1、WLAN 接入性能研究中國移動通信集團安徽有限公司亳州分公司WLAN 專業 QC 小組2013年1月）QC小組概況表小組名稱WLAN專業QC小組成立時間2013/3/1格 言知識無深淺、創新無極限課題名稱降低基站單載頻耗電量課題類型指定型組長程凡民活動日期2011年3月至2012年11月課題注冊2011/3/1小組成員9人注冊編號FGS-BZ-20110308活動頻次1次/月，出勤率100%QC教育時 間72小時以上小組榮譽安徽移動亳州分公司動力 QC小組成立于2011年3月5日，目 前共有成員9人。本小組按照公司精細化管理工作思路，不斷在 工作現場尋找瓶頸。已完成的降低局用動環監控系統誤告率

2、、降低基站蓄電池損壞率等課題，均在省公司QC小組活動成果年度評審中取得了優異成績。表1小組概況表（制表：李良 時間：2012年11月）1.1 概述1.1.1 課題背景及意義無線局域網是無線通信技術與網絡技術相結合的產物，具有靈活性、移動性等多項優勢。隨著 WLAN技術的日益成熟，無線局域網愈發受到關注，普及面 也在不斷上升。上海移動成熟的2G移動通信系統主要為用戶提供簡單、可靠、便捷的語 音和數據通信。3G移動通信則使客戶們能夠享受到高速數據帶來的互動娛樂新 體驗。而WLAN等無線接入技術的不斷應用使數據接入更快捷，更高速，更豐 富。近年來，上海移動逐步在城市重點地區（如機場、酒店、高檔寫字樓

3、、高檔 公寓等）建立“熱點”區域，為用戶提供良好的無線寬帶業務。圖8.1-1 上海移動WLAN網絡架構為了增加通信市場影響力，擴大市場份額，提升規模優勢，滿足未來公眾WLAN 業務推廣的需要，迎接未來多家運營商從事移動通信業務的競爭局面，今后幾年的WLAN 網絡規模仍然會處于上升趨勢，對于 WLAN 的規劃、 維護及優化難度也會相應提高。2010 年，上海將舉辦舉世矚目的世博會，上海移動作為世博會合作伙伴，將會為世博會提供“高質、可靠、暢通”的技術和服務，包括成熟可靠的 2G 、3G 移動通信業務和完善的WLAN 服務。屆時，整個世博園區WLAN 系統需要覆蓋行政中心、世博村、新聞中心以及主題

4、館，為參展商、媒體記者、志愿者以及參觀群眾提供優質便捷的WLAN 通信服務。為了提升上海移動WLAN 網絡在用戶中的滿意度，更好地服務世博會，我們需要提高對WLAN 的規劃、維護及優化能力。而作為一種近幾年開始廣泛應用的技術，目前公司的維護人員對于WLAN 的一些特性和維護、優化要點沒有太多的經驗，對 WLAN 也沒有形成有效的優化維護規范，因此需要對WLAN 的一些特性進行研究，為今后的規劃、維護及優化工作提供一些參考。1.1.2 課題研究內容無線局域網的接入性能主要取決于兩方面：網絡覆蓋與網絡容量。兩者是相互制約， 同時網絡容量又取決于網絡覆蓋。無線局域網的規劃很大程度上影響了其接入性能的

5、優劣。根據用戶的需求，在網絡容量與網絡質量之間做出取舍，確保網絡的性能達到用戶的需求。本課題的研究內容主要包括以下五個部分：運營 WLAN 的傳播特性及AP 覆蓋范圍 運營 WLAN 的頻率干擾研究及排查WLAN 的 AP 間切換研究WLAN 的負荷均衡研究WLAN 網絡承載能力、性能瓶頸及最佳性能方案1.1.3 課題研究思路本課題涉及的研究內容屬于一個比較新的領域，我們缺乏足夠的經驗。因此，我們采用了理論研究和實際驗證相結合的方式，通過壓力測試、自由接入測試以及相關優化經驗得出最后的研究成果。所以，本課題的研究思路和進度安排計劃如下：開展 WLAN 頻率干擾研究，包括內部干擾及外部干擾。對于

