高校WLAN優(yōu)化方案研究

闕鋆淑，謝 葳，黃幫明

（1.重慶郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院，重慶400065;2.中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司重慶分公司，重慶 401147）

無線局域網(wǎng)（Wireless Local Area Network，WLAN）采用射頻技術(shù)構(gòu)成局域網(wǎng)絡(luò)，是一種便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它的出現(xiàn)很好地滿足了人們?cè)诓煌瑘鼍跋聦?duì)高速通信服務(wù)個(gè)性化的需求［1］。無線校園網(wǎng)是運(yùn)營商WLAN發(fā)展的重點(diǎn)，做好校園無線局域網(wǎng)的規(guī)劃與優(yōu)化具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 WLAN概述

WLAN是指利用無線通信技術(shù)在一定的局部范圍內(nèi)建立的網(wǎng)絡(luò)，在空中傳輸數(shù)據(jù)、語音和視頻信號(hào)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，IEEE 802.11x標(biāo)準(zhǔn)是現(xiàn)在WLAN的主流標(biāo)準(zhǔn)［2］。

1.1 WLAN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

WLAN網(wǎng)絡(luò)從下往上的主要設(shè)備有AP、POE交換機(jī)、ONU、OLT等，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

1.2 WLAN的使用頻率

WLAN IEEE 802.11b/g工作在2.4 GHz頻段，頻率范圍為2.400 0～2.483 5 GHz，共劃分為13個(gè)子信道，每個(gè)子信道帶寬為22 MHz。為了避免干擾，通常使用的只有1，6，11 這3 個(gè)信道［3］。

1.3 高校WLAN的優(yōu)化指標(biāo)

在高校宿舍等用戶密集區(qū)域，接收信號(hào)強(qiáng)度不小于-70 dBm;會(huì)議室、茶餐廳等開闊區(qū)域邊緣接收信號(hào)強(qiáng)度不小于-75 dBm。在設(shè)計(jì)目標(biāo)覆蓋區(qū)域，用戶終端無線網(wǎng)卡接收到的信噪比（SNR）大于20 dB［4］。

圖1WLAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

2 幾種重要的WLAN優(yōu)化方案

針對(duì)目前已經(jīng)測試及優(yōu)化完成的所有高校，總結(jié)出以下4個(gè)比較重要的優(yōu)化方案。

2.1 頻點(diǎn)規(guī)劃

在校園實(shí)際工程部署中，常常通過增加AP個(gè)數(shù)來緩解容量問題，這種做法在一定程度上提高了可用用戶接入數(shù)，但是也大大提升了同一信道覆蓋重疊的現(xiàn)象［5］。為了盡可能減小AP在同一頻點(diǎn)的干擾，可以采用以下方案進(jìn)行優(yōu)化:

1）若每層樓的AP個(gè)數(shù)不大于3個(gè)，則將它們的信道分別調(diào)整為1，6，11中的1個(gè);

2）若每層樓的AP個(gè)數(shù)大于等于4個(gè)，則根據(jù)它們信號(hào)強(qiáng)度的覆蓋范圍，將各AP間重合面積大的調(diào)整為不同頻點(diǎn)，將重合面積小的調(diào)整為相同頻點(diǎn)，力求干擾達(dá)到最小;

3）樓層間的AP也要進(jìn)行考慮，上下樓層處于同一位置的2個(gè)AP應(yīng)調(diào)整為不同的頻點(diǎn)。

2.2 功率調(diào)整

功率調(diào)整具體為:

1）用于室內(nèi)放裝模式時(shí)，天線接口處的輸出功率不大于20 dBm;

2）用于室內(nèi)分布系統(tǒng)時(shí)，天線接口處的輸出功率不大于20 dBm，射頻輸出等效全向輻射功率不大于27 dBm;

3）用于室外覆蓋時(shí)，射頻輸出等效全向輻射功率不大于27 dBm;

4）發(fā)射功率支持遠(yuǎn)程調(diào)整，分別為最大功率的1/2，1/4，1/8。當(dāng)上下樓層能夠接收到本層某個(gè)AP信號(hào)，且強(qiáng)度較強(qiáng)時(shí)，在不影響本層使用的前提下，可以對(duì)其功率進(jìn)行調(diào)整。

2.3 更換天線

根據(jù)天線的覆蓋方式，可將天線分為全向天線和定向天線2種。應(yīng)根據(jù)樓棟的實(shí)際情況選擇天線類型。

1）若樓棟是一字型，或類似的簡單結(jié)構(gòu)，則使用全向天線;

