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WLAN网规网优

无线环境的WLAN网规网优

一、    WLAN业务挑战

        WLAN无线局域网技术,已成为当今社会生产生活中不可或缺的一部分。广泛应用于酒店、大型会所、企业办公、仓储、商超等各种场景。WLAN与有线接入技术相比,具有速率高、满足高速无线上网需求、设备价格低廉、建设成本低、技术较成熟等特点。具备移动性、灵活性、可扩展性、经济性等优势。

        随着网络的发展,无线网络建设的过程中,也渐渐产生不少问题,对无线的使用者和建设者带来许多困扰。

  • 问题一:无线鼠标、蓝牙等2.4G终端大量产生,信道冲突,对无线网络产生严重干扰。

  • 问题二:多用户使用时,网速慢

  • 问题三:商场、车站、大型会堂等高密环境下接入终端量大,无线体验效果差

  • 问题四:部分场景使用AP穿墙覆盖,信号弱         

二、    问题分析与解决方案

1. 问题描述:无线鼠标、蓝牙等2.4G终端大量产生,信道冲突,对无线网络产生严重干扰。

问题分析:

随着越来越多的公司生产使用2.4GHz频段的产品,设计人员必须处理来自其他信源的更多信号。管理免许可频段的规定表明,您的设备必须考虑干扰问题。

设计人员如何使处于这种苛刻条件下的2.4GHz解决方案获得最大性能呢?产品往往在受控的实验室环境下工作得很好,但在现场却会由于受到其它2.4GHz解决方案的影响而使性能显著下降。

究其原因,是因为2.4GHz可用信道较少。在我国,规定可用的2.4GHz信道为1至13,每个信道20MHz,相邻信道有15MHz的重叠区域。当同一覆盖区域有重合的信道时,就会产生信道干扰,从而影响无线传输效果。

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解决方案:

为解决此问题,我们可以从以下几个方面着手:

       第一:在进行无线项目实施前,首先对覆盖区域进行无线工勘。工勘的目的旨在调查可能存在的无线外部干扰源,统计其使用的信道和干扰源数量,以便更好的指导我方无线点位的网规。

       第二:对于无线局域网,为了避免信号干扰,相邻AP只能工作在非重叠信道上。这里我们常用的是1/6/11这三个完全不重叠的信道。如果覆盖点位需要十分密集,可以考虑1/5/9/13次优的信道规划方案。

       第三:在网规无线点位时,要尽量保证同一覆盖区域不超过3个AP布放,且要考虑到同层和垂直立体环境下的干扰。一般来说,室内AP无遮挡情况下有效覆盖范围是15到20米,建议AP无遮挡间隔为15米左右。

       第四:无线部署完成后,需要我们全局进行信道和功率的最高敏感度调优,个别特殊地点,尝试固定信道避免干扰。

2. 问题描述:多用户使用时,网速慢

问题分析:

我们经常在搭建完无线网络后,很多客户反映在上班高峰期,或敞开式集中办公区网速慢。这里主要原因是:无线传输采用CSMA/CA载波侦听多址访问,冲突避免技术。这一技术决定了无线环境下,同一信道同一时刻,仅允许单一终端进行通信。当有两个用户使用无线时,带宽的的分配并不是二分之一平分,多用户间的竞争机制会消耗一定的带宽,且用户越多,竞争消耗越大,网络质量越差。另一个原因就是无线侧仅支持半双工。相比较有线接入的全双工传输,加上多用户间的竞争消耗,导致了WLAN在多用户使用时,网速慢、质量差。

解决方案:

此类场景解决方案如下:

第一:在存在密集人员的覆盖区域,需要考虑的是无线终端数,而不是人员数。一个人也许有两个或者更多的无线终端。

第二:在这种场景,覆盖范围已经不是问题,而要考虑无线接入用户数的质量保证。我们可以考虑适当增加AP数量,并调低AP功率来减少增加AP带来的AP间信道干扰。

第三:条件允许下,可以做IP限速,避免单用户下载占用大量带宽,影响其他无线用户的上网体验。对重要业务数据,可做QOS保障。

3.问题描述:商场、车站、大型会堂等高密环境下接入终端量大,无线体验效果差

问题分析:

在商场、车站、大型会堂等高密场所,存在人流量大,接入终端多的问题。这种情况可能会导致用户无法关联无线,或关联无线后上网极慢,体验效果差。这里涉及到每AP接入用户数的问题。很多AP产品宣传可同时在线用户可达200或更多,而实际上我们会发现远远达不到这个值。这里有几点误区:首先每AP用户数和每射频用户数是不同的概念。官方的数据可能是说全部射频下的在线用户数(一般AP支持双射频或三射频);其次官方数据一般是建立在实验环境下的理论最高值。

而实际环境下的条件呢?我们的无线环境可能充斥着多AP的信道干扰,和多用户的传输速率降低。而且在车站、会堂等地方屋顶较高,AP布放不合适,可能会造成AP距使用点距离过长。我们都知道2.4GHz的覆盖范围要比5GHz的覆盖范围要广。这就意味着我们的使用者很有可能因为距离过远而享受不到5GHz频段,而2.4GHz频段的环境又极其恶劣,从而造成无线体验效果差。

解决方案:

对于高密环境下的无线覆盖,我们可以从以下几个方面考虑:

       第一:根据项目经验,普遍一个AP单射频下的有效在线用户数为20到40个。这里的用户数为无线终端。一个使用者可能会有多个无线终端。以一个AP支持2.4GHz和5GHz双射频的情况,可支持60到80个无线终端分布2个射频。在普通环境下,在15到20米半径的覆盖范围内,达到这个数量几乎不存在。但在高密环境下情况完全不同。如车站候车时的会存在大量使用者。而为了满足这个激增的用户量,我们势必需要增加AP数量。增加AP数量就会带来的信道冲突的问题。这是一个矛盾的存在。所以在高密环境下部署AP时,我们建议放弃普通室内全向AP,而使用定向AP。

       以定向AP采用30度角定向天线为例,其覆盖范围大致是一个30度的锥形区域。相较全向AP来说,覆盖范围更广。这就支撑我们可能采用挂墙两侧交叉互打信号的方式进行无线覆盖。解决了全向AP挂墙覆盖不到位,挂顶距离远的问题。且交叉互打信号,重合覆盖区域最小化,也能极大减少AP之间的干扰。

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       第二:开启5G优先接入。5G优先接入是指对于双频AP(AP同时支持2.4G和5G射频),如果STA也同时支持5G和2.4G的功能,则AP控制STA优先接入5G。开启AP的5G优先功能,使得支持5G的无线终端可以关联到5G射频,避开2.4G恶劣环境,减轻2.4G射频压力。实现5G优先接入功能的AP的两个频段必须使用相同的SSID和安全策略。

       第三:限制弱信号用户接入及强制弱信号用户下线。由于无线传输的信道竞争机制,弱信号的用户会占用更多的信道资源,严重影响其他正常用户上网体验。所以建议配置限制弱信号用户接入及强制弱信号用户下线功能,一般我们建议配置拒绝信号强度低于65dBm的STA接入。具体参数可根据现场环境调整。

       第四:调整DHCP地址池大小和租期。一般设备DHCP的默认IP地址租期是24小时,如果我们不做租期设置,这个配置在常规网络环境下是没有问题的。但在车站等这样人员流动频繁的场所就出现弊端了。由于DHCP机制,IP地址需要在租期满后才会释放。如果一个客户端进入WLAN范围使用网络10分钟后离开网络范围,他的地址会在1天的时间后才会释放。大量的人员流动就会造成有效在线终端不多,但地址池被大量消耗。所以,我们建议在人员流动的高密场所,要尽可能考虑地址池的预留,并修改DHCP租期。一般建议租期设置为20到40分钟。可根据实际情况定义。

1. 问题描述:部分场景使用AP穿墙覆盖,信号弱

问题分析:

在无线网络的项目实施中,我们经常遇到各种复杂的覆盖环境。其中大部分场景避免不了AP穿墙或其他障碍物覆盖。无线的无死角覆盖和无线建设的成本控制一直是我们项目实施中需要权衡的点。首先,我们了解一下根据项目经验,障碍物对无线的传输损耗:

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由上图我们可以看到,玻璃窗、木门等障碍物衰减较小,而砖墙、混凝土、金属等对无线的衰减损耗是很大的。所以在穿透玻璃隔断等衰减小的环境,我们部署AP不易太密集,要多考虑AP之间的干扰;而在实心砖墙、电梯等覆盖区域,则要考虑信号的衰减。