6、內部干擾，通過理論研究以及相應的驗證試驗，研究內部干擾的成因及特性；對于外部干擾，通過驗證試驗以及捕捉干擾脈沖研究外部干擾的特性以及對于 WLAN 的干擾。最后，結合內部干擾及外部干擾的研究成果，制定AP 設備干擾排查方案。進行壓力測試和自由接入測試，研究WLAN 網絡的承載能力和性能瓶頸，探究802.11a/b/g 混合模式下WLAN 的最優性能。開展 WLAN 的傳播特性研究及AP 覆蓋范圍預測工作。對于WLAN 的傳播特性，我們采用了ITU-R P.1238-2-2001 標準中建議的衰減因子模型作為理論依據，結合驗證試驗，得出了室內視距傳播的及非視距傳播環境下的大致特性，并且預測一些室

7、內環境下AP 的覆蓋范圍。開展了 WLAN 的 AP 間切換及負荷均衡研究工作，并結合上述研究成果 完成整個課題成果的總結。AP間切換理論 研究總結WLAN負荷均衡理論研究壓力測試及自由接入測試WLANJ絡承載能力及性能瓶頸802.11a/b/卜g混合模式下WLAN勺最優性能圖8.1-2課題研究思路1.2 傳播特性及覆蓋范圍在進行 WLAN網絡規劃的過程中，覆蓋預測是一個非常重要的環節。通過預測每個AP的覆蓋范圍，計算所需AP的數量。然后結合容量需求、頻率干擾以及美觀等各方面因素，決策 AP放置的位置。WLAN的電波的傳播特性是AP覆蓋預測的依據之一，選擇一個合適的電波傳播模型，對覆蓋區內的接

8、收信號強度進行預測。由于現網中運營的 WLAN網 絡主要應用于室內覆蓋，室外傳播的實際應用未達到成熟水平。 因此，本課題的 研究范圍僅針對WLAN的室內傳播特性開展研究活動。就無線通信的發展而言，室內無線傳播是一個新的領域。它具有兩個特點： 覆蓋距離更小以及受到環境影響更大。 室內的電波傳播不受氣候因素限制， 但是 受到頻率、距離、天線高度以及建筑物的類型、結構、布置、材料等多方面因素 影響。其中，建筑物的內部結構及建筑材料對于無線傳播的影響最大。WLAN網絡室內無線傳播的空間損耗主要由兩個部分組成：多徑衰落及穿透損耗。其中，多徑衰落是指無線電波從發射天線經過多個路徑抵達接收天線的傳 播現象。

9、造成多徑衰落的主要原因是無線電波傳播過程中，物體對電波的反射及折射。穿透損耗是指無線電波穿越了障礙物前后信號的信號強度差，損耗程度取決于建筑物的結構、厚度、材料性質、場戶大小、室內陳設物品等因素。1.2.1 設計覆蓋范圍的界定802.11協議中規定了幾種數據傳輸速率，不同的速率采用不同的調制方式。 采用的調制方式取決于無線電波環境，越好的調制方式要求的最低接收靈敏度越 高。其中，802.11a/g 規范中定義了當采用正交調幅（64-QAM ）的調制方式 時，可以提供最高56Mbps的數據傳輸速率，而其要求的接收最低靈敏度達到 了-65dBm 。因此，一個AP的實際覆蓋范圍受到容量要求的約束。另

10、外，集團 AP設計方案要求的邊緣場強分別為-75dBm ,這也是我們試驗中采用的標準。表8.2-1列出了不同要求下信號的最小接收電平。802.11b 規 范定義的接 收器最低接 收靈敏度1Mbps-80dBm2Mbps-80dBm5.5Mbps-76dBm11Mbps-76dBm802.11a/g規范定義的 接收器最低 接收靈敏度6Mbps-82dBm9Mbps-81dBm12Mbps-79dBm18Mbps-77dBm24Mbps-74dBm36Mbps-70dBm48Mbps-66dBm54Mbps-65dBmAP設計方策要求的邊緣場強-75dBm表8.2-1要求的最小接收電平1.2.2

