關于WLAN無線網絡規(guī)劃及優(yōu)化技術的探討

裴昱翔

關于WLAN無線網絡規(guī)劃及優(yōu)化技術的探討

裴昱翔

中國電信股份有限公司石河子分公司，新疆 石河子 832000

闡述了無線局域網的空間覆蓋要求，結合無線局域網（WLAN）的頻率設計情況，提出了容量的優(yōu)化設計和覆蓋環(huán)境的優(yōu)化、設備結構的優(yōu)化等WLAN無線網絡性能優(yōu)化。

WLAN無線網絡；規(guī)劃；優(yōu)化技術

引言

近年來，隨著移動互聯(lián)網絡的不斷發(fā)展，移動運營商的發(fā)展面臨著極大的壓力。同時，數(shù)據(jù)流量的激增也讓整個市場環(huán)境的運營面臨極大的挑戰(zhàn)。在有的地方，移動通信的市場普及率較高。市場服務內容的拓展與服務人員的數(shù)量增加，使得當前業(yè)務的傳統(tǒng)發(fā)展模式受到了阻礙，而互聯(lián)網產業(yè)的發(fā)展速度較快，因此得到了人們的普遍關注，也被認為是未來發(fā)展的潛力產業(yè)。所以，在對業(yè)務模型進行構建的時候，應追求統(tǒng)一，以此分擔設計不同制式的網絡承載，確保不同網絡之間的協(xié)同發(fā)展[1]。通過對區(qū)域內的不同通話場景與數(shù)據(jù)業(yè)務發(fā)展模式進行深入認識，優(yōu)化配置資源內容。

1 無線局域網的空間覆蓋

當前，移動通信網絡技術正處于高速發(fā)展的階段，無線局域網（WLAN）的技術也日漸成熟，但是，通信網絡的最后連接依舊是不夠完善的。無線局域網（WLAN）往往選擇的是2.4?GHz頻段，但是這一網絡技術的穿透性與衍射能力較為不足。同時，無線局域網（WLAN）往往是設置在室內環(huán)境中，也就無法很好地實現(xiàn)大面積的覆蓋與連接。現(xiàn)代建筑質量也對WLAN無線局域網形成了較強的屏蔽，這又加大了WLAN無線局域網的局限性。所以，需要針對于AP來對區(qū)域進行合理規(guī)劃、科學設計，繼而做到全方位覆蓋[2]。區(qū)域覆蓋首先需要進行市場調研，確定所需的AP數(shù)量和安裝地點，了解WLAN網絡的覆蓋方式，采用室內覆蓋或者室外覆蓋，然后再根據(jù)環(huán)境參數(shù)進行鏈路預算，對其進行規(guī)劃。WLAN通信距離計算是根據(jù)具體的信道環(huán)境，選擇合適的信道模型，建立信號的路徑損耗模型，并根據(jù)設備的性能指標或者設備的測試結果確定發(fā)射機的功率輸出、接收機靈敏度和天線增益等參數(shù)信息，并通過鏈路預算方程計算通信距離。

2 無線局域網（WLAN）的頻率設計

選擇2.4?GHz的ISM頻段，使其被運用到IEEE?802.11b/g設備中。它的每個信道寬帶是22?MHz。這個設備所運用的13個頻道所帶有的中心頻率間隔保持在5?MHz。其使用的頻段中具有3個互不交疊的信道。單AP設備性能由于同頻干擾而下降，為了確保在增加網絡覆蓋的同時增加AP能同比的增加網絡容量。所以，在規(guī)劃的時候，需要將頻率的信道設置為兩個相鄰的AP頻點。當室內有分布不規(guī)則的隔斷時，覆蓋區(qū)域的劃分應依靠隔斷物，通過合理地規(guī)劃頻率減少同頻干擾[3]。在2.4?GHz信道帶寬下，WLAN主要使用1、6、11三個信道，因為這三個信道互不交疊。為了擴大網絡的覆蓋范圍同時降低干擾，應使用信道復用技術。為了擴大覆蓋范圍并減小干擾，可以使用互不交疊的信道1、6和11信道有規(guī)劃地排列蜂窩，提升覆蓋范圍和系統(tǒng)容量，如圖1所示。

圖1 關于6和11信道排列蜂窩

圖1中顯示使用信道1的客戶移動時，轉化信道，讓交替運用的信道降低信號干擾。這樣可以實現(xiàn)更大區(qū)域的覆蓋。在有遮擋物的熱點區(qū)域中，應利用熱點區(qū)域的阻擋物達到重復使用信道的目的。

