劉文華

摘要：在高校信息化建設(shè)的過程中，為了給師生提供無線上網(wǎng)，許多高校都采取建設(shè)室內(nèi)室外無線網(wǎng)絡(luò)的方案，但是由于原建設(shè)方案存在不足，或區(qū)域內(nèi)用戶數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)行為發(fā)生較大變化，均會導(dǎo)致無線上網(wǎng)的用戶感受下降。本文以安徽某高校為例，通過使用無線勘測軟件測試無線網(wǎng)的信號強(qiáng)度、無線信道干擾情況、無線網(wǎng)絡(luò)速度等常用測試方法，判斷無線網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定原因，通過排查無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)施設(shè)備，優(yōu)化AP位置，調(diào)整功率、調(diào)整限速、信道更改、無線用戶VLAN內(nèi)二層隔離、禁止弱信號終端接入等多種方法，實(shí)現(xiàn)了原有無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：無線網(wǎng)絡(luò);優(yōu)化;信號測量

中圖分類號：TP311 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）24-0035-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

1 無線網(wǎng)絡(luò)基本情況介紹

某高校行政辦公樓無線網(wǎng)絡(luò)始建于7年前，原辦公人員數(shù)為100人左右，近年辦公區(qū)域新增辦公人員200人，并且設(shè)立綜合服務(wù)大廳。無線網(wǎng)用戶普遍反映信號弱網(wǎng)速慢，經(jīng)過寬帶升級仍無法實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)用戶體驗(yàn)提升。結(jié)合現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化案例[1-2]，本研究擬通過無線網(wǎng)絡(luò)方案優(yōu)化改變用戶體驗(yàn)。

下圖為某高校辦公大樓其中一層的ap點(diǎn)位圖，其他樓層的ap分布和此樓層大致相同。

上圖為該高校辦公大樓一層AP點(diǎn)位圖，其他樓層的AP布局和該樓層一致。由圖中可見6個AP由左往右的編碼分別是xz5fap34、xz5fap35、xz5fap33、xz5fap32、z5fap31、xz5fap30。AP的安裝位置在走廊的天花板內(nèi)部。該樓宇的無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案通過無線網(wǎng)絡(luò)勘測軟件測試無線網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度、無線網(wǎng)絡(luò)速度、無線信道干擾等測試方法，判斷無線網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定、信號弱的原因，結(jié)合無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化手段提升無線網(wǎng)絡(luò)性能。

2 無線網(wǎng)測試

1）信號強(qiáng)度測試。連接學(xué)校行政辦公大樓的無線，打開無線勘測軟件，查看無線網(wǎng)信號強(qiáng)度如圖2：

dBm（毫分貝）是衡量信號強(qiáng)度的通用指標(biāo)，一般與設(shè)備的無線功率成指數(shù)關(guān)系。無線設(shè)備的功率越大，信號強(qiáng)度越高。正常情況下信號強(qiáng)度大于-60dBm信號質(zhì)量為優(yōu)。信號強(qiáng)度在-60dBm和-75dBm之間信號質(zhì)量為良，低于-75dBm的信號質(zhì)量為劣質(zhì)信號，嚴(yán)重影響無線終端使用。對于筆記本終端要求達(dá)到最低信號強(qiáng)度-75dbm;對于手機(jī)終端要求達(dá)到最低信號強(qiáng)度-65dbm。從圖中可以看出2.4G網(wǎng)絡(luò)和5G網(wǎng)絡(luò)的信號強(qiáng)度均小于-65dbm，不滿足無線終端最低信號強(qiáng)度要求。

2）信號干擾測試。連接學(xué)校辦公大樓的無線，打開無線勘測軟件，查看信號干擾如下圖3所示：

從圖中可以看出無線信道干擾主要在2.4G范圍，5G信道基本沒有干擾。

3）網(wǎng)絡(luò)速度測試。通過測速軟件連接學(xué)校行政辦公大樓的無線，測試無線網(wǎng)絡(luò)速度如圖4所示：

從圖中可以看出無線網(wǎng)絡(luò)下載速度平均在501KB。這個速度不滿足該校該行政辦公區(qū)域內(nèi)流媒體業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)的需求。

