高校无线网络优化方案实施探析
2020-01-09吴洋
吴 洋
(安庆师范大学 信息化建设与规划处，安徽 安庆 246133)
在通信技术高速发展的今天，无线网络由于其自身优势在校园网络建设中发挥着越来越重要的作用，方便廉价的优势给师生使用提供了极大便利.以安庆师范大学为例，目前无线网络已基本做到校区全面覆盖，然而随着无线网络接入节点数量的逐渐增多，一些问题逐渐显现，如无线信号稳定性不够、部分区域AP存在相互干扰、信道不均衡等，因此亟待对学校无线网络实施优化.为了能够让校园无线网络承载更大容量的业务内容，在网络速度、信号强度、稳定性方面同步满足不断发展的教学科研需求，作者在调查研究的基础上提出高校无线网络优化方案，该方案计划使用负载均衡、功率信道优化、速率设置、二层隔离等方式对全校无线网络进行优化，以提升校园无线网络的性能.
1 安庆师范大学无线网络现状
1.1 无线AC和AP
目前安庆师范大学共有无线AP 1000多个，主要分布在两个校区教学楼和行政楼，其中部分教学楼教室和办公室都有单独AP，布置密集.AC使用的是H3C的WX系列，下面就H3C的WX6112AC为例，谈一下优化策略.
1.2 AP目前使用的策略和模板
AP绑定的ESS服务模板为：
wlan service-template 1 clear
ssid aqnuwlan
bind WLAN-ESS 1
client forwarding-mode local vlan 2 to 256
service-template enable
开启了本地转发功能,这样可以大大减少交换机的负荷
2 无线网络优化步骤
无线网络优化一般分为4个步骤：
(1)准备阶段：确定无线网络运行标准，规划AP分布范围，收集AC运行日志，通过网管软件、用户调研、测评等收集无线网络存在问题.
(2)分析阶段：根据场景特点及需求差异，以及收集的无线网络运行状况和存在问题，确定优化选项及优化目标，制定方案.
(3)优化阶段：根据制定好的优化方案，逐步实施，计划将安庆师范大学无线网络如表1所示，划分为3个区域，分区域进行以下几点优化：关闭低速率应用、禁止弱端信号接入、开启频谱导航、配置负载均衡、功率信道优化、VLAN用户二层隔离.
(4)测试阶段：测试优化后的网络效果，是否符合优化要求，用户使用感和流畅度是否有提升，并规划网络性能进一步提升方案.
表1 优化方案
3 无线网络优化方案
3.1 关闭低速率应用
无线网络中，AP或无线客户端发送报文所用的速率集包含许多种速率标准，(例如11 g支持1、2、5.5、11、6、9、12、18、24、36、48、54 Mbps)，发送报文时，会动态地选择某个速率进行发送.但是在实际应用中，管理报文和广播报文会用1、2、5.5 Mbps等低速率发送，对空口资源造成极大浪费.因此需要禁止低速率发送，但禁止后，一些信号强度较弱和距离较远的终端，会存在丢包现象，一般建议应用在AP大规模密集部署的场景.因此，根据安庆师范大学AP部署现状，计划在A、B区域部署，部署后在整体上能减少广播报文和管理报文对空口资源的占用.
配置命令为：
#
[sysname]wlan rrm
[sysname-wlan-rrm]dot11g disabled-rate 1 2 5.5 6 9
3.2 禁止弱客户端信号接入
当客户端信号较弱时，也可以接入无线网络获取网络资源.如图1所示，有Rssi为4的用户接入AP.当该客户端大量下载数据的时候，信道资源会被大量占用，影响整个AP覆盖区域接入用户.
RSSI:Received Signal Strength Indication接入无线客户端的信号强度指示值，对应单位dBm.RSSI的计算方法如下：
在104 us内进行进行基带IQ功率积分得到RSSI的瞬时值,计算公式为(1)式[1]：
(1)
8192个RSSI的瞬时值进行平均得到1s的RSSI的平均值，公式为(2)式[2]：
(2)
与dBm值得转换公式为：dBm=RSSI*2-113
[sysname]wlan option client-reject rssi 10
图1 弱信号客户端
3.3 开启频谱导航
目前大部分支持双频工作的无线客户端都习惯工作在2.4 GHz，通常AP上2.4G信道接入率较高，5G信道大量空闲.频谱导航设置开启后，能引导双频客户端优先连接5G射频，使2.4G、5G用户数达到均衡，从而提高整网性能.
