wlan网络优化手册

福建福诺通信技术有限公司WLAN网络优化手册（初稿）福建福诺通信技术有限公司2011.02前 言本手册遵循IEEE WLAN相关标准以及我国WLAN相关行业标准要求，根据中国移动在福建省热点地区开展WLAN业务的实际需要而制定。本手册基于前期WLAN专项优化经验积累，对WLAN专项优化的经验进行总结。本规范由福建福诺移动通信有限公司组织编写。主编单位： 福建福诺移动通信技术有限公司编制： 审核： 批准： 文件修改控制修改日期修改人审核人批准人修改页码及条款目录 目录第一章总则4第二章WLAN无线网络优化方案61.调整信道62.调整天线角度73.调整AP发射功率74.调整beacon帧发送时间75.关闭低速率86.用户限速87.二层隔离98.PC电源管理属性99.调整AP发送报文的重传次数9第三章LAN的优化初步方案91.网络层的优化：移动IP92.MAC层的优化：802.11E10第四章WLAN无线常见问题优化建议101.弱覆盖专题102.信道干扰专题113.网络容量专题11第五章现场快速定位FAQ121.无法Association指定的AP122.可以association指定AP，无法打开认证页面123.认证速度非常慢134.认证通过了，但无法打开网页135.打开网页慢14第六章总结14第一章 总则本手册规定了基于802.11a/b/g/n协议的WLAN热点现场测试优化及诸多细节，提出了WLAN热点优化的方法与优化策略，以及对根据问题表征进行故障判断的通用模板。本规范适用于中移动部署在公共热点地区的WLAN热点现场测试，涵盖的WLAN热点覆盖方式有室内放装、室内分布、室外覆盖等。用于高校与社会热点的WLAN网络类型均可参照本手册进行现场测试优化。规范性引入文件：GB15629.11无线局域网鉴别与保密基础结构（WAPI）YD/T 965-1998电信终端设备的安全要求和试验方法YD/T 1312.2-2004无线通信设备电磁兼容性要求和测量方法第二部分：宽带无线电设备IEEE 802.11,1999 Edition (ISO/IEC 8802-11:1999)信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第11部分：无线局域网媒质接入控制层（MAC）和物理层IEEE 802.11e-2005MAC层QoS增强RFC0791互联网协议（IP）RFC0826以太网地址解析协议（ARP）RFC2131动态主机配置协议（DHCP）RFC2132DHCP选项及BOOTP供应商扩展RFC2516以太网上传送PPP协议（PPPoE）RFC2663IP Network Address Translator (NAT) Terminology and ConsiderationsRFC3022传统IP网络地址转换缩略语ACLAccess Control List访问控制列表ACSAuto-Configuration Server自动配置服务器AssociationAssociation协联BeaconsBeacons frame广播帧CPECustomer Premises Equipment 用户终端设备CRCCyclic Redundancy Check循环冗余校验DisassociationDisassociation断开协联DNSDomain Name System域名系统HTMLHyper Text Markup Language超文本标记语言HTTPHyper Text Transfer Protocol超文本传输协议IPInternet Protocol网络协议I/OInput/Output输入/输出LANLocal Area Network局域网MACMedia Access Control媒体访问控制层MGCPMedia Gateway Control Protocol媒体网关控制协议NMSNetwork Management System网络管理系统ReassociationReassociation重新协联TCPTransmission Control Protocol传输控制协议VPNVirtual Private Network虚拟专用网VCVirtual Circuit虚电路VoIPVoice over IP基于IP的语音WLANWireless Local Area Network无线局域网WANWide Area Network广域网第二章 WLAN无线网络优化方案 本章针对WLAN无线网络AP侧提出一些常用的优化方案。将在后面的现场测试优化中不断完善形成手册。1. 调整信道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。如下图，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。