無線局域網的規劃設計與運維管理策略

鮑 宇

（中鐵二十二局集團電氣化工程有限公司，北京 102300）

0 引 言

近年來，計算機網絡與無線通信技術發展迅速，移動網絡和無線接入網絡有效融合，大部分企事業單位開始引入無線局域網用于移動辦公和無線上網。無線局域網在提供高效便捷的網絡環境時，對其運維管理也提出了全新要求，直接影響網絡整體運行狀況，也關乎網絡安全。無線局域網的組建與管理成為亟待解決的問題，因此深入研究并分析無線局域網的規劃設計與運維管理策略十分有必要。

1 無線局域網優勢闡釋

有線局域網本身的局限性明顯，集中體現在特殊地理環境約束、工作地點無法移動以及原有端口數量不足等方面。無線局域網則不同，較之于有線局域網，其優勢十分顯著，具體體現在4個方面。一是成本不高。無線網絡的使用能夠減少線纜鋪設的成本費用、線路的月租費用及設備移動費用，有效節省了組網的成本[1]。二是移動性強。在無線網絡設置中，用戶無需受時間與空間約束即可訪問網絡數據，也無需指定訪問地點，可實現網絡漫游。無線網絡所具備的移動性可使用戶更加及時和有效地訪問信息，一定程度上提高了各層次的決策效率。三是工作效率高。無線局域網的應用使工作更加便利靈活，可以顯著提高工作效率，為設計與集成通信環境能力提供保障，確保用戶與服務被設置在最佳位置，即無線網絡可更好地提供服務并提高工作效率。四是可靠性高。有線網絡線纜故障很容易引發網絡癱瘓，而無線網絡技術不存在線纜，可以有效規避線纜故障引起的網絡癱瘓問題。由于無線局域網絡使用直接序列擴展頻譜傳輸以及補償編碼鍵控調制編碼技術即可實現無線通信，因此抗射頻干擾的能力較強[2]。另外，通過運用智能放大器與智能天線產品可更好地改善接收靈敏度，確保無線傳輸更加可靠。

2 無線局域網的規劃設計

因無線局域網絡的優勢顯著，所以其未來的發展前景相當可觀，在規劃設計方面有必要給予高度重視，進而在實際運用過程中充分彰顯其價值與作用。辦公場點WLAN接入如圖1所示。

圖1 辦公場點WLAN接入

2.1 網格劃分服務區域

網格劃分服務區域包含兩方面的內容。一是明確提供覆蓋區域，服務區域環境包括室內環境與室外環境。其中，室內環境有若干樓層，設計時要實現各層分別投影，因而要考慮樓層之間覆蓋范圍是否互相交迭或影響，室外環境主要有廣場、街道及建筑物阻擋等。二是劃分服務區并形成網格狀結構，在完成覆蓋區域的確定工作以后利用經緯線劃分服務區并形成網格。各網格為用戶統計與測量信號強度的基本單元，重點為確定網格顆粒度。網格寬度是顆粒度，其大小會對測量與運算工作量產生直接影響，甚至還會影響最優AP放置位置的收斂效果[3]。

根據室外環境的實驗結果可知，在網格顆粒度是50 m時，網格過于粗糙，很難向最優AP放置位置收斂，若將網絡顆粒度設置成10 m則會增加測量與運算的工作量。最終將20 m作為網格顆粒度大小，不僅可滿足精度要求，而且可以盡量減少測量點的數量。在相同場景中，不同矩形網格大小相同，而室內為規避同一網格顆粒度將各房間確定成基本網格單元整倍數，因此只要保證網格的大小得當即可。

2.2 初步確定接入訪問點位置

接入訪問點放置位置的空間集合就是備選位置，可以方便AP安裝并且提供覆蓋特性。若備選位置數量多則可確保AP放置位置的選擇更加靈活，增強網絡布局方案的合理性，但信號測量與優化算法工作量會顯著增加。

2.3 接入訪問點放置、信道配置、功率配置

AP放置與信道配置是網絡規劃的核心內容，布置AP目標就是確定AP放置位置，盡量使用有限AP覆蓋服務區用戶[4]。配置信道的主要目的是確定有限信道頻點已經放置AP的分配方式，盡量避免同頻信道的干擾，以滿足用戶的業務需求。無線網管基本模式如圖2所示。

圖2 無線網管基本模式

無線局域網絡AP受同頻干擾集中體現在以下3個方面。一是系統內部干擾。相同頻點兩AP間的距離比載波偵聽距離小，其中一AP負責數據發送，另一AP主要對載波繁忙情況進行偵聽，進而暫停數據的收發等待信道空閑，兩者間有直接干擾的情況。二是系統外部干擾。在ISM開放頻段，大量無線系統與設備是共存的，主要包括微波爐、藍牙系統以及無繩電話等，外部干擾會直接降低無線局域網的吞吐率。三是多徑干擾。相同信號折射、反射、散射以及衍射均會使接收機接收的信號被多個拷貝，而AP之間的直接干擾可以通過調整AP位置及頻率分配加以避免[5]。

