中南財經政法大學無線校園網絡優化實踐

朱文智 中南財經政法大學信息管理部

中南財經政法大學無線校園網絡優化實踐

朱文智 中南財經政法大學信息管理部

中南財經政法大學校園無線網從2012年開始建設，逐步完成了全校范圍的雙頻無線網絡覆蓋。但在使用過程中，發現用戶反饋無線網絡體驗較差。通過問題收集整理，對該區域的無線網絡首先進行評估和數據采集、分析和定位原因，最終確定優化整改方案和調優實施，提升了該區域無線網絡質量，為下一步全校的無線網絡優化工作展開提供了經驗積累和樣本參考。

無線網絡 AP 優化 信道 功率 SSID

1 引言

中南財經政法大學無線校園網從2012年至2014年分為三期建設，共部署1800余顆室內AP、90余顆室外AP，完成了兩校區大部分教學樓、辦公樓及部分公共區域（體育館、圖書館、食堂）的無線覆蓋。前兩期采用的802．11n協議的AP，在2014年802．11ac協議AP出現后，進行了大規模的802．11ac協議AP部署，完成了兩個校區大部分教學樓、辦公樓及公共區域的雙頻無線覆蓋，目前高峰期同時在線15000人，為全校師生提供了便捷的網絡服務，進一步提升了信息化水平。

2 存在的問題

在無線網絡大面積建成后，陸續收到部分教學樓無線網絡體驗較差的反饋。對問題出現點進行了現場勘查與測試，從整體業務表現來看，網頁瀏覽、FTP下載和在線視頻等應用較為緩慢，即時通信、Ping操作等對網絡穩定性要求高的應用表現欠佳，尤其在人員密集情況下整體體驗較差。

3 評估與數據采集

首先我們對問題反饋較多的教學樓進行了評估與數據采集，主要從以下幾個方面進行：

現場區域的信號覆蓋狀況：以每層樓為視圖對象，呈現區域范圍內的信號強度分布、信噪比分布狀況、干擾分布狀況。

評估網絡部署狀況：評估設備部署方式、安裝規范、信道規劃、SSID規劃等方面的合理狀況。

抽樣位置點進行信號檢測：選擇典型位置點進行信號測試，呈現終端收到的信號狀況、協商速率以及空口狀況。

抽樣位置點的業務體驗數據：同樣典型位置點進行移動終端網頁瀏覽和FTP下載測速、關聯成功率測試、ping延時測試等。

空口數據分析：對空口質量、信道利用率、AP協商速率、干擾、空口其他私接AP等進行分析。

設備端無線特征數據分析：通過工具進行設備端（AP與AC）內部信息的收集統計，分析呈現無線特征性數據。

4 分析與定位原因

通過以上評估與信息采集工作，發現無線網絡存在以下的主要問題：

4.1 信道未合理規劃

原來的無線信道劃分采用手動劃分方式，手動劃分信道需前期做大量實地勘測并進行信道規劃、細分工作，做到相鄰AP信道錯開。但從實際情況看，2．4G的信道分布存在較嚴重的重疊現象，且5G頻段只使用5．8G，沒有將5．1G（5150MHz-5350MHz）信道規劃其中，浪費了空口資源。

4.2 未開啟頻譜導航

2．4G和5G兩個頻段分 別使 用znufe-wifi和znufewifi5．8G兩個SSID，便于用戶自行選擇接入。但由于用戶對無線認識度匱乏、學校無線知識普及力度不夠，80%的用戶都自行選擇2．4G頻段的SSID接入，即便終端支持5G頻段。這樣導致2．4G射頻接入用戶量過大，空口利用率高，體驗效果差，而5G射頻比較空閑，未合理分配空口和射頻資源。

4.3 信號干擾嚴重

在無線部署設計上，采用的小教室1個AP、大教室2個AP、階梯教室3-4個AP的密度進行部署，利用專業工具進行信號強度、信噪比、干擾等信息采集，發現教室無線信號強度可觀，整體信噪比正常。教室AP以壁掛式安裝，但部分AP未采用“W”或“N”的形態部署，這造成了AP之間的可見度高，干擾嚴重。且覆蓋區域內有私設的360隨身WIFI以及TP-LINK等家用路由器，大量使用低速率發送管理和數據報文，導致信號出現嚴重干擾、空口利用率過高的問題，部分區域的非法AP信號強度甚至超過了校園無線的信號強度。并且這些私接的AP未按照學校無線的信道規劃部署，導致信道沖突、占用空口資源，使得無線空口環境更加惡劣。

4.4 未做負載均衡

部分AP共上線50多個終端，而旁邊的AP上只有不到10個終端，導致個別AP上并發數量大，體驗效果差。

4.5 未對終端進行限速

大部分終端集中接入2．4G頻段，且沒有對終端進行限速，當有終端看視頻或下載速度較高時導致空口利用率達到90%以上，致使其他接入該AP2．4G頻段的終端體驗效果極差。