11、設備常用指標上海移動WLAN中采用的AP設備主要包括三種：國人、Moto以及聯信永益。試驗中我們采用的 AP設備是聯信永益的 LXP2008 ,終端設備為 DELLD630+Cisco外置網卡。表二和表三分別列出了相關 AP及終端的參數）商型號AP發射功率AP天線增益備注國人SGR-W500-I (802.11b/g)100mW/20dBm5dBi一M用于AP獨立布點覆蓋SGR-W500-I/A (802.11b/g)100mW/20dBm5dBi一M用于AP獨立布點覆蓋SGR-W500-I/A (802.11a)100mW/20dBm5dBi一M用于AP獨立布點覆蓋MOTOAP300 (80

12、2.11b/g)100mW/20dBm3dBi一M用于AP獨立布點覆蓋500mW/27dBm3dBi一用于室內分布系統覆蓋聯信永益LXP2008 (802.11a)50mw/17dBm3dBi一M用于AP獨立布點覆蓋LXP2008 (802.11b/g)100mw/20dBm3dBi一M用于AP獨立布點覆蓋表8.2-2 相關AP參數終端型號終端增益Intelwireless3945abg1dBiCisco外置網卡1dBi常見內置網卡的發射功率為30mw/15dBm表8.2-3相關終端參數1.2.3 鏈路預算公式WLAN點對點鏈路主要由三個主要部分組成：發射端、接收端以及射頻傳輸 通道。發射端包

13、括了發射機、發射天線以及連接發射機與發射天線的饋線和連接 頭；接收端包括接收機、接收天線以及連接接收機和接收天線的饋線和連接頭。鏈路預射頻傳輸通信是指電磁波從發射天線到接收天線之間的傳輸路徑和空間算公式如下：PrdBm=PtdBm+ GtdBi+ GrdBi- PathlossdB- LadB- LbdB（ 1 ）其中， PrdBm 為終端最小接收電平；PtdBm 為 AP 最大發射功率；GtdBi 為 AP 發射天線增益；GrdBi 為終端接收天線增益；PathlossdB 為路徑損耗；LadB 為預留冗余；LbdB 為穿透損耗；GtdBi=3dBi , GrdBi=1dB , LadB與A

14、P、終端的放置高度以及其它客觀因素有關，試驗中取5dB 。根據（ 1 ）式，可以得出PrdBm= PtdBm-PathlossdB-1-LbdB（ 2）室內無線傳播分為兩類：視距傳播（LOS ）與非視距傳播（OLOS ） 。非視距傳播時的穿透損耗Lb= 2 （Mt*Wt ）, Mt為分隔物的數量，Wt為該分隔物的穿透損耗；視距傳播時不存在穿透損耗。因此，視距傳播時的鏈路預算公式為PrdBm= PtdBm-PathlossdB-1（ 3）非視距傳播時的鏈路預算公式為PrdBm= PtdBm-PathlossdB-Mt*Wt ) -14）1.2.4 穿透損耗1.2.4.1 2.4GHz的穿透損耗受

15、限于發射設備與接收設備的靈敏度，誤差較大。現階段采用試驗方式得出可提供的2.4G電磁波對于各種建筑材質的穿透損耗如下：分隔類型實測損耗值（dB ）磚墻上的窗口1-3金屬框架的玻璃4-7辦公室墻壁5-7辦公室墻上的金屬門5-7爐渣磚墻5-7磚墻上的金屬門10-13與金屬門鄰接的磚墻3-5混凝土墻（250mm ）18-22樓層阻擋30以上表8.2-4 2.4GHz 電波的穿透損耗1.2.4.2 5.8GHz的穿透損耗受限于發射設備與接收設備的靈敏度，誤差較大。現階段采用試驗方式得出可提供的5.8G電磁波對于各種建筑材質的穿透損耗如下：分隔類型損耗值（dB ）磚墻上的窗口2-3金屬框架的玻璃6-8辦