3 無線網(wǎng)優(yōu)化

1）AP位置優(yōu)化。通過測試數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度不滿足辦公需求，查找AP位置。該樓宇的AP被垂直固定在天花板內(nèi)的吊架上，白色的正面對應(yīng)走廊北邊的辦公室，黑色背面對應(yīng)走廊南邊的辦公室。由于使用某品牌放裝型AP內(nèi)置的天線在白色的正面，導(dǎo)致AP背面的辦公室網(wǎng)絡(luò)信號弱，把AP從吊架上拿下來，正面朝下放到天花板上增強(qiáng)辦公室無線網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度。

2）功率調(diào)整。到無線控制器上查看辦公樓AP射頻口的功率，如圖5所示：

從圖上可以看出5G的射頻口已經(jīng)是默認(rèn)的最大值，但是2.4G射頻口的功率是14，把2.4G射頻口的功率也調(diào)整到最大值20使信號強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。

3）限速調(diào)整。到無線控制器上查看辦公樓AP射頻口的限速策略，修改AP的射頻口上行速度為6000下行速度為12000。

4）信道優(yōu)化。根據(jù)無線信道“蜂窩式”規(guī)劃原則，參照無線AP點(diǎn)位圖，重新規(guī)劃無線網(wǎng)絡(luò)信道，減少無線信道之間的互相干擾。圖6是相鄰的兩層樓修改后的信道。

5）采用無線VLAN隔離策略，防止廣播包路由泛濫引起資源耗損。由于IEEE802.11協(xié)議規(guī)定，當(dāng)同一VLAN內(nèi)的無線客戶端的尋址或者廣播組播需要傳送該類別報(bào)文時，需要對該VLAN內(nèi)的所有AP進(jìn)行廣播，加之廣播報(bào)文的速率和數(shù)量眾多限制，顯而易見，會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)效率降低，損耗更多傳輸信道資源。同時，通過配置undouser-isolation permit broadcast禁止有線用戶（permit-mac允許的mac地址除外）發(fā)送廣播、組播報(bào)文給無線用戶，無線用戶到有線用戶的廣播、組播報(bào)文不受限制?；趯?shí)施該測量，可以提高無效廣播報(bào)文以提高通信效率。

6）采用按照信號強(qiáng)度進(jìn)行終端區(qū)別管理策略。已有研究表明，當(dāng)無線終端的信號強(qiáng)度較低狀況下，雖然能夠通過勉強(qiáng)接入AP的方式接入無線校園網(wǎng)，但由于信息強(qiáng)度低，只能增加發(fā)射功率和增加信道方式來提高終端與AP的雙向通訊，由于信道資源的有限性，導(dǎo)致其他正常信號的終端體驗(yàn)感降低，影響整體無線局域網(wǎng)效率。在本研究中，我們采用了信號強(qiáng)度終端的閾值，低于閾值的終端禁止接入，不僅可以減少低信號強(qiáng)度終端對整體無線網(wǎng)的影響，也減少低信號強(qiáng)度本身自身不良印象。

7）采用設(shè)置WLAN傳輸速率高于一定閾值方式提高信道效率。依據(jù)IEEE802.11協(xié)議規(guī)定，無線WLAN網(wǎng)絡(luò)中AP或終端之間發(fā)送報(bào)文時，基于速度和網(wǎng)絡(luò)可靠性需要，會采用不同速率進(jìn)行傳輸，如1、2、5.5、11、6、9、12、18、24、36、48、54Mbps。分析我們辦公樓的無線AP和使用者終端的距離分析，低于9 Mbps的傳輸速率可以控制，亦即設(shè)置傳輸閾值為不低于9 Mbps，設(shè)置以后，我們進(jìn)行了丟包測試，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)丟包和延遲均在可控范圍內(nèi)。