但在信道设置时要考虑三维空间的信号干扰，如左下图。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. 调整天线角度AP 选配不同的天线覆盖的角度是不一样的，在设备的工程安装过程中，由于天线的角度的偏差可能产生一些盲点和同频干扰，适当的微调一下天线的角度可以改善信号质量和减少同频干扰。3. 调整AP发射功率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。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）。4. 调整beacon帧发送时间默认情况下每一个AP 每100ms 就会发送一个Beacon 信标报文，这个报文通告WLAN网络服务，同时和无线网卡进行信息同步。Beacon 报文通常使用最小速率进行发送，而且优先级比较高，所以考虑将Beacon 发送的时间间隔从100ms 调整到160ms，这样可以有效降低空口的消耗，对整个大楼WLAN 网络应用会有一定得帮助。5. 关闭低速率无线WLAN 网络中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（例如11g 支持1、2、5.5、11、6、9、12、18、24、36、48、54Mbps），实际无线网卡或者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 可以达到速率主要指所有的报文采用54M 速率进行发送的情况，而且是指的一个空口信道的能力。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，所以会消耗一定得空口资源。在大楼网络中信号传输的距离不是问题，所以考虑将1、2、6和9Mbps 速率禁用，这样整体上减少广播报文和管理报文对空口资源的占用。6. 用户限速大楼网络访问公网的带宽已经超过了空口信道的传输能力，如果有个别的无线用户通过WLAN 使用网络工具下载文件，可能可以达到非常大的流量，进而直接耗尽了当前空间媒质，造成了其他无线用户访问网络慢、ping 抖动丢包等问题。为了大楼WLAN 网络后续稳定运行，可以AC 控制器上对无线用户执行限速操作，可以控制每一个用户最大使用的带宽为512Kbps。这样在一个信道空间中可以支持10 个左右的下载操作。使用该功能可以适当的控制突发性大流量对无线网络中的其他用户的影响，有助于网络的稳定和维护。以H3C设备为例，配置如下图：7. 二层隔离该特性可以在AC 上控制无线用户只能访问网关设备，而不能互相之间访问。这样可以大量减少了整个大楼内部的无线网络的广播流量，提高大楼WLAN 网络的整体性能。每一个来自无线客户端的广播、组播报文都会向所有由用户的AP 上广播一份，而且在空间媒质中发送广播报文的时候通常会使用最低速率发送广播报文，所以当广播报文比较多时候，会占用较多的空间带宽，从而在一定程度上影响到整个大楼的网络应用。8. PC电源管理属性通常PC 的无线网卡默认的电源管理属性是省电模式，此时有可能会造成当PC 离AP的距离较远时，无线网卡由于发射功率过低而导致回传数据包丢弃或重传，因此禁用PC 的省电模式，采用最大功耗，可以提高PC 的发送功率，提高无线网络质量。9. 调整AP发送报文的重传次数无线WLAN 协议物理层在设计的时候已经考虑到了干扰和冲突的影响，所以设计了物理重传功能，也就是当一个设备发送一个报文如果没有收到目的设备的回复ACK，该设备会硬件进行重传，如果重传次数达到最大次数，该报文会被丢弃。当然，如果报文一次发送就成功，就不会进行重传了。默认情况下，AP 设备的重传次数为5 次，可以考虑修改为8 次，会增加在网络环境异常的情况下报文的发送成功概率。但是这个调整只会提高AP 的发送成功概率，对网卡的发送机制没有办法进行控制，也就是对于从网卡到AP 方向因为环境问题造成的偶尔丢包没有太大改善。第三章 LAN的优化初步方案本章针对计算机局域网（802.3协议）提出一些初步的优化与测试建议，将在后面的现场测试优化中不断完善形成手册。1. 网络层的优化：移动IP由于Internet使用域名来转换成IP，一个发给一个地址的分组总是路由到同一个地方，因此IP地址是与网络的位置相对应的，传统的IP连接方式不经受任何IP地址的变化，移动IP的引入解决了WLAN跨IP子网漫游的问题，是网络层的优化方案。可以把移动IP归结为一句话：如果用记可以凭借一个IP进行不间断的跨网漫游，就是移动IP。802.11无线局域网只规定了MAC层和物理层。为了保证移动站在扩展服务区之间的漫游，需要在其MAC层之上引入MOBILE IP技术。为了实现移动IP，无线局域网要解决一些技术问题：IP地址分配：用户将获得唯一的IP地址，如同使用移动电话时有一个唯一号码。