基于高并发的无线网络系统优化方案

李志杰 吴琪

【摘要】本文以河北广播电视台西院大会议室为例，针对高并发的无线网络系统中出现的无法获取ip地址及无法连接AP点的问题，提出了一套安全、高效、低成本的无线网络系统优化方案，对其中的大会议室的优化提出了负载均衡的设计，利用子网掩码结合IP地址扩宽网段，并调整了DHCP的清空时间，经过多次、多人次的考试实践表明：本文的优化方案设计合理、运行稳定，能够满足高并发的大会议室无线网络使用需求。

【关键词】无线网络;网络建设;网络优化

中图分类号：TN92                 文献标识码：A               文章编号：1673-0348（2020）018-093-03

Abstract： in this paper， taking the large conference room of Hebei Radio and television station as an example， aiming at the problem that IP address can not be obtained and AP point cannot be connected in high concurrency wireless network system， a set of safe， efficient and low-cost wireless network system optimization scheme is proposed. The load balancing design is proposed for the optimization of large conference room， and the subnet mask is combined with IP address widening Network segment， and adjust the clearing time of DHCP. After many times of examination practice， it shows that the optimization scheme design is reasonable and stable， and can meet the needs of wireless network in large conference room with high concurrency.

Key words： wireless network; network construction; network optimization

1. 背景

为满足移动办公的需要，河北广播电视台西院已建设了一套统一的无线网络系统，采用FIT AP 模式，即AC+AP。在核心交换机旁挂无线控制器，对全网AP集中管理。考虑到统一管理的需要，集中部署无线管理平台，无线网络采用无线控制器、POE供电交换机、AP的三层划分结构，各类AP的配置、管理等由无线控制器统一完成。无线接入点（AP）部署模式能方便地实现漫游，实现不同无线接入点（AP）的自动切换，不需要进行二次登陆和认证。

在可容纳200人的大会议室，通过无线频谱分析，大会议室内布设了10个AP点，能够满足大会议室无线使用的基本需求。2019年，我台新闻采编人员岗位培训考试调整为通过连接无线WIFI利用“学习强国”手机客户端进行考试。有必要对西院大会议室二楼无线网络进行优化调整，同时对西院整体无线网络进行优化，以保障时间集中、高并发、多人次的考试的顺利进行。

2. 优化方案总体要求

（1）注重网络安全。为了保证我台互联网和办公网的安全，根据网络安全的有关规定，要对无线接入进行安全管理，在此基础上，实现灵活和便捷的接入。

（2）扩宽自动获取的网段，使其连接人数更多。保证在实际使用人数的基础上，留有一定的冗余值，实现多人次的同时连接。

（3）调整DHCP清空时间，使考试完成后走出考场的无线用户，尽快的释放已经占用的IP地址，达到人走ip清空的目的。

（4）AP点设置负载均衡及差值门限，保证各AP点连接人数均衡。使所有无线用户均衡的连接不同的无线AP点，连接时，优先选择利用率较低的无线AP点并保证各无线AP点同步增长。负载均衡示意图如图1所示：

3. 无线网络系统建设方案

（1）注重网络安全。为全台每个人创建用户名和密码;所有访问互联网的用户均需要使用用户名/密码进行认证以后方可登陆，在首次登陆时必须进行修改，否则无法进行上网。用户名可以和终端MAC进行绑定，保证用户信息安全。可实现基于用户的权限控制策略，对于来访客人可分配特定账号。为保证无线网络的安全性，对无线网络用户划分单独vlan，通过核心交换机设置使连接无线的用户不能访问台内vlan。通过专属的交换机跟应用控制网管连接到互联网。

（2）扩宽自动获取的网段，使其连接人数更多。我台西院使用的是C类IP地址，使用默认的子网掩码255.255.255.0每个网段最多连接254个无线用户，为保证连接人数达到500人以上（250人考试，250人候场）并留有一定的冗余量，规划连接人数为1000人，可以通过IP地址与子网掩码结合，扩宽IP地址的网络ID部分的表示范围，以便连接更多的无线用户。