16、公室墻壁7-9辦公室墻上的金屬門7-9爐渣磚墻5-7磚墻上的金屬門15-17與金屬門鄰接的磚墻5-7混凝土墻（250mm ）24-27樓層阻擋30以上表8.2-5 5.8GHz電波的穿透損耗1.2.5 2.4GHz傳播模型1.2.5.1 衰減因子模型ITU-R P.1238-2-2001標準規定了對于編制在頻率 900 MHz 至M00 GHz室內無線電通信系統和無線局域網規劃的傳播數據和預測方法。根據 ITU-R P.1238-2-2001 標準中建議，我們采用衰減因子模型作為計算路徑損耗的理論 依據，具體公式如下：PathlossdB尸 L0 +10*n*log(d/ d0 )(5)其中，

17、d為傳播路徑，n為衰減因子，L0為參考距離空間衰減，d0為參考距離。對不同的無線環境，衰減因子 n的取值有所不同，在自由空間中，路徑衰減與距離的平方成正比，即衰減因子為 2。在建筑物內，距離對路徑損耗的影響將明顯大于自由空間，取值大于 2。其中4為1m時的空間模型損耗，根據自由空間傳播模型L=-27.6+20lg(d) +20lg (f)(6)可得L0=-27.6+20lg(1 ) +20lg ( 2400 ) =40dB根據(5)式，我們可以得出2.4GHz的室內空間路徑損耗為 PathlossdB= 40+10*n*log(d)(7)AP在2.4GHz頻率上的發射功率為 20dBm (Pt

18、dBm=20dBm )，根據(3)式及(5)式可以得出PrdBm= -21-10*n*log(d)(8)1.2.5.2 2.4GHz頻率AP覆蓋范圍的理論計算由于500mwAP主要用于室內分布式系統，不用于單獨布點，故只選取100mw用于單獨布點的AP進行計算。表2-6是根據（8）式、表2-4以及各種速率要求計算鏈路損耗得到的 AP覆蓋范圍（m ）:規范速率要求邊緣 場強自由模 型衰減因 子n=2.5衰減因 子n=3.0n=2.5（k 堵混凝 土墻）n=3三 堵混凝 土墻）802.11 b5.5M/11M-76dBm562.34158.4968.1325.1214.681M/2M-80dBm8

19、91.25229.0992.6136.3119.95802.11 g54Mbps-65dBm158.4957.5429.299.126.3148Mbps-66dBm177.8363.1031.6210.006.8136Mbps-70dBm281.8491.2042.9914.459.2624Mbps-74dBm446.68131.8358.4320.8912.5918Mbps-77dBm630.96173.7873.5627.5415.8512Mbps-79dBm794.33208.9385.7733.1118.489Mbps-81dBm1000.00251.19100.0 039.8121.

20、546Mbps-82dBm1122.02275.42107.9843.6523.26AP設計力殺5.5M/11M 18M-75dBm501.19144.5463.1022.9113.59表8.2-6 2.4GHz 頻率AP的覆蓋范圍1.2.6 5.8GHz傳播模型1.2.6.1 衰減因子模型ITU-R P.1238-2-2001標準規定了對于編制在頻率 900 MHz 至M00 GHz室內無線電通信系統和無線局域網規劃的傳播數據和預測方法。根據ITU-RP.1238-2-2001標準中建議，我們采用衰減因子模型作為計算路徑損耗的理論 依據，具體公式如下:PathlossdB= L0 +10*n

21、*log(d/ d0 )(5)其中，d為傳播路徑，n為衰減因子，L0為參考距離空間衰減，d0為參考 距離。對不同的無線環境，衰減因子 n的取值有所不同，在自由空間中，路徑 衰減與距離的平方成正比，即衰減因子為2。在建筑物內，距離對路徑損耗的影響將明顯大于自由空間，取值大于 2。其中4為1m時的空間模型損耗，根據自由空間傳播模型L=-27.6+20lg(d) +20lg (f)(6)可得L0=-27.6+20lg +20lg (5800 ) =47.7dB根據(5)式，我們可以得出5.8GHz的室內空間路徑損耗為PathlossdB= 47.7+10*n*log(d)(9)AP在5.8GHz頻率