設計目標不同所采用的設計策略也不同，若通過科學計算設計網絡，就應當使用數學語言描述網絡環境、業務模型以及網絡拓撲。此外，配置AP功率也十分重要，以覆蓋最大化為基礎的優化策略主要是通過增大發射功率來擴大覆蓋面積。而以容量最大化為基礎的優化策略則要盡量降小發射功率，在覆蓋面積縮小的情況下控制服務用戶數量，使少量用戶獲得帶寬。要想降低覆蓋泄漏，應將服務區域邊緣AP發射功率適當減小。要想提高系統吞吐率，就需要將更多AP放置在無線局域網絡中。

總體來講，在用戶的密度不高且帶寬需求相對均勻的情況下，應選擇以覆蓋最大化為基礎的優化策略，進而確定網絡規劃方案。在用戶密度較大或是帶寬需求較大的情況下，盡量選擇復雜度較高的優化策略。

2.4 反饋和調整

因網絡環境相對復雜，僅借助一輪設計流程無法確保配置的合理性，因而要結合結果反饋做出適當調整[6]。若設計結果有覆蓋死角或有無法容忍同頻交迭的覆蓋，則應當重新調整AP備選位置，并測量接收信號，重新優化算法，直到確定最佳網絡設計方案。

3 無線局域網的運維管理策略

無線局域網日常管理的檢查重點是無線網絡產品的運行情況。如果信號與通信質量穩定性較差或是無法聯網，那么需要及時測試并診斷無線局域網，明確故障發生原因，并根據故障檢查的結果解決問題，確保無線局域網的安全穩定運行。

3.1 無線局域網測試

由于無線局域網的測試較為復雜，因此必須高度重視組網驗收及其日常運維工作，主要包括以下4個方面。一是無線信道測試。測試的主要內容為信號、噪聲強度以及信噪比等。其中，802.11A/B/G接入點都選擇公共頻道，其他通信或工業設備，特別是無繩電話與微波爐等在2.4 GHz/5.8 GHz頻段容易受到噪聲干擾。二是性能測試。針對AP吞吐量展開基本測試，并分析Ping站點與AP列表，客觀評估無線局域網的運行狀況。在運行狀態下加以測試，實時分析AP站點性能、SSID分組、實時流量、任一節點傳輸速率、數據包、實時網絡利用率以及信號幀的分類等。三是協議分析。實時開展捕包解碼工作，解碼處理網絡層、物理層以及數據鏈路層，包括所有維護管理的信息數據。無線局域網產品物理層測試的重點是無線局域網終端和接入點射頻指標，即發射機與接收機指標[7]。在物理層測試中，測試工具一般選擇矢量信號分析儀與頻譜分析儀。四是故障的診斷。綜合分析基于信道測試、捕包解碼以及網絡性能分析測試的結果。網絡性能故障一般包括無線信號衰減或連通性故障等。在診斷網絡安全故障的時候需要查找網絡漏洞，了解是否采取安全措施或者網絡加密方案強度是否達標。

3.2 故障原因

實踐過程中，無線局域網絡連接經常失敗，主要可能與節點狀態、通信距離、外界干擾、網卡驅動以及網絡設置等有關，需要逐一判斷與分析，明確故障發生原因。

無線網卡常見的故障集中體現在7個方面。一是安裝無線網卡配套軟件，但無法更改網絡設置，即便安裝USB無線網卡也無法訪問，二是將PCMCIA接口無線網卡拔下后系統會死機，三是筆記本電腦難以找到PCMCIA接口無線網卡，四是PCL接口的無線網卡工藝異常，五是108 Mb/s USB無線網卡傳輸數據的速率不高，六是無線網卡安裝以后計算機啟動速度緩慢，七是無線網卡的信號狀態不理想。

無線路由器最常發生的故障是無法設置撥號連接或信號燈不亮[8]。

3.3 故障檢查方法

一般可通過有線網絡與無線網絡計算機檢查無線AP的可連接性。如果出現有線能通且無線不通的情況，則要檢查AP信號的強度，并查看無線網絡設備配置狀況。若全部無線客戶端都難以連接網絡且僅使用一個AP，則應當檢查AP是否存在硬件故障或配置不合理的現象。受強無線電干擾影響，若有干擾存在則應改變其信道[9]。密鑰設置出錯也會導致網絡難以連接成功，在配置格式與長度相同的密鑰后若仍難以連接，則需要恢復AP出廠狀態，并重新啟動WEP功能。強調客戶列表的作用，啟用MAC地址過濾功能，若默認情況未激活，那么MAC地址表就是空的。如果出現若干AP，則應在各無線AP中設置相應IP地址的分配范圍，避免地址重疊[10]。此外，DHCP配置出現錯誤也會影響無線局域網的正常運行。在這種情況下，靜態IP地址無線客戶端或由其他DHCP服務器獲取的IP地址無線客戶端均難以和此無線AP連接，應禁止使用無線AP提供的DHCP服務，同時要求無線客戶端通過網絡標準DHCP服務器獲取相應的IP地址，并對DHCP服務地址的范圍進行修改，確保其在既有網絡中的有效運用。

4 結 論

無線通信屬于新興通信技術，對日常生活的影響程度較大。在無線局域網絡技術快速發展的背景下，無線局域網性能和傳統以太網仍存在一定距離，這種情況下需不斷完善和優化無線局域網絡的性能，提高其安全性。