2）若樓房是圓弧型，信號(hào)會(huì)輻射到各處，在本樓房內(nèi)相互干擾，則根據(jù)實(shí)際情況使用定向天線。

2.4 對(duì)室內(nèi)分布系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整

如果AP發(fā)射功率已經(jīng)處于最大值，還不能滿足信號(hào)強(qiáng)度的要求，那就需要移動(dòng)AP（直放型）或者天線的放置位置，使AP或天線的覆蓋范圍達(dá)到要求。或根據(jù)用戶密集程度，對(duì)AP進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑鰷p。對(duì)于室內(nèi)分布型系統(tǒng)，建議使合路末端更靠近用戶終端，用以增加用戶終端的接收?qǐng)鰪?qiáng)［6］。

3 對(duì)某高校12舍進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)及分析

某高校12舍環(huán)境特殊，情況復(fù)雜，存在弧形區(qū)域，中央空地?zé)o遮擋。圓弧處AP信號(hào)極易穿過中央空地，輻射到對(duì)面寢室，造成干擾。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 12舍環(huán)境示意圖

3.1 問題匯總

在該高校12舍安裝好WLAN系統(tǒng)后，通過收集及分析同學(xué)們所反映的具體情況，主要發(fā)現(xiàn)了以下幾個(gè)主要問題:無法獲取IP地;Portal頁面打不開，速度慢;經(jīng)常掉線。導(dǎo)致這些問題的主要原因?yàn)榈刂烦氐娜萘坎粔虼螅蓴_嚴(yán)重，所在區(qū)域信號(hào)強(qiáng)度偏低，AP負(fù)荷不均衡等。

通過現(xiàn)場排查及測試，對(duì)2樓掃描得到的AP個(gè)數(shù)及信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行了整理，其AP數(shù)量多達(dá)197個(gè)，其中信號(hào)強(qiáng)度在-45 dBm以上的達(dá)64個(gè)，占總數(shù)的1/3，情況非常復(fù)雜。具體數(shù)據(jù)見圖3。

圖3 12舍2樓AP個(gè)數(shù)及強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)

以2-16寢室為例，室內(nèi)AP數(shù)量較多，信號(hào)強(qiáng)于-65 dBm的約占1/3。每信道AP數(shù)量過多，多個(gè)AP間出現(xiàn)RF重疊和相互干擾現(xiàn)象。通過專業(yè)軟件的分析得到:信道1里的包錯(cuò)誤率為30%，已超過警報(bào)臨界值20%;WLAN 802.11管理幀的WLAN帶寬利用率目前是14%（信道1），已超過警報(bào)臨界值10%。

3.2 優(yōu)化方案及效果

具體優(yōu)化方案及效果如表1所示。優(yōu)化前后設(shè)計(jì)圖對(duì)比如圖4所示。

表1 優(yōu)化方案及效果

3.3 優(yōu)化前后對(duì)比

3.3.1 業(yè)務(wù)測試結(jié)果

業(yè)務(wù)測試結(jié)果如表2所示。

表2 業(yè)務(wù)測試前后對(duì)比

從任意選取的3個(gè)寢室下載QQ的速度來看，優(yōu)化后比優(yōu)化前的下載速率有了大幅度提升，優(yōu)化效果明顯。

3.3.2 業(yè)務(wù)測試結(jié)果

選取12舍3樓進(jìn)行優(yōu)化前后信號(hào)強(qiáng)度及信噪比對(duì)比，結(jié)果如圖5、圖6所示。

就信號(hào)強(qiáng)度來說，優(yōu)化前強(qiáng)度在-30 dBm以上的區(qū)域占80%，但優(yōu)化后明顯提升到了92%;再來看信噪比，優(yōu)化前70 dB以上的區(qū)域占83%，但優(yōu)化后上升為95%。

通過對(duì)優(yōu)化措施的實(shí)施及后續(xù)一系列的測試，結(jié)果表明，本次優(yōu)化效果非常明顯，信號(hào)覆蓋范圍擴(kuò)大、強(qiáng)度及信噪比增強(qiáng)、下載速率提升。

4 總結(jié)

總之，WLAN的優(yōu)化是個(gè)非常重要的工作，在優(yōu)化前需要找出主要問題所在，結(jié)合地理?xiàng)l件等方面的因素進(jìn)行綜合考慮，具體問題具體分析，只有這樣才能提出較為完善的優(yōu)化方案。優(yōu)化過程可以分階段來完成，第一階段通過全局基礎(chǔ)參數(shù)調(diào)整，優(yōu)化無線側(cè)接入;第二階段通過個(gè)別AP參數(shù)調(diào)整，進(jìn)行覆蓋干擾控制及負(fù)載均衡。優(yōu)化結(jié)束后，通過測試對(duì)不滿足要求的地方進(jìn)行再優(yōu)化。只有不斷地從中吸取經(jīng)驗(yàn)，才能做出更好的優(yōu)化方案。

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