浅谈WLAN网络优化

【摘 要】

为保证WLAN建设高密度场景用户使用的效果与最终体验，势必要对WLAN进行优化，以满足日益扩大的业务发展需要。首先介绍了WLAN网络中弱覆盖优化、网络容量优化、信道干扰优化和热装冷用问题分析及改进，同时还总结了WLAN网络运维时的经验；然后对WLAN网络优化进行案例分析，重点介绍了某省移动推出的“TD+Wi-Fi”应用，它不仅可以提高TD网络的利用率，还能降低WLAN网络的部署难度和部署费用；最后对WLAN网络进行了总结和展望。

【关键词】

无线局域网 AP 网络优化

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1006-1010（2013）-18-0015-06

The Optimization of WLAN Network

CHEN Wei-feng， TAN Zhan

（China Mobile Group Guangxi Co.， Ltd.， Nanning 530000， China）

[Abstract]

With the expansion of WLAN service， the optimization of WLAN network is inevitable to meet the performance of WLAN with high density and sense of uses.Firstly， this paper introduces the optimization of weak coverage and network capacity and channel disturbance in WLAN network， and analyses the solution of “more installation， less utilization”， and meanwhile summarizes the experience of the operating and maintaining WLAN network. And then the paper analyzes the case of optimization for WLAN network， and emphasizes the application of “TD+Wi-Fi” by some branch of China mobile， which could not only improve the utilization of TD network， but also decrease the cost and difficulty of WLAN deployment. Finally， this paper gets conclusion and expectation for the future WLAN network.

[Key words]

WLAN AP network optimization

收稿日期：2012-11-28

1 引言

近年来，随着互联网的日益普及、移动便携终端的不断增加，人们对移动IP接入的需求迅速增长，WLAN（Wireless Local Area Networks，无线局域网络）则为用户访问Internet提供了一种快速的宽带接入方式。WLAN在日常生活中的应用越来越普遍，在许多公共场合建立了“热点”，如校园、机场、咖啡厅等，用户通过无线局域网可以随时随地接入网络，满足娱乐、休闲、工作的需要。基于此，吸引了越来越多的厂商进行相关研究，同时新兴的无线技术的发展也促进了人们对WLAN技术更多的关注和探索。在这种情况下，WLAN网络中出现的问题也越来越多，因此对其进行优化将是必不可少的。

2 WLAN网络优化

局域网络管理的主要工作之一是铺设电缆或检查电缆是否断线。虽然电缆本身并不贵，但请技术人员来配线的成本却很高，尤其是比较陈旧的大楼，因此为了尽可能地降低人力、物力和财力成本，架设无线局域网络就成为最佳解决方案。

WLAN是相当便利的数据传输系统，其利用射频的技术取代旧式碍手碍脚的双绞铜线所构成的局域网络，使得无线局域网络能利用简单的存取架构，让用户透过它达到信息随身化、便利走天下的理想境界。它是有线以太网的延伸，具有组网灵活、建设速度快、维护方便、运营成本低等特点，从而成为目前接入市场的热点。在大多数运营商的市场运作中，一般将WLAN部署在局部热点地区，为移动高端用户提供高速数据的无线接入，满足移动办公、信息搜索和上网娱乐等需求。

由于WLAN比传统的有线局域网具有很多优势，因此其发展十分迅速。但任何事物都不可能是完美的，下面介绍WLAN网络中存在的一些问题及优化方法。

2.1 弱覆盖优化

（1）弱覆盖问题分析

这种问题多出现在复杂建筑结构、空间相对封闭的场景中，其原因是没有考虑到客观障碍物的存在，如附近的高楼等，可以通过在弱覆盖区域增加室内天线或由Fat AP补点来解决。同时，也会少量出现在开阔偏僻的环境中，采用室分系统合路覆盖方式易产生弱覆盖。

（2）弱覆盖优化方法

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。

1）小区域直放AP覆盖

覆盖环境为开阔、覆盖场景零散的场景，如奶茶店、咖啡店和书店等，可以采用AP（Access Point，无线访问接入点）直放方式进行WLAN覆盖，以满足小范围、大容量的WLAN网络需求。

2）大区域覆盖

覆盖环境有物理阻隔且覆盖环境较大的场景，可以灵活采用直放和合路两种覆盖策略：当该热点的天馈系统已通过TD改造验收，且单AP所带的天线数均小于6的情况下，可以考虑使用合路覆盖；其他情况建议直放AP覆盖，天线口设计功率建议控制为10～15dBm。