22、上的發射功率為17dBm (PtdBm=17dBm )，根據(3) 式及(5)式可以得出PrdBm= -31.7-10*n*10g(d)(10)1.2.6.2 5.8GHz頻率AP覆蓋范圍的理論計算由于500mwAP主要用于室內分布式系統，不用于單獨布點，故只選取50mw用于單獨布點的AP進行計算。表2-7是根據(10 )式、表2-5以及各 種速率要求計算鏈路損耗得到的 AP覆蓋范圍(m ):規范速率要求辿緣自由模衰減因衰減因n=2.5n=3場強型子子(獷(獷n=2.5n=3.0堵混凝 土墻）堵混凝 土墻）802.11 a54Mbps-65dBm46.4021.4812.883.402.784

23、8Mbps-66dBm52.0623.5513.913.733.0036Mbps-70dBm82.5134.0418.915.404.0724Mbps-74dBm130.7749.2025.707.805.5418Mbps-77dBm184.7164.8632.3610.286.9712Mbps-79dBm232.5477.9837.7312.368.139Mbps-81dBm292.7593.7643.9914.869.486Mbps-82dBm328.47102.8 047.5016.2910.23AP設計力殺5.5M/11M 18M-75dBm146.7253.9527.758.555.

24、98表8.2-7 5.8GHz 頻率AP的覆蓋范圍1.2.7 覆蓋半徑實測我們采用單獨布點的聯信永益 LXP2008室內型AP進行覆蓋半徑實測，AP 的2.4G 模塊發射功率為100mw/20dB , 5.8G 模塊的發射功率為 50mw/17dBm ,天線增益均為3dBi。接收端采用Cisco外置網卡，網卡天線 接受增益為1dBi。首先，我們針對視距傳播損耗進行測試。將 AP與終端放置在1.5m高度， 測試不同距離下終端端的信號接收電平。圖2-1和圖2-2為視距傳播環境下 2.4GHz與5.8GHz電磁波的取樣點分布圖三- = =-二1=三手=+T二一 t-r-xJZ* 李工士1圖8.2-2

25、視距傳播環境下5.8GHz的取樣點分布圖工XTJ-+七 金，*+ *一-*+ +TTUL*上,t T T i -圖中的曲線是終端接收電平 Pr與距離d的關系。根據（8）及（10）式, 我們可以確定衰減因子n,并畫出相應的曲線。圖中的黑點代表采樣點。根據采樣點分布，我們以 95%為基準（去除測試中由于設備原因或者電平瞬時變化產生的奇點），將取樣點包含在兩條曲線之間,得出衰減因子區間。工作頻段衰減因子n2.4GHz2.73.25.8GHz2.53.0表8.2-8 衰減因子n1.2.8 AP無線覆蓋范圍按照AP設計方案要求，AP的覆蓋邊緣場強為-75dBm。然而，在某些AP 信號場強小于-75dBm

26、 的區域，終端仍然能夠與網絡通訊。因此，我們對AP真 正能夠達到的覆蓋邊緣場強進行了實測。測試結果表明，-90dBm 是AP邊緣覆蓋的極限最小場強。當AP的信號場強在-75dBm 至-90dBm 之間時，用戶的使用感受度逐漸 下降。（具體體現為網絡登陸時間增加、上傳及下載減小）當AP的信號場強小于-90dBm 時，終端會出現掉線現象，無法與網絡進行 交互。當掉線之后，終端有時還會出現無法到偵測該AP信號的現象。1.2.9 總結我們若以-75dBm 作為AP覆蓋的邊緣場強，通過計算得到室內AP理論覆蓋范圍:協議速率要求邊緣 場強視距傳播覆 蠱范圍非視距傳播覆蓋范圍 （穿透一堵混凝土 墻）802.