一般测试,在AP接入点正下方(3米内)无线信号可达-25dBm至-30dBm,而良好无线网络体验一般是-25dBm至-65dBm之间。超过这个值,无线质量将越来越差。不同的业务对无线信号强度的要求也不同。比如普通的浏览网页、微信消息等,可能在-75dBm甚至-80dBm依然可用,但视频、语音等业务在此强度下已明显不能正常使用。不同质量的无线终端在同信号强度下的使用也有些许差别。所以在穿砖墙覆盖的场景下,信号衰减25dB后,如果AP摆放不合适,极有可能超过-65dBm,造成网络质量差。

解决方案:

对于穿墙覆盖场景,需注意以下几点:

第一:穿墙覆盖,大多是在客户希望在楼道部署AP,覆盖楼道两侧房间情况下。根据我们以往的项目经验,楼道覆盖室内的方案是十分不可取的。首先,由于楼道两侧房间不一定格局完全对称,楼道AP选点难以找到合适位置。其次,AP覆盖2个房间,只能增加AP达到覆盖要求,但会造成信道干扰;单AP覆盖多个房间,又会导致斜角度穿墙,更加增大衰减,房间内信号质量难以保证。像酒店、医院等场景,房间门口会设立卫生间,墙体数量增多,更加加大的楼道AP覆盖难度。

对于走廊试建筑结构的覆盖场景,我们还是建议AP入室覆盖。单个AP覆盖相邻的房间,保证最多只穿透一面墙进行覆盖,以保证无线质量。虽然入室部署会增加一定的AP数量和成本,但是能极大提高客户的上网体验和后期项目验收和运维。

第二:在建筑结构复杂的无线覆盖项目,要多在AP安装前进行实地工勘。有条件的情况下,最好做AP信号穿透测试,以保证网规效果与实际效果的吻合度。

第三:有些局点,采用的门体结构,可能是含金属或其他高屏蔽效果的材质。我们要额外注意,这种场景下采用穿墙覆盖可能比穿门覆盖效果更好。

第四:AP选点时,要多考虑AP位置与使用区域的直线距离内的穿透衰减,而不是考虑空间覆盖。比如,房间内有办公桌的区域才是目标覆盖区域,房间的其他空间则是次要覆盖区域。AP穿墙覆盖时要考虑位置和角度。角度不合适将导致斜穿障碍物,增加穿墙损耗。

一、项目案例

XX医院WLAN网络建设解决方案 

         随着医院网络信息化的普及,以及无线技术的大力发展,在医疗行业各种无线终端迅速普及,比如PDA移动医护终端、Wifi无线电话、无线平板电脑、无线条码扫描枪、WiFi RFID标签等,医护人员越来越要求尽可能方便、快速、移动式的使用网络,通过移动终端便捷地在病区进行移动查房、移动护理、输液管理、病区订餐、心电数据回传等。医疗人员可以大大节省时间、提高工作效率和工作准确度,还可以改进工作流程、完善管理考核。       

本项目医院无线网络建设拓扑如下:

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方案介绍: 

一、本方案无线规划AP入室部署,覆盖所有病房,保障医护人员查房等业务使用。在楼道内辅以个别AP点位进行信号补充,保障医护人员同层移动无线漫游。

二、无线SSID分病区分层规划,避免医护人员关联至邻层信号,影响业务使用。启用无线WPA/WPA2安全认证及portal准入认证,双层保护无线网络,有效阻止非法用户入侵。

三、AC无线控制器采用旁挂组网,做AP业务控制和管理,业务网关设于核心交换机,采用直接转发方式,保证业务数据的高速转发。

四、使能CAPWAP断链业务保持功能,在CAPWAP链路中断后,AP能够继续提供数据业务,保证直接转发方式下STA的数据业务不中断,减小断链对用户造成的损失,提高了用户业务的可靠性。

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CAPWAP断链业务保持只是针对已在线的用户生效,针对新用户,可使能CAPWAP断链后AP允许新用户接入功能,在CAPWAP链路中断后,AP能够继续允许新用户上线,继续访问CAPWAP未中断前的所有网络资源。当CAPWAP链路恢复后,AP将所有在链路中断期间上线的STA强制下线让STA重新与该AP进行关联,并通过日志上报所有的STA信息。



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