3）多种天线结合方式覆盖

针对用户需求位置如办公室纵深较大等，可以使用定向板状天线替换全向天线的覆盖方式，增加深度覆盖效果。定向天线在穿越两堵砖墙后的场强较全向天线提高7dBm左右。在单边的楼宇可以采用定向吸顶天线进行覆盖，以减少楼层间的干扰。

2.2 网络容量优化

（1）网络容量问题分析

这种问题多存在于高校宿舍楼、办公区等用网集中的场所，且有很明显的时间段。目前人们每天几乎都用移动终端打电话、浏览网页、看视频等，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，使AP处理性能下降。特别是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。

（2）网络容量优化方法

对于这种问题，可以在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，这样就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Fat AP进行网络扩容或者使用802.11a协议。总之，对于网络容量优化可以从以下三个方面进行改进：

1）功率调整分流

现网配置中，为保障网络质量，每个AP限制接入用户数不超过20个。当AP接入用户数超过限制时，用户就无法正常接入。为避免此类现象的发生，可以调整AP发射功率，减小AP覆盖范围及覆盖用户，增大临近AP覆盖范围，将用户分流到其他AP上进行接入。

2）增加单AP的吞吐量

由于WLAN使用的是公共频段，频点只有3个，频点间的互干扰会产生带内阻塞，降低单AP的吞吐量。为减少此现象的发生，可以在AP端安装滤波设备或优化频点，减少同/邻频带来的干扰，增加单AP的吞吐量。同时，也可以适当控制AP覆盖范围，避免相邻楼层、相邻楼宇间的干扰，还能提高单AP的吞吐量。

3）增加单位面积的容量

将原有的GSM室内分布系统在支路中分成多段，在每段合路AP的无线射频信号，各频段信号共用天馈进行覆盖。这样做可以有效减少每AP的覆盖范围，即增加单位面积内的AP数量进而提升容量，该方法也是WLAN提升容量较多采用的。

2.3 信道干扰优化

（1）信道干扰问题分析

各种场景下的WLAN网络中都存在干扰，它不能被完全消除，对信道干扰的处理是WLAN网络面临的重要挑战。这些干扰中大部分来自联通、电信等其他运营商AP的带内干扰，少量来自CMCC的AP互干扰，同时也有来自同频段内其他系统的干扰，如无绳电话（2.4/5GHz）、蓝牙、微波炉等。究其原因主要是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。

（2）信道干扰优化方法

对于来自CMCC自身网络的干扰，需对部分覆盖面积比较大的AP降功率。

对于来自联通、电信等其他运营商的同频干扰，可以通过加强覆盖以提高SIR值水平，抵消同频干扰带来的副作用，也可以进行行政干涉，划分频段或信道，对该热点地区为不同运营商分配不同频段或信道来解决干扰问题，而且当使用1/6/11信道有较大干扰时，可考虑使用部分交叠信道进行频率分配，并保证信道间隔不小于4个频点，即可考虑1/5/9/13、2/6/10、3/7/11、4/8/12信道同时工作。同时，运营商之间也可以相互合作，通过AP的多SSID能力，可以使运营商间合作、运营商与场点物业合作，租用场点的AP设备。

对于来自同频段内其他系统的干扰，只要多加注意就可以避免消除。蓝牙采用FHSS（跳频扩频）技术，信道带宽1MHz。如果蓝牙设备在一个与Wi-Fi信道重叠的频率上发送，而Wi-Fi设备此时正在进行“发送前侦听”，则Wi-Fi设备会执行随机退避。在此期间，蓝牙设备会跳转到一个非重叠的信道，以允许Wi-Fi设备可开始发送。因此，蓝牙设备与Wi-Fi之间的干扰很小，可以忽略不计。

微波炉也工作在2.4GHz频段，经实际测试，当WLAN基站距正在工作的微波炉4米以内，由于其高功率，对WLAN会有一定的影响。这种干扰在单间寝室、一室一厅发生较多，只要在架设WLAN基站或使用无线终端时远离微波炉，就可有效避免此类干扰。