应用透明性：无论上层应用采用何种上层协议都感觉不到移动的影响，这要求无缝移动性在IP层的实现。也就是说，我们在不同地点测试时不需要将测试设备进行下线认证，而进行继续测试，同时不会影响测试效果。这样可心提高测试效率。2. MAC层的优化：802.11E 随着用户的增多，有线网络中提出的业务要求，如视频，语音等适时业务在WLAN中也将得到满足。这些实时业务要求WLAN的MAC层能够提供可靠的分母传输，传输时延低且抖动小。为此，IEEE802.11工作组的媒体访问控制改进任务组着手对目前802.11MAC进行改进，使其可以支持具有QOS要求的应用。我们通过对PING，WEB认证，FTP上传、下载，HTTP网页浏览进行优先级设置，通过设置不同协议的优先级位，源地址和目标地址等，网络通过这些信息来进行报文的分类、流量整形、流量监管和队列调度。第四章 WLAN无线常见问题优化建议 本章针对前期WLAN专项测试优化中碰到的一些常见问题，提出一些初步的优化与测试建议，将在后面的现场测试优化中不断完善形成手册。1. 弱覆盖专题发生场景：多发生在复杂建筑结构、空间相对封闭的场景中。采用室分系统合路覆盖方式易产生弱覆盖。原因分析：对2.4G无线链路预算不足。设计未考虑客观障碍物的存在。解决建议： 已建成站点：在弱覆盖区域增加室内天线，或由胖AP“补点”。今后设计站点：规范室分系统前期查勘流程与设计方案。2. 信道干扰专题发生场景：普遍存在于各种场景下的WLAN网络中。更多的为来自其他运营商AP的带内干扰，而CMCC的AP互干扰情况较少。原因分析：ISM公用频段自身决定了WLAN网络是易受干扰的网络类型。 运营商WLAN网络均规定占用1，6，11三个信道，难免信道使用重复。解决建议：对于来自CMCC自身网络的干扰，需对部分过覆盖AP降功率。 对于来自其他运营商的同频干扰，需加强覆盖以提高SIR值水平，抵消同频干扰带来的副作用。3. 网络容量专题发生场景：多存在于高校宿舍楼等用网集中的场所。有很明显的时间段。原因分析：有限的网络带宽难以应付多用户集中上网需求。网络高负荷引起AP过载，AP处理性能下降。学生用户经常使用到流媒体、P2P等占用大量带宽的网络应用，挤占了正常使用网络用户的带宽。解决建议：首先在OMC(或AC)上筛选高负荷AP。统计连接该AP产生流量较多的用户网卡MAC地址。对筛选出的用户限制带宽，可以有效降低高校下载、视频等应用对正常带宽的挤占。对于如大型场馆、会议室等用户集中用网情况，可考虑直布胖AP进行网络扩容，或者使用802.11a协议。第五章 现场快速定位FAQ本章针对WLAN网络出现概率较高的问题做了FAQ手册，测试优化人员可参考手册在现场进行快速判断与定位。1. 无法Association指定的AP表征：使用仪表连接某个AP或用WINDOWS客户端连接某个AP，在等待一段时间后，连接AP失败或在WINDOWS中显示“受限制的连接”等，均表示与AP的association出现了问题。原因：1、AP死机2、上、下行信号尤其是上行信号过弱检测办法：1、尝试冷启动AP2. 可以association指定AP，无法打开认证页面表征：可以协联上某个指定AP，但是在做WEB认证时，始终无法打开认证页面。原因：1 接收AP信号过弱，网页无法打开2 虽然协联上了AP，但没有与网关相通3 AC上联口传输中断4 Portal服务器本身出了问题检测方法：1 如果AP信号太弱，尝试更换其他AP测试，如正常打开认证页面，证实为此原因引起。2 以Windows系统为例，首先在命令行中键入ipconfig，观察对应的连接属性中是否分得了ip地址及网关，如果没有分得ip地址与网关，证明AP与AC已经中断或AP死机。如果分得了ip，继续尝试用ping命令测试与网关的连通性，如果没有连通证明AP与AC中断，如果可以连通，证明AP到AC之间的链路是通的。3 在序号2的测试做完后，证明AP与AC的链路没有问题的前提下，可以使用浏览器进行WEB认证，如果仍然没有办法打开认证界面，证明有可能是AC上联口链路中断或Portal服务器本身出了问题，此时应暂时放弃该热点的后续测试。3. 认证速度非常慢表征：打开认证页面非常慢，且不是每次都能打开页面。或者填写完用户名密码点击上线，最后却无法打开后学页面，不知道是否认证成功。原因：1 WEB认证页面打开很慢，表示接收的下行信号较差。2 在填入用户名密码后点击登录，无法打开后续页面，表示上行信号较差。3 Portal服务器与Radius服务器本身出现问题检测方法：1 更换地点测试2 排除第一种可能性后，如打开认证页面非常快，但点击登录后无法显示成功或失败页面，证明Portal服务器是好的，但Radius服务器出现认证困难，此时可暂时中止测试，等待一段时间。如打开认证界面都较为困难，可能是AC负荷过重或者Poratal服务