和优化中关注侧重点也有所区分 WLAN网络典型场景分类 根据WLAN网络场景的环境结构及用户需求情况不同 各种不同的场景类型有着各自的特点 在WLAN网络组网建设和优化中关注侧重点也有所区分 高校典型场景案例 校园网络建设主要考虑学生宿舍 教学楼 图书馆 对于教学楼网络优化考虑以覆盖为主 容量为辅 高校校园的宿舍区 图书馆对容量有较高要求 网络优化考虑容量为主 同时考虑容量需求 WLAN接入系统优化工作要充分利用公司已有的室内分布系统合路建设WLAN网络 原则上要求采用室内分布合路方式建设WLAN网络 建议尽量考虑三网合路 其技术思路是将WLAN TD的无线射频信号通过合路器馈入GSM小区覆盖系统 各频段信号共用天馈进行覆盖 天馈系统为无源器件 由1 2 射频馈线 耦合器 功放器 吸顶天线等组成 该系统要满足实现多网 如GSM 3G WLAN 频段要求 通过合路单元 多频合路器 实现射频信号共用天馈传输系统 以高校宿舍楼为例 单边宿舍建筑机构 双边宿舍建筑结构 高校典型场景案例 单边宿舍 整体优化思路 AP设备选择选择室内型大功率AP 射频天线接口输出功率500mW 2 4GHz频段 频点选用1 6 11频点 选择天线类型宽频定向吸顶天线 频段为800 2500MHz 为增益为7dBi 波瓣角度为90 80 垂直极化 覆盖的距离采用宽频定向吸顶天线 波瓣角度为90 80 天线 水平横向覆盖距离为 2 D 垂直高度为 4 9 D D为建筑物到AP的距离 天线安装方式宽频吸顶天线固定在楼房天花板上 圆顶朝下 定向天线的指向为宿舍大门方向 可以对宿舍房间进行覆盖 水平方向覆盖在学生宿舍走廊天花板下放置宽频定向吸顶天线 可以覆盖周围90 范围内 在距离天线8米位置处 定向吸顶天线水平横向覆盖距离为8 12米 覆盖范围为2个宿舍的宽度 高校典型场景案例 单边宿舍 容量优化 覆盖5760m2面积的学生宿舍楼房 6层楼房 需要6个AP 每层布放1台 30个天线 以每个802 11g单个AP的最大吞吐量18Mb s计算 学生宿舍楼房能提供系统带宽大于108Mb s 按每台AP同时接入20个用户计算 6个AP无线网络支持的并发用户120户 可以满足50 学生同时上网的需求 覆盖优化 AP设备放置在弱电井中 和TD SCDMA GSM信号合路 经过耦合器到吸顶天线 WALN无线网络信号通过定向吸顶天线进行覆盖 建议每个天线覆盖两个宿舍 学生在宿舍楼内可以无线上网 采用定向吸顶天线可以有效减少信号泄露 并增强室内信号覆盖 事宜用在单边宿舍 高校典型场景案例 单边宿舍 每层公用一个AP 把AP放置在层楼的弱电井内 为了增加覆盖效果 建议采用500mW大功率的室内型AP 要求每个天线接口的等效全向辐射功率EIRP 10dBm AP设备的频点选用1 6 11信道 高校典型场景案例 双边宿舍 整体优化思路 对于双边宿舍建议网络采用分布系统合路方式建设 在学生宿舍走廊天花板下放置宽频吸顶天线 可以覆盖周围360 范围内 根据具体的房屋结构 天线间距建议在8 12米左右 固定在两个宿舍中间 可以覆盖到周围4宿舍范围内 高校典型场景案例 双边宿舍 容量优化 20个宿舍 每个宿舍4个学生 每层80个学生共6层 即该楼有480个学生 按每台AP同时接入20个用户计算 每层安装2台AP 无线网络支持的并发用户240户 学校学生宿舍大楼的学生人数为480个 可以同时满足一半学生上网需求 在很多楼宇建设中 仅考虑AP的容量是不够的 需要考虑传输容量 避免因传输原因造成容量瓶颈 覆盖优化 AP设备放置在弱电井中 和TD SCDMA GSM信号合路 经过耦合器到吸顶天线 图6为某高校宿舍 该宿舍为双层宿舍 即分为里外两间 进门后有一个独立的客厅 WLAN覆盖宿舍必须要穿过两堵水泥墙 信号衰减较大 原本采用全向吸顶天线进行覆盖 窗边的电平值在 80dBm左右 很难完全覆盖 后采用定向板状天线替换全向天线 增加深度覆盖能力 整改后的电平值较之前提高了10dBm左右 满足覆盖要求 在每层楼的弱电井放置室内分布型AP 为了增加覆盖效果 建议采用500mW大功率的室内型AP 每天天线接口的等效全向辐射功率EIRP 10dBm 高校典型场景案例 双边宿舍 非高校典型场景案例 会议室 会展中心 会议室 会展中心场景的网络特点是用户密度高 并发在线用户数大 突发流量大 对网络的质量的要求较高 由于其覆盖区域地理环境的开阔性 这有利于WLAN网络的覆盖 由于热点地区的区域中有很多用户 一个AP的11Mbps 54Mbps的带宽容量不能满足用户应用需求 将6个AP同时放在这个热点地区的区域中 全部开启802 11a模式 其中还有三开启802 11b g