8）依據(jù)我校辦公樓用戶使用習(xí)慣和網(wǎng)絡(luò)控制策略關(guān)閉無線廣播probe探測反饋機(jī)制，減少無效報(bào)文的傳輸。依據(jù)IEEE802.11協(xié)議規(guī)定，無線WLAN網(wǎng)絡(luò)存在兩種終端和AP的偵聽機(jī)制[3]，第一種是以無線終端被動偵聽方式，當(dāng)無線終端檢測到帶有AP標(biāo)示的Beacon包時，與AP建立連接;第二種是以無線終端主動偵聽方式，主動發(fā)送Probe request探測周圍的無線網(wǎng)絡(luò)，然后根據(jù)獲取的Probe Response報(bào)文獲取周圍的無線網(wǎng)絡(luò)，之后選擇AP建立連接。分析我校網(wǎng)絡(luò)使用習(xí)慣和網(wǎng)絡(luò)管理部門的網(wǎng)絡(luò)控制策略，我們關(guān)閉了第二種無線廣播Probe探測反饋機(jī)制，限制連接采用第一種方式，這樣防止了各種低效低速率的探測反饋包的產(chǎn)生進(jìn)而占據(jù)信道資源。

4 優(yōu)化效果

1）信號強(qiáng)度增加。通過一系列網(wǎng)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)整，用戶主觀感受已經(jīng)提升。通過設(shè)備對優(yōu)化后無線網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度進(jìn)行測量，見圖7。從圖中可以看出優(yōu)化后無線網(wǎng)絡(luò)信號強(qiáng)度在-58dbm，滿足辦公網(wǎng)絡(luò)需求。

2）干擾強(qiáng)度。登錄到AP上查看射頻口的2.4G和5G信號干擾情況如下圖所示：

從圖中可以看出優(yōu)化后無線網(wǎng)絡(luò)的干擾情況有明顯減少。一般TxBusy（%）在20%以下，如果很高一般是終端下行流量較大導(dǎo)致，因?yàn)榻K端無線網(wǎng)卡的問題，導(dǎo)致AP一直在與終端通過不停地降低速率來與進(jìn)行無線鏈路的協(xié)商;終端下行流量較大，導(dǎo)致TxBusy（%）高，可以通過限速解決。RxBusy（%）一般在40%及以下終端體驗(yàn)效果較好，如果高于70%，終端就會出現(xiàn)丟包，掉線，網(wǎng)速時快時慢。如果在終端數(shù)少的情況，比如1-2個，發(fā)現(xiàn)RxBusy（%）在50%以上，那么確定是WLAN干擾，比如無線路由器，或者AP同頻干擾。

3）網(wǎng)絡(luò)速度測試。下圖是優(yōu)化后的網(wǎng)絡(luò)速度測試。

從圖中可以看出無線網(wǎng)絡(luò)下載速度超過最初的501KB，達(dá)到了7.31Mb/S滿足辦公網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需求。

5 總結(jié)

本次無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，幫助學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心解決了無線網(wǎng)絡(luò)使用效果差的問題。辦公樓的無線網(wǎng)性能有明顯提高。用戶對優(yōu)化后的無線網(wǎng)絡(luò)也非常滿意。但是2.4G無線信道干擾和5G信號強(qiáng)度弱沒有徹底解決。辦公樓是辦公室密集的場景，而且使用的門窗都是鐵制的。墻后面還放置了一排排鐵柜子，由于AP是安裝在走廊的天花板內(nèi)，對無線信號衰減很大。針對這種場景建議使用面板型AP，把AP安裝在辦公室內(nèi)，同時減少辦公室路由器的使用量，用面板型AP代替，這樣可以徹底解決無線網(wǎng)信號干擾和信號衰減大的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 林錦銳，李廣俠，田世偉，韓成亮.無線定位網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合功率帶寬優(yōu)化分析[J].導(dǎo)航定位學(xué)報(bào)，2018，6（3）：11-16.

[2] 楊斌.試析地鐵通信中的無線系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2019（10）：71-72.

[3] 李春新，周亮，李凈.基于WLAN的圖書館定位系統(tǒng)研究[J].電腦知識與技術(shù)，2019，15（05）：31-32.

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