3 無線局域網的容量規(guī)劃

在無線局域網（WLAN）中，站點數(shù)量增加，也會讓數(shù)據(jù)流量變大，繼而使得數(shù)據(jù)包之間的碰撞更為頻繁，更加容易誘發(fā)數(shù)據(jù)擁堵，降低整個系統(tǒng)的吞吐率。所以本文的應用于WLAN中基于競爭的MAC協(xié)議，尤其以IEEE802.11DCF為重點研究對象。在WLAN無線局域網運行中，競爭周期產生的浪費空閑信道以及數(shù)據(jù)幀在傳輸過程中發(fā)生的碰撞等問題都是導致系統(tǒng)性能卡頓或者緩慢的原因。MACAW協(xié)議的一種MILD算法中的某個單元上的某個節(jié)點一旦出現(xiàn)離線情況，就間接地增大了規(guī)避值，最終在使信道空閑產生浪費現(xiàn)象同時也增大了延遲[4]。相比MILD算法，EIED算法在吞吐量和延時方面做了很大的改進與優(yōu)化，但是也有節(jié)點峰值，一旦節(jié)點大于60，那么在吞吐量方面，MILD算法就優(yōu)勝EIED算法。為了改善數(shù)據(jù)包的碰撞頻次，在幀格式上增添了退避值和退避窗等相對的字段，從而讓站點的退避值與退避窗自由選擇適合的退避值，以此改善系統(tǒng)的吞吐值，盡力避免網絡延時的產生。

4 檢測試驗的分析與結果

利用對網絡時延、吞吐量、丟包率等進行OPNET仿真，對所提新算法與傳統(tǒng)DCF算法進行分析比較。主要針對10、20、30、40、50節(jié)點的場景進行仿真。對改進的CSMA/CA方案進行仿真平臺的建立，主要對網絡層、節(jié)點層和進程層三層進行仿真模型的建立，網絡層主要通過子網、節(jié)點、鏈路和地理信息描述網絡拓撲，在網絡層中共配置了30個節(jié)點。

5 WLAN無線網絡性能優(yōu)化

5.1 容量的優(yōu)化設計

容量的優(yōu)化指的是頻率的優(yōu)化。在當前的實際環(huán)境中，因為多個運營商都在一個區(qū)域內，繼而導致不同運營商的信號相互干擾，且信號在樓層間有間隔的情況下會出現(xiàn)一定的損耗，因此處理干擾問題，可以將以下幾點作為參考：（1）控制并規(guī)避設備間的頻率，選擇合適的頻點；（2）使用智能天線；（3）增大AC用戶的容量；（4）平衡負載。

5.2 覆蓋環(huán)境的優(yōu)化

覆蓋環(huán)境的優(yōu)化，需要追求統(tǒng)一化，以針對實際情況選擇更為合適的覆蓋方式、天線類型、輸出信號強度等情況因地制宜，最終使用戶的需求得到滿足并保障網絡的連續(xù)性覆蓋。

5.3 設備結構的優(yōu)化

設備結構的優(yōu)化，指的是對設備類型與設備所處環(huán)境的優(yōu)化。這項工作的內容主要包括：（1）及時發(fā)現(xiàn)、盡早處理出現(xiàn)的問題。當設備老化時，需要及時維護與處理，繼而優(yōu)化交換機；（2）優(yōu)化機房所處環(huán)境，做好防塵靜電處理；（3）優(yōu)化AC運行狀態(tài)和部署方式[5]。

6 總結

綜上所述，由于無線網絡本身的發(fā)展速度較快，其網絡覆蓋面積較大，因此，WLAN網絡的用戶量與容量的增速較為明顯。為了使WLAN網絡的市場占有率進一步增多，更好地迎合市場用戶的需求，應合理規(guī)劃WLAN網絡的無線覆蓋量、容量以及頻率，不定期優(yōu)化網絡覆蓋，實現(xiàn)對當前設備結構的更新，確保無線網絡的使用需求，提升使用者的使用感受。

[1]瞿朝成，朱小軍.基于WLAN的校園無線網絡應用研究[J].自動化與儀器儀表，2016（4）：207-208.

[2]逄金龍.WLAN無線網絡在黑龍江墾區(qū)的發(fā)展[J].信息技術，2016（9）：191-194，198.

[3]孫堯.WLAN無線接入網絡規(guī)劃及網絡性能優(yōu)化的研究[D].南昌：南昌大學，2015.

[4]張城，譚朔.Pon+LAN網絡在校園無線網絡的應用設計分析[J].赤峰學院學報（自然科學版），2017，33（6）：17-19.

[5]徐瑩，石堅.基于WLAN的校園無線網絡的規(guī)劃與設計[J].電子測試，2015（23）：70-72，88.

Discussion on WLAN Wireless Network Plan and Optimization Technology

Pei Yuxiang

China Telecom Co., Ltd., Shihezi Branch, Xinjiang Shihezi 832000

The paper expounds the requirements of the WLAN’s space coverage. Combined with the frequency design of the wireless local area network (WLAN), the paper propose the optimization design of the capacity, the optimization of the coverage environment and the optimization of the device structure and other optimization of the WLAN wireless network performance.

WLAN wireless network; wireless network plan; optimization technology

TN925

A

1009-6434（2017）10-0031-02