27、11b /g5.5M/11M 18M-75dBm48.7m 至 100m11.54m 至 19.95m802.11a18M-75dBm27.75m 至53.95m4.07m 至 5.39m表8.2-9AP理論覆蓋范圍WLAN規劃過程中，在預測AP覆蓋范圍時，可以參考上述結論，計算所需AP數量。但是由于室內環境復雜，在規劃 AP數量及放置時，實地勘察非常重 要。通過實地環境勘察，結合用戶的容量、美觀等需求，最終決定所需AP的數量以及放置位置。1.3 干擾1.3.1 干擾的分類按照干擾源分類，可以將 WLAN干擾分為內部干擾與外部干擾。內部干擾來自于 WLAN系統內部，為其它 WLAN AP設備對

28、網絡造成的干擾，包括我公司網絡內部 AP造成的干擾與網外其它運營商或私人架設 AP造成 的干擾。外部干擾來自于非 WLAN網絡系統，工作在 WLAN所在頻段上（2.4G、5.3G、5.8G ）的射頻設備，包括微波爐、藍牙設備、數字無純電話、視頻監控系統等。尤其在2.4G頻段，由于此頻段為開放頻段，工作在此頻段上的射頻設 備眾多，也較容易形成干擾。圖8.3-1 WLAN 干擾示意圖1.3.2 WLAN 干擾機制的特點1.3.2.1 802.11 的 MAC 層機制WLAN 所采用的802.11 系列協議采用了肯定確認(positiveacknowledgment )機制，所有傳送出去的幀都必須得

29、到響應，所以，無論是在數據幀還是在響應消息的傳送過程中，任何環節出現丟失，數據幀都將予以重傳。由于 AP 將與之關聯的所有終端進行通信，所以，在傳輸過程中會發生沖突的現象，并且由于遠近效應的關系，距離AP 近的終端所發射的信號會把遠處其他終端的信號淹沒。為此， 802.11 采用了 CSMA/CA ( Carrier Sense MultipleAccess/Collision Avoidance 載波偵聽多路訪問/ 沖突避免)機制來最大限度的避免沖突問題。802.11 具備了兩種載波偵聽功能：物理載波偵聽(physicalcarrier-sensing )與虛擬載波偵聽(virtual ca

30、rrier-sensing ) 。只要其中有一個監聽功能顯示媒介處于忙碌狀態，MAC 就會將此狀況匯報給較高層的協議以阻止幀的發送。物理載波偵聽功能由物理層提供，取決于所使用的媒介與調制方式。虛擬載波偵聽是由網絡分配矢量(Network Allocation Vector, NAV )所提供。 802.11 的幀會包含一個Duration 字段，用來預訂一段媒體使用時間。NAV 本身其實就是一個定時器，用來指定預計要占用媒介多少時間，以微秒( ms) 為單位。 終端會將NAV 設定為預計使用媒介的時間，這包括完成整個操作必須用到的所有的幀。其它終端收到Duration 字段后會將NAV 的值倒

31、數到零。只要NAV 的值不為零，就代表媒介處于忙碌狀態。若它處于在試圖傳送任何數據之前，終端必須查看媒介是否處于閑置狀態。忙碌狀態，終端必須延遲訪問并利用指數退避算法來避免發生沖突。退避規程啟動后，當檢測到NAV!=O 時，則退避計時器不進行減時隙操作，NAV 遞減；當檢測到 NAV=0 時， 并且物理載波檢測也表明信道空閑時，在等待 DIFS 或 EIFS的空閑時間后，退避計時器開始減時隙操作，直到退避時間為0，發送數據。1.3.2.2 干擾影響WLAN 網絡的原理如果一個AP 的覆蓋范圍內有其他工作信道重疊的AP 正在工作，那么即使此干擾源AP 下沒有終端與之進行通訊，它還是會發出廣播信標