配置命令为：
#
[sysname]wlan rrm
[sysname-wlan-rrm]band-navigation enable
[sysname-wlan-rrm]band-navigation rssi-threshold 15
#配置频谱导航RSSI门限值为缺省值.
[sysname-wlan-rrm]band-navigation aging-time 180
#配置客户端信息的老化时间为缺省值.
[sysname-wlan-rrm]band-navigation balance session 40 gap8
#配置客户端连接数门限为40，差值门限为8.
[sysname-wlan-rrm]band-navigation balance access-denial5
#配置设备拒绝5GHz客户端关联请求的最大次数为5.
也可在AC上直接配置，如图2：
图2 频谱导航设置
3.4 配置负载均衡
负载均衡和频谱导航有许多相似之处，属于强相关模块，做叠加设置后，需要重点测试.两者的区别是负载均衡在AC上实现，而频谱导航由AP完成.
在安庆师范大学ACDERG楼，每间教室都有1个AP，分布比较密集，对此我们可以做负载均衡配置，当AP的连接用户数或者流量门限达到阙值时，新用户将无法连接该AP，转而连接邻居AP.
无线AC的负载功能分为两种，一种是基于流量划分，如图3所示，流量差值门限代表当前经过相邻的两个AP的流量之间的差值，当流量差值门限和流量门限同时触发，AP就会开启负载均衡.另外一种是基于用户数划分，如图4所示，只有当连接的用户数量同时触发会话差值门限和会话门限，AP的负载均衡功能才会启动.
在配置前，需要根据不同教室，先划分负载均衡组进行管理.初步计划将ACDEFG楼划分为一个组，进行配置和测试.
配置流量负载均衡命令为：
[sysname]system-view
[sysname]wlan rrm
[sysname-wlan-rrm]load-balance traffic 10 gap 40
3.5 功率信道优化
在同一信道的相邻AP，当发射功率设置高时，会产生冲突.降低同信道AP发射功率，可以加强信道频谱资源的复用率，提高无线网络性能.
优化方案，需根据教室大小和信道，进行逐个优化调整，配置命令如下:
举例：将hl-11功率配置为20
[sysname]wlan ap hl-11 model WA2620E-X
[sysname-wlan-ap-hl-11]radio 1 type dot11a
[sysname-wlan-ap-hl-11-radio-1]max-power 20
也可配置自动功率调整，当AP发现周围有缺省数目(数目可配置)的邻居时，能自动调整功率，避免冲突[3].
配置命令如下：
[sysname]wlan rrm
[sysname-wlan-rrm]dot11bg calibrate-power self-decisive
3.6 VLAN用户二层隔离
图3
图4
目前安庆师范大学的无线用户之间，无互相访问需求，可以做二层隔离，使无线用户无互访功能，只可访问网关设备.设置以后，可显著减少整个WLAN的广播流量.
配置命令为:
[sysname]user-isolation vlan 2 to 256 enable
4 优化测试
对A区(ABCDHJK 7栋教学楼)进行无线优化配置以后，进行测试.
4.1 测试工具
测试电脑一台，无线网卡一块，AirMagnet(无线报文分布、频谱信道等分析)测试软件一套，inSSIDer(监测无线网络的传输速度、检测信号强度)测试软件一套.
4.2 测试标准和结果
测试内容测试标准测试结果信号强度覆盖区域和信号强度(单位dBm)7栋教学楼楼内覆盖区域均达到98%以上,大部分区域强度≥-75 dBmPING测试选择不同的覆盖区域和AP下,测试延时率和丢包率延时率≤20 ms,丢包率≤1%认证时间选择不同的覆盖区域和AP下,测试计费认证界面弹出和登录时延弹出时延≤5 s,登录时延≤2 s网页浏览选择不同的覆盖区域和AP下,测试常用网站打开时间打开时延基本小于8 s射频测试从AC上查看AP两个射频单元接入用户部分AP 5 G射频信道连接用户高于2.5 G同频AP测试检测某一区域内,记录所有信号强度高于-75 dBm的AP区域AP数量均≤8
5 结束语
本文通过对安庆师范大学无线网络的实际情况进行分析，提出了整体优化方案.优化之后，经过专业软件测试，无线网络速度有明显提高.