子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。对于C类地址来说默认的子网掩码是255.255.255.0，通过子网掩码就可以看出有多少位是网络号，有多少位是主机号。大会议室的网段设置为53段，IP地址为192.168.53.1。为保证连接人数达到1000人，需将默认子网掩码进行修改。C类地址默认子网掩码255.255.255.0化成二进制为11111111.11111111.1111111.0000000 前24位为网络地址。后8位為主机地址，所以这个掩码所能容纳的主机数为2^8-2（网络地址和广播地址）=254。为达到容纳的主机数2^10-2（网络地址和广播地址）=1022个。可设置32位子网掩码的前22位为网络地址，后10位为主机地址。二进制为1111111.1111111.1111100.00000000，即子网掩码为255.255.252.0

（3）调整DHCP清空时间，并提高DHCP功能。默认DHCP清空时间为12小时，在考试密集的时段，例如一上午参加两场考试，连续几天进行的情况下，12小时的清空时间会导致无线用户出现大量重叠的现象，出现人已走但仍占用无线的ip段，因为后台没有及时的进行清空，此时后台显示的无线ip地址情况包含人已走的与现在正在使用的人数的总和，所以调整无线网段DHCP的清空时间为：半小时，命令行为：expired day 0 hour 0 minute 30 。另外将大会议室的无线DHCP功能设置在核心交换机上，将提高无线系统IP地址的获取速度。

（4）AP点设置负载均衡及差值门限，保证各AP点连接人数均衡。负载均衡的建设上，考虑设置负载均衡的门限及差值门限，在多个ap的背景下，某个AP连接达到门限值时，其看周围ap的差值门限，若差值超过差值门限，此时，此ap停止接入无线用户，自动让无线用户连至周围连接无线ap人数较小的ap点。例如AP我台大会议室门限值设置为20，差值门限设置为5，当某个AP连接数达到20时，此时查看周围的AP无线连接数，若不到20，连接周围的AP。若都达到了20，此时再连接最近的AP，以后的连接上，各个AP上的无线连接数依次增长，无线连接人数的差值不超过5个，达到各个AP的人数负载均衡、网速负载均衡的目的。若不采用负载均衡，某个ap点会大量接入，造成ip地址获取失败且因其信号较强，无线用户仍继续连进此ip点，许多无线用户会无法使用网络。

（5）进行使用前测试，整个优化过程完成后，利用大会议室开会前，请与会人员配合将手机连至大会议室无线网络系统，看是否可以获取到ip地址及连接上网情况，测试过程很重要，能够发现很多不容易发现的问题。

4. 运行效果

连续5天，每天都是上午两场下午两场高并发的无线人数连接的考试成功举办表明：在人员集中密集时段，ip地址与子网掩码结合保证了高并发的无线接入，通过将DHCP清空时间改为半个小时保证了“人走IP清”、DHCP下發功能改成核心交换机下发使其性能更高，负载均衡的设置保证了没有出现单个AP点无限制升高使户无法连接的情况，各个AP点的连接人员均衡增长，保障了密集时段高并发的无线网络使用需求。考试的成功举办表明：此次无线系统优化方案能够满足密集时段、高并发的无线网络需求。

5. 结束语

随着对于随时随地接入互联网获取信息的办公需求的逐渐增多，在使用无线网络进行移动接入办公的需求不断上升的情况下，无线网络已经成为办公、科研、娱乐的基础设施平台，本文以河北广播电视台的大会议室无线优化思路为例，为其他园区的无线网络系统的建设与优化使用提供了参考，对大会议的无线网络系统的优化设置可以满足高并发、集中时段使用无线网络的需要。经过成功举办多次、多人数的考试效果来看，该方案设计合理，成本较低、运行稳定，能满足高并发的无线网络系统连接需求。

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