对于2.4GHz无绳电话而言，可将无绳电话与Wi-Fi接入点所使用的信道配置为互不重叠信道或者让无线基站远离无绳电话的基座，以消除干扰。

2.4 热装冷用问题分析及改进

通过调查发现部分WLAN存在热装冷用现象，究其原因主要有以下三点：

（1）用户体验差：很多用户都不知道到底哪里有热点；上网认证比较复杂；热点位置附近高楼耸立，干扰也比较严重。

（2）无专业部署运维手段：有些热点选址不准确，用户较少，造成闲置浪费；部分地区AP比较集中，管理起来复杂。

（3）非电信级产品：设备性能不成熟，经不起恶劣天气的考验，抗风、抗雷效果差，设备故障率高。

针对以上这三点原因，在以后建设新的WLAN网络时首先要选好位置，既要选在用户量比较大的区域，也要考虑周边建筑物的情况，争取把干扰降低到最小。此外，选用设备时要注重它的性能，特别是对抗恶劣天气的能力。在建设完成后还要大力宣传，让用户知道哪里有热点，以方便使用。

2.5 WLAN网络运维总结

由于WLAN网络出现的不稳定、抗风能力差、弱覆盖等问题大多数是因为运维人员大意粗心造成的，所以运维很重要，好的运维可以减少很多不必要的问题，对网络的运行大有裨益。关于WLAN运营维护总结如下：

（1）设备安装在室外。若设备不是防水型，则需保证设备的工作环境是完全防雨的，一般室外覆盖会用长馈线把AP设备与天线连接，这样天线就会暴露在外面接受风吹日晒雷击雨打，因此接地一定要做好所有接口处都用防水和绝缘胶布进行封闭。

（2）因为Fit AP必须与AC设备一起配套使用，关联上AC之后才可以正常工作，而从室外或室内AP设备到AC之间需要经过多台设备和多个节点，这时对各节点的链路质量要求就非同寻常了，所以平时检查时对链路网线的检查是丝毫不能松懈。

（3）大量Fit AP向AC关联时会用到三层注册方式DHCP Option 43，但有时AP可以获取到DHCP地址却获取不到Option 43下发的AC地址，这时可以用笔记本替换AP并抓包看DHCP SERVER下发地址后有没有把Option 43属性一起下发成功。如果下发成功，则把AP接回原处将AP的接口关闭后再打开，用以重新获得DHCP地址和Option 43属性；如果下发不成功，则需查看DHCP SERVER设置是否正确，找到原因后及时解决以防止造成更大范围影响。

（4）在规划WLAN网络时，首先考虑到的是满足AP跟无线网卡信号的交互以及用户可有效地接入网络，因此如何提高无线信号覆盖范围是AP安装必须要考虑的因素。

（5）在进行天线选择时，需尽量考虑到信号分布的均匀，对于重点区域和信号碰撞点，应考虑调整天线方位角和下倾角。

（6）AP天线安装的位置应确保天线主波束方向正对覆盖目标区域，以保证良好的覆盖效果。

（7）相同频点的AP的覆盖方向尽可能错开，避免同频干扰。

（8）对小区覆盖而言，从室外透过封闭的混凝土墙后的无线信号几乎不可用，因而只能考虑利用从门、窗入射的信号。即使无线信号能通过门、窗直射穿透，纵向最多也只能覆盖2个房间。被覆盖的区域应尽可能靠近AP的天线，被覆盖区域与AP的天线尽量直视，建议每个AP下带的用户不超过30个。

（9）在对AC设备进行升级时不要对AP设备进行断电重启，因为重启后可能会造成设备文件丢失，严重时将无法正常启动。

3 WLAN网络优化案例分析

3.1 WLAN网络优化概述

WLAN网络优化是指对已经投入运行的WLAN网络进行有针对性的业务调查和性能分析，通过参数采集、数据分析等办法找出网络的缺陷和不足，从而提出优化方案并付诸实施，使现有WLAN网络资源得到最佳效益，实现网络业务规模和质量的可持续发展。

WLAN优化一般按照确定标准、分析问题、信号侧优化、数据侧优化、测试效果这五个步骤进行。而在实际的项目中，根据具体问题的不同，相关步骤可能需要循环进行。

（1）确定标准：确定无线网络验收的一般标准，如某运营商网络验收标准为主要覆盖区域信号强度不低于-70dBm、一般覆盖区域信号强度不低于-75dBm、丢包率不高于3%等。