5 無線優化實施

基于前期的評估和數據采集、分析和定位原因，為提高整體無線網體驗效果，確定優化整改方案后著手調優實施。優化實施除AP位置調整、清除私接AP干擾源等硬件優化外，同時從軟件優化方面進行。

5.1 信道重新進行規劃

對部分樓層和辦公區域進行信道重新規劃，2．4G頻段盡量減少重疊，隨著支持5G頻段的終端普及，在教學樓AP密集的位置，以錯開的方式關閉部分AP的2．4G頻段。5G頻段劃分為5．1G和5．8G頻段，充分利用5G頻段的高帶寬資源。

5.2 開啟頻譜導航

將znufe-wifi與znufe-wifi5．8G兩個SSID合并為一個SSID，同時開啟頻譜導航，使支持5G的終端自動優先接入5G，不支持5G終端接入到2．4G頻段。

5.3 開啟負載均衡

開啟負載均衡，使終端能夠負載到每個AP上，部分無線區域限制radio接入的最大用戶數，確保接入AP的移動終端的體驗效果。

5.4 功率調整

在AP比較密集且2．4G頻段的信道無法完全錯開的情況下，相鄰的AP使用相同的信道會產生干擾。適當減小AP功率，降低AP間的可見度，從而減小干擾。

5.5 關閉低速率應用

無線網絡不是使用固定的速率發送所有的報文，而是使用一個速率集進行報文發送，移動終端或者AP在發送報文的時候會動態的在這些速率中選擇一個速率進行發送。通常提到的11g可以達到的速率主要指所有報文都采用54M速率進行發送的情況，而且是指的一個空口信道的能力。而實際上大量的廣播報文和無線的管理報文都使用最低速率1Mbps進行發送，所以會消耗一定的空口資源。在無線網絡中信號傳輸距離較短情況下，將1M、2M、6M和9Mbps速率禁用，整體上減少廣播報文和管理報文對空口資源的占用。

5.6 無線用戶限速

WLAN網絡中每一個AP提供的可用帶寬有限，且由接入的移動終端共享，如果個別的無線用戶通過WLAN使用網絡工具高速下載文件會耗盡當前AP共享帶寬，造成同AP其他用戶訪問網絡慢、ping抖動丟包等問題。開啟用戶限速功能，限制部分終端對帶寬的過多消耗，保證所有終端均能正常使用網絡業務。

5.7 主動觸發客戶端重關聯功能

在實際無線網絡環境中，某些終端主動漫游能力弱，在信號明顯變化的情況下仍然沒有及時切換AP，導致使用感知差。因此，通過設備側做了一定策略來幫助終端及時漫游到最合適的AP上。AP在運行過程中，會隨時更新一個終端的信號強度，在AP設備感知到移動終端的信號強度低于指定的信號強度時，主動向移動終端發送解除認證幀報文，給移動終端重新連接或者漫游的機會。同時啟用signal-check功能，系統會判斷信號強度的變化，只有發現出現變弱3db之后才會啟用該功能，避免對弱信號終端的反復踢除。

5.8 基于連接狀態的流量整形

在實際的網絡環境中，由于AP覆蓋的范圍比較大，移動終端因為與AP的距離遠近不同會出現無線信號強弱的區別。由于無線信號弱的移動終端通常使用較低的速率發送報文，會較長時間的占用信道資源，進而影響到信號質量好的移動終端網絡使用。開啟基于連接狀態的流量整形功能，可以配置對鏈路狀況（例如信號強弱、丟包率等）較差的移動終端進行發送報文的流量整形處理，動態控制此類移動終端發送報文的相對比例，避免過多的消耗射頻資源。AP在循環向多個移動終端發送報文時，會根據每一個移動終端的控制比例確定向客戶端的發送順序。例如客戶端1發送控制為50%，而客戶端2發送控制為100%，則AP向客戶端2發送2個報文后，才會向客戶端1發送1個報文。

5.9 拒絕弱信號接入

當有終端低速率接入后，協商速率低造成發送和接受報文的效率也低，造成當前AP的發送性能也會降低，并占用了寶貴的空口資源。因此部分區域開啟拒絕弱信號接入的功能。

6.0 調整Beacon幀間隔

默認情況下，射頻卡radio上的每個SSID每100ms就會發送一個Beacon信標報文，在部分區域內2．4G終端多，空口資源匱乏，減少發送Beacon數目可減少空口資源開銷，因此將部分區域的Beacon間隔時間調整為200ms。

6 總結

“三分建設，七分運維”，無線網絡運維優化是一個長期的過程，它貫穿于整個無線網絡的生命周期。無線網絡優化手段繁多，但并非所有優化手段都適用所有場景，需根據無線網絡現狀具體分析，隨無線技術、用戶、業務、環境等諸多因素的影響和發展來進行評估和實施落地，對癥下藥，才能逐步解決無線網絡中存在的問題，為師生提供更高效的學習和工作網絡環境。