农村无线宽带接入测试方法研究



农村无线宽带接入测试方法研究

李栋梁

（中国移动通信集团设计院有限公司新疆分公司，乌鲁木齐 830011）

摘 要采用室外型AP与CPE的组合来建设WLAN网络能有效减少部署开销并提供灵活的网络结构。论证了农村无线宽带的解决方案并介绍了了一种应用于AP加载CPE性能的评测方法。

关键词农村WLAN；接入点AP；CPE；测试

随着地区经济的发展，在农村地区日益增长的宽带业务需求显得尤为突出，通过无线接入方式在农村地区部署宽带网络具有广大的发展空间。与此同时，结合通信业“十二五”发展规划提出“村通宽带”的要求和工业和信息化部下达的《关于实施通信村村通工程的意见》中明确提出采用无线方式开通宽带的指示，通过在农村地区部署大功率AP建设WLAN网络成为实现农村地区宽带接入的有效方案。

1　农村无线宽带接入解决方案及分析

农村地区用户呈现比较散落、小规模居中、整体分散的格局的特点。采用传统有线方式接入家庭存在建设成本高，周期长，维护工作量大等问题，甚至个别地处偏远的地区有线方式不可达。使用WLAN网络室外覆盖方式解决农村地区的宽带需求是行之有效的解决方案。

WLAN室外覆盖方式通常采用“室外独立放装AP+增益天线”和“无线基站AP”两种解决方案。分析2.4 GHz空间链路损耗：

Pl＝92.4+20lgd+20lgf

其中Pl是空间损耗，d为传输距离，f为工作频率，AP发射功率定位27 dBm，终端无线网卡发射功率50 mW，即17 dBm，终端无线网卡的接受灵敏度与AP的接收灵敏度基本相同，终端信号回传受限。选用15 dBi的增益天线，设定-75 dBm场强覆盖要求，损耗余量为10 dB，穿越遮挡物的损耗为5 dB，可计算出回传链路损耗为：

Pt＝17 dBm+15 dBi-10 dB-5 dB-(-75)dB

令Pt＝Pl，得d≈400 m。可以得出覆盖距离为400 m左右。在回传信号链路中增加穿越障碍物的开销，定义穿越损耗为10dB，可以计算出传输距离d≈400 m。

“无线基站AP”的覆盖方式与“室外AP+高增益天线”基本相同，区别在于无线基站AP采用智能化天线，大大增加了AP的覆盖距离，覆盖距离可达到3 km，单凭用户终端网卡是无法实现信号回传的，所以需在用户端增加大功率网卡或者CPE。

取得某地区“AP+增益天线”方式覆盖实测数据，天线挂高25 m，AP设备通过室外网线与 PoE交换机100 Mbit/s以太网口相接，PoE交换机上连1 000 Mbit/s传输链路，不限速，测试如表1所示。

2.4 GHz信号受障碍物遮挡影响大，基于上述理论与实测分析，WLAN用户的感知受距天线的距离的有无遮挡的影响，为了有效的解决农村地区的无线宽带接入，需要采用AP+CPE的部署方式，保证用户正常上网。

2　AP加载CPE的性能测试

目前农村宽带无线网的组网采用“AP+CPE”的方式对热点地区进行Wi-Fi 覆盖的方式得到广泛的试点应用。AP 接入CPE 的能力影响用户接入数目、数据吞吐量等性能，因此在部署前测试AP 加载性能是非常有必要的。通常采用的直接简单的测试方法为，测试终端采用配有无线网卡的真实电脑，部署周期长、成本高、人员投入大。本文提出一种简单有效的测试方法。

测试选用IXIA400T仪表来产生并监控被测AP与被测CPE之间的数据流。设仪表端口1为数据流出口端口2作为数据流入口即用户端连接CPE。测试环境搭建如图1所示。

首先将被测AP置于屏蔽箱内，通过PoE模块方式供电，外接增益天线用于数据的收发。设定AP为CH2.0与桥接模式并且处于用户隔离状态，调节AP的发射功率为最大，配置信道为1、6或者11，设定SSID 为test等。

CEP设备通过配置有千兆端口的低端二层交换机汇聚，通常低端的二层交换机最大端口数为24个，且不宜满接，所以多个CPE可通过交换机级联的或者汇聚的方式收敛，IXIA400T仪表对多用户传输数据流采用不同的IP 地址和MAC地址进行区分，每个端口绑定对应仪表中用户的MAC地址，保证数据流可控且互不冲突的发送至各CPE。将CPE关联至AP。配置相应增加VLAN，并将依次对应MAC地址。建立服务器端和用户端之间的连接，数据流从源端发送至终端，即建立数据流的产生端、接收端以及数据流的流向。端口1和端口2分别连接AP部分和CPE部分，在端口映射阶段分别将端口1绑定Network1，端口2绑定Network2。当Network1产生下行数据流时，数据产生后首先发送至AP，AP通过无线链接将数据传送至各CPE，CPE 直接将收到的数据转发至Network2，整个过程对于AP为下行流量测试；反之，为上行流量测试。在Network1 端网络层，通过仪表模拟等同于连接至交换机CPE个数的用户，此处模拟100个用户，分别对应IP 地址192.168.0.1 至192.168.0.100，同时设置网关地址，模拟用户的MAC地址已给定，因此交换机在建立端口MAC地址绑定时需根据该MAC地址进行设定，以保证数据发送至对应的CPE。在Network1端传输层，主要采用TCP协议进行传输，同时对于TCP协议的参数主要对缓存大小进行设置，为了保证测试的吞吐量不会因为缓存受限而产生丢包，因此缓存大小在此处被设置为一个较大的值。在Network1 端应用层，主要采用HTTP协议产生应用层数据，同时分别采用HTTP协议中的POST和GET操作对应上行和下行流量测试。Network2端口设置，仅需在网络层模拟1个用户用于汇总接收数据并对接收数据状况统计和分析。

表1　AP+增益天线覆盖方式测试数据

图1　测试系统结构图

3　结果与分析

对于村通室外型AP与CPE的组合能有效减少部署开销并提供灵活的网络结构。因此，接入点AP加载CPE的性能评估测试对产品选型与网络实际部署都具有指导意义。上述测试方法表明，测试AP加载CPE的性能具有合理性和可操作性。同时，通过引入交换机级联方式使本测试系统具有良好的可扩展性。经过试验室实际测试应用和验证，本测试方法能有效评估WLAN网络AP的加载性能。

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Study on test method of rural wireless broadband access

LI Dong-liang

(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Xinjiang Branch, Urumqi 830011, China)

AbstractUsing a combination of outdoor type AP and CPE to build WLAN network can effectively reduce deployment overhead and provide a flexible network configuration. Evaluation method proves the solution of rural wireless broadband and introduces applied to a AP loading of CPE performance.

Keywordsrural WLAN; AP; CPE; test

收稿日期：2014-11-09

文章编号1008-5599（2015）01-0046-03

文献标识码A

中图分类号TN913