（2）分析问题：分析现有无线网络使用问题的内在原因，如客户端无法打开Portal认证页面或无线上网速率太慢的根本原因可能是丢包严重、数据发送速率较低等。

（3）信号侧优化：按照无线覆盖的一般原则（如蜂窝覆盖）完成工程安装规范、设备功率、信道、覆盖方式方面的调整，以保证曲线信号强度与质量的要求。

（4）数据侧优化：在信号侧优化的基础上，深人分析用户数据类型及应用特点，并做出有针对性的参数、配置调整。

（5）测试效果：以验收标准测试优化后的网络效果，如信号强度、丢包率是否满足要求，在此基础上最终以客户应用模式的标准和实际业务模型进行测试，保证实际应用的稳定。

在WLAN项目建设与运营过程中，除工程勘测、方案设计、工程实施、测试验收、业务上线外，为保证用户使用的效果与最终体验，网络优化是不可或缺的步骤。成功的网络优化不仅可以提高最终用户的使用满意度，还可以提高设备接入用户数量，延长设备使用寿命，从而在一定程度上保护客户的已有投资，最大可能地发挥无线网络的使用价值。

3.2 网络优化案例分析

（1）某运营商的WLAN用户频繁掉线

某运营商的WLAN用户反馈上网时Portal页面打开慢，网络不稳定，平均2分钟左右就出现掉线现象。首先派人到某大学4号宿舍楼进行WLAN测试，当计时小窗口时间显示为5分钟时会出现“检测到网络已断开”，经多次测试几乎是同一时间掉线。无线测试结束后，前往4号楼二楼POE交换机处使用有线网络进行测试发现，上网后同样会出现3分钟时掉线、5分钟时出现“检测到网络已断开”。如图1所示：

图1 网络连接失败提示框

根据现场测试过程以及和Portal服务器维护人员的沟通确认，本次WLAN用户反映的Portal页面速度慢、认证后频繁掉线现象与Portal服务器处理能力有关。虽然问题根源找到了，但后期WLAN面临着大量放号，势必会加重Portal的压力。因此，为保证工作的顺利进行，维护人员应重视Portal服务器的维护工作。

（2）AP无法上线，AP与上联交换机都无法管理

某公司维护人员发现同一个AC下面其中一个VLAN里的AP工作正常，而另外一个VLAN里的AP始终无法上线，并且AP和上联交换机都无法进行管理。在POE交换机上联汇聚的交换机上ping AC地址正常回应，ping AP的地址时通时不通。到现场检查发现AP供电正常，通过串口查看交换机配置也正常，将笔记本连接至POE交换机上直接从上层都获取不到地址，有线也都无法认证，再将两台笔记本分别连接到POE交换机的2个端口互ping也不能通信，因此推断汇聚以下链路存在环路。将汇聚上的10个POE交换机全部拔掉，并一个一个地进行测试，当测试到第4个时发现当X个AP插上去以后整个交换机都无法管理，拔下以后恢复正常。

通过更换AP后还是存在同样的问题，可排除AP问题，后来将网线接头重新做了一遍便恢复正常，所以基本认可是由于网线水晶头制作过程中出现环路所导致。

（3）某省移动WLAN优化案例

现在移动面临的主要问题是GSM/TD-SCDMA网络越来越繁忙，热点地区频繁出现业务拥塞，而WLAN分流作用不明显，因此如何有效将用户分流至WLAN网络成为中国移动面临的难题。

某省移动意识到，虽然WLAN能提供更高速率带宽，但是使用不方便，因此如何使用户采用最为简便的方式接入网络是其需要解决的首要命题。该省移动充分利用现有3G上网卡用户，基于UIM统一认证解决方案，推出“TD+Wi-Fi高速上网”套餐。用户使用现有的3G上网卡，只需要进行客户端软件在线升级，即可在Wi-Fi热点覆盖区域接入WLAN网络享受高速网络接入服务。在Wi-Fi覆盖区域，通过3G与WLAN自动优选优先接入WLAN网络，用户可体验更高速率的网络；在无Wi-Fi覆盖的区域，自动切换至宏蜂窝网络，由GSM/TD-SCDMA网络提供良好的覆盖，使用户享受连续的网络服务。通过自动选网，WLAN的高速与GSM/TD-SCDMA的高覆盖能力互为补充，有效实现了2G/3G网络的分流和网络质量提升的双重目标。

该省移动新推出的“TD+Wi-Fi高速上网卡”与原有“3G上网卡”相比，套餐资费不发生变化，省略了用户对于新套餐的接受过程，首先从资费上实现了无缝迁移；其次，用户在使用WLAN网络时，通过UIM实现SIM卡认证，无需使用传统Portal认证方式输入用户名和密码，用户无需参与整个认证过程，保持了用户使用3G网络的习惯。终端通过WLAN接入后，对于原有PS业务的访问不受影响，用户业务体验与原来保持一致。

