高校WLAN优化方案研究

阙鋆淑，谢 葳，黄帮明

（1.重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆400065;2.中国移动通信集团设计院有限公司重庆分公司，重庆 401147）

无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）采用射频技术构成局域网络，是一种便利的数据传输系统，它的出现很好地满足了人们在不同场景下对高速通信服务个性化的需求［1］。无线校园网是运营商WLAN发展的重点，做好校园无线局域网的规划与优化具有重大的现实意义。

1 WLAN概述

WLAN是指利用无线通信技术在一定的局部范围内建立的网络，在空中传输数据、语音和视频信号，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，IEEE 802.11x标准是现在WLAN的主流标准［2］。

1.1 WLAN的网络架构

WLAN网络从下往上的主要设备有AP、POE交换机、ONU、OLT等，其网络架构如图1所示。

1.2 WLAN的使用频率

WLAN IEEE 802.11b/g工作在2.4 GHz频段，频率范围为2.400 0～2.483 5 GHz，共划分为13个子信道，每个子信道带宽为22 MHz。为了避免干扰，通常使用的只有1，6，11 这3 个信道［3］。

1.3 高校WLAN的优化指标

在高校宿舍等用户密集区域，接收信号强度不小于-70 dBm;会议室、茶餐厅等开阔区域边缘接收信号强度不小于-75 dBm。在设计目标覆盖区域，用户终端无线网卡接收到的信噪比（SNR）大于20 dB［4］。

图1WLAN网络架构

2 几种重要的WLAN优化方案

针对目前已经测试及优化完成的所有高校，总结出以下4个比较重要的优化方案。

2.1 频点规划

在校园实际工程部署中，常常通过增加AP个数来缓解容量问题，这种做法在一定程度上提高了可用用户接入数，但是也大大提升了同一信道覆盖重叠的现象［5］。为了尽可能减小AP在同一频点的干扰，可以采用以下方案进行优化:

1）若每层楼的AP个数不大于3个，则将它们的信道分别调整为1，6，11中的1个;

2）若每层楼的AP个数大于等于4个，则根据它们信号强度的覆盖范围，将各AP间重合面积大的调整为不同频点，将重合面积小的调整为相同频点，力求干扰达到最小;

3）楼层间的AP也要进行考虑，上下楼层处于同一位置的2个AP应调整为不同的频点。

2.2 功率调整

功率调整具体为:

1）用于室内放装模式时，天线接口处的输出功率不大于20 dBm;

2）用于室内分布系统时，天线接口处的输出功率不大于20 dBm，射频输出等效全向辐射功率不大于27 dBm;

3）用于室外覆盖时，射频输出等效全向辐射功率不大于27 dBm;

4）发射功率支持远程调整，分别为最大功率的1/2，1/4，1/8。当上下楼层能够接收到本层某个AP信号，且强度较强时，在不影响本层使用的前提下，可以对其功率进行调整。

2.3 更换天线

根据天线的覆盖方式，可将天线分为全向天线和定向天线2种。应根据楼栋的实际情况选择天线类型。

1）若楼栋是一字型，或类似的简单结构，则使用全向天线;

2）若楼房是圆弧型，信号会辐射到各处，在本楼房内相互干扰，则根据实际情况使用定向天线。

2.4 对室内分布系统进行调整

如果AP发射功率已经处于最大值，还不能满足信号强度的要求，那就需要移动AP（直放型）或者天线的放置位置，使AP或天线的覆盖范围达到要求。或根据用户密集程度，对AP进行适当的增减。对于室内分布型系统，建议使合路末端更靠近用户终端，用以增加用户终端的接收场强［6］。

3 对某高校12舍进行优化设计及分析

某高校12舍环境特殊，情况复杂，存在弧形区域，中央空地无遮挡。圆弧处AP信号极易穿过中央空地，辐射到对面寝室，造成干扰。其结构如图2所示。

图2 12舍环境示意图

3.1 问题汇总

在该高校12舍安装好WLAN系统后，通过收集及分析同学们所反映的具体情况，主要发现了以下几个主要问题:无法获取IP地;Portal页面打不开，速度慢;经常掉线。导致这些问题的主要原因为地址池的容量不够大，干扰严重，所在区域信号强度偏低，AP负荷不均衡等。

通过现场排查及测试，对2楼扫描得到的AP个数及信号强度进行了整理，其AP数量多达197个，其中信号强度在-45 dBm以上的达64个，占总数的1/3，情况非常复杂。具体数据见图3。

图3 12舍2楼AP个数及强度统计

以2-16寝室为例，室内AP数量较多，信号强于-65 dBm的约占1/3。每信道AP数量过多，多个AP间出现RF重叠和相互干扰现象。通过专业软件的分析得到:信道1里的包错误率为30%，已超过警报临界值20%;WLAN 802.11管理帧的WLAN带宽利用率目前是14%（信道1），已超过警报临界值10%。

3.2 优化方案及效果

具体优化方案及效果如表1所示。优化前后设计图对比如图4所示。

表1 优化方案及效果

3.3 优化前后对比

3.3.1 业务测试结果

业务测试结果如表2所示。

表2 业务测试前后对比

从任意选取的3个寝室下载QQ的速度来看，优化后比优化前的下载速率有了大幅度提升，优化效果明显。

3.3.2 业务测试结果

选取12舍3楼进行优化前后信号强度及信噪比对比，结果如图5、图6所示。

就信号强度来说，优化前强度在-30 dBm以上的区域占80%，但优化后明显提升到了92%;再来看信噪比，优化前70 dB以上的区域占83%，但优化后上升为95%。

通过对优化措施的实施及后续一系列的测试，结果表明，本次优化效果非常明显，信号覆盖范围扩大、强度及信噪比增强、下载速率提升。

4 总结

总之，WLAN的优化是个非常重要的工作，在优化前需要找出主要问题所在，结合地理条件等方面的因素进行综合考虑，具体问题具体分析，只有这样才能提出较为完善的优化方案。优化过程可以分阶段来完成，第一阶段通过全局基础参数调整，优化无线侧接入;第二阶段通过个别AP参数调整，进行覆盖干扰控制及负载均衡。优化结束后，通过测试对不满足要求的地方进行再优化。只有不断地从中吸取经验，才能做出更好的优化方案。

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［1］高峰，高泽华，文柳，等.无线城市电信级WIFI网络建设与运营［M］.北京:人民邮电出版社，2011.

［2］李云，隆克平，吴诗其，等.IEEE 802.11 DCF性能分析及改［J］.电子学报，2003（10）:1447-1451.

［3］盛敏，李建东，史淡.IEEE802.n无线局域网络性能分析［J］.电子学报，2004（12）:148-152.

［4］马凤国，段斌，孙耀辉.无线局域网网络规划［J］.中兴通信技术，2004（3）:39-41.

［5］吕迪波，王琼.基于混合WLAN网络的吞吐量特性研究［J］.电视技术，2008，32（12）:65-67.

［6］RAO K R，BOJKOVIE Z S，MILOVANOVIE D A.多媒体通信系统技术、标准及网络［M］.北京:人民邮电出版社，2001.