因此，该省移动在初期部署UIM试点取得成功后，对WLAN网络发展充满信心。由于大部分数据业务发生在室内，该省移动在全省大力部署Wi-Fi热点，基本实现了校园、写字楼、居民楼以及热点商业区等的全面覆盖，部署的Wi-Fi热点正在逐渐成为数据业务接入的主要方式，网络分流效果也逐渐显现。

4 WLAN网络的总结及展望

4.1 WLAN网络的总结

“四网协同”指的是以TD-LTE技术为主导，中国的2G、3G、WLAN、4G四网协同的技术，是中国移动近年来的战略走向。做好WLAN网络的热点覆盖，是WLAN分流2G数据业务的基础。WLAN优化随着WLAN建设的推进而需要不断进行，相信通过采取有效的WLAN优化措施，可使WLAN资源得到充分利用。

无线局域网在给网络用户带来便捷和实用的同时，也存在着一些缺陷，具体体现在以下方面：

（1）性能：无线局域网是依靠无线电波进行传输的。这些电波通过无线发射装置进行发射，而建筑物、车辆、树木和其他障碍物都可能阻碍电磁波的传输，所以会影响网络的性能。

（2）速率：无线信道的传输速率与有线信道相比要低得多。目前无线局域网的最大传输速率为150Mbit/s，只适合于个人终端和小规模网络应用。

（3）安全性：本质上无线电波不要求建立物理的连接通道，无线信号是发散的。从理论上讲，很容易监听到无线电波广播范围内的任何信号，造成通信信息泄漏。

4.2 WLAN网络的展望

四网协同是未来发展趋势。TDFi可以将TD-SCDMA网络作为透明通道回传Wi-Fi业务，从而既能提高TD网络的利用率，又可以降低WLAN网络的部署难度和部署费用。此外，还可以在公交车、地铁等场景中部署TDFi终端，即相当于部署了一个可以移动的WLAN热点，现网中只要是带有Wi-Fi的终端都可以接入，这样可以分流用户乘车途中产生的数据业务至TD-SCDMA网络中，减小GSM网络压力。同时，公交公司可以实时更新车内信息、推送广告，进行远程视频监控和运营数据的及时上传；乘客则可以在车内利用TDFi查询站点信息，进行网上冲浪。对于运营商来说，这样不仅可以激发TD-SCDMA网络的潜力，而且可与公交公司、广告公司进行业务分成，实现三赢的局面。TDFi解决方案还可以将视频监控的数据利用TD-SCDMA无线网络回传到服务器，大大降低了视频监控的建设难度和部署周期；同时采用MUE的方案提升无线带宽速率，回传出更加清晰的视频画面。

TDFi解决方案能够淋漓尽致地发挥出“1+1>2”的效果，使得WLAN网络和TD网络各自的优势在融合中更加相得益彰。一方面，它让WLAN的部署获得了更多的应用场景，将更加有效地起到了为GSM网络分流的作用，解决了WLAN建设上最后一公里回传的问题，并给出了一种全新的热点建设模式，增加了WLAN热点的覆盖面，同时大大降低WLAN建设成本和部署周期；另一方面，TD-SCDMA移动通信网络的利用率则借此而得到了大幅度提升，解决中国移动TD-SCDMA网络利用率偏低的问题，也让用户真正感受到该网络的价值，加速从2G向3G的迁移。

参考文献：

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[2] 崔慧勇，太洪春. 局域网规划建设与维护[M]. 北京： 航空工业出版社， 2005.

[3] 刘乃安. 无线局域网（WLAN）——原理、技术与应用[M]. 西安： 西安电子科技大学出版社， 2004.

[4] 邱玲，朱近康，孙葆根，等. 第三代移动通信技术[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2001.

[5] 曹秀英，耿嘉，沈平. 无线局域网安全系统[M]. 北京： 电子工业出版社， 2004.

作者简介

陈伟峰：中国移动通信集团技术支援专家（IP网络领域），思科认证互联网专家CCIE，国家信息安全认证注册信息安全专业人员CISP，广西区直机关青年文明号及青年岗位能手，国家初级QC诊断师，毕业于上海交通大学，现任职于中国移动通信集团广西有限公司网络部，从事网络经营管理工作。

谭展：中国移动通信集团网络质量竞赛先进个人，国家中级QC诊断师，广西移动区级优秀创新评审专家，MBA毕业于广西大学商学院，现任职于中国移动通信集团广西有限公司网络部，从事网络经营管理工作。