32、幀對網絡形成干擾，如果此AP 下有終端正在進行通信，那么產生的干擾就會變得更嚴重。由于終端需要偵聽載波，如空閑再發送，那么，如果其它同鄰頻AP 正在工作，就會占用媒介，使終端延遲發送，造成擁塞。如果干擾源為其它射頻設備，其工作時，也會占用媒介，造成擁塞。如果干擾電平較高，淹沒了WLAN 網絡的信號，會造成根本無法通信的后果。1.3.2.3 壓力測試中的MOS 值測試在壓力測試中，我們通過保持終端之間的距離，保證終端之間能夠偵測對方的行為。在理想狀態下，當這些終端接入同一個AP 時，它們以自由競爭的方式占用信道的時隙。碰撞是指在同一時間有多個數據發送，導致無線信號疊加。碰撞可能來自于同一個無線接

33、入點內部，即當兩個終端都檢測到信道空閑，同時發送數據而導致碰撞。因此，如果同一個無線接入點下負荷上升時，很容易出現碰撞。碰撞導致發送站對同一個數據幀進行多次重傳，并且每次重傳退避時間按指數概率增長,嚴重占用信道資源，延遲和抖動增大，導致整個 WLAN系統的性能急劇下降,表現為信道質量的下降MOS平均值5.004.504.003.5053.0002.502200L5。1.000 500.00 15101520近40T-專網4,503.99333 Al3 JO3.23專網出討4.023.202.112.182.312.13公網出&）4.504304.S04.294.2G工74圖8.3-2

34、MOS 值測試結果隨著接入終端數的增加 ? MOS值整體呈下降趨勢，但不論是平均值、最大值還是最小值，質量優劣的次序始終是：公網bg （MOTO ） 專網a （聯信永益）專網bg （聯信永益）。其中，公網AP （MOTO ）在質量和穩定性方面優于專網 AP （聯信永益），所以公網AP （MOTO ）的整體MOS值優于專網AP （聯信永益）。而在設備型號相同的情況下，由于 a模式的信號衰減小于bg模式，所以專網a模 式的MOS值優于公網bg模式。? 公網bg （MOTO ）始終有MOS達到4.5分的質量最好的終端，而公網（聯信永益）a和公網bg的質量最好的終端 MOS值有所波動且均達不到4.5這

35、樣的高分。可見達到最大接入數時，終端有時仍然能夠進行優質的通 信，且公網（MOTO ）的AP性能優于公網（聯信永益）1.3.3 移動內部 WLAN干擾對于移動內部 WLAN網絡AP造成的干擾，首先需要在設計規劃時進行精心的頻率規劃設計，覆蓋范圍的估算，保證網絡內部不存在頻率干擾。在優化階段，可以采用調整頻率和控制覆蓋范圍的方法消除干擾。1.3.3.1 802.11b/g 的頻率規劃802.11b 和 802.11g 的工作頻段在 2.4GHz (2.410GHz-2.483GHz)。工作頻率帶寬為83.5MHz ,劃分為13個子頻道，每個子頻道帶寬為 22MHz c13個信道的標號及所用中心頻

36、率以及頻帶的情況見表8.3-1 :信道稱號中心頻率信道低端/高端頻率12412MHz2401/2423MHz22417MHz2411/2433MHz32422MHz2416/2438MHz42427MHz2421/2443MHz52432MHz2426/2448MHz62437MHz2431/2453MHz72442MHz2431/2453MHz82447MHz2436/2458MHz92452MHz2441/2463MHz102457MHz2446/2468MHz112462MHz2451/2473MHz122467MHz2456/2478MHz132472MHz2461/2483MHz表3

37、-1 802.11b/g信道分布1、3、5、7、9、11、13號子頻道分配如圖8.3-3所示：h1111111X24(0 MHZ 2412 MHZ 2422 MHZ 2432 MHZ 2442 MHZ2452 MHZ.2462 MHZ 2472 MHZ 24B3 &MHZ圖8.3-3802.11b/g 信道頻譜圖在多個頻道同時工作的情況下，為保證頻道之間完全不相互干擾，第一和第 二旁瓣要求不受到干擾，因此理想狀態下信道之間的距離要求相隔 33MHz ,此 時為了滿足上述條件，只有2個不重疊的信道。為了增加可用信道的數量，大多數用戶允許第二個旁瓣處有少量重疊部分。此時，兩個信道的中心頻率

38、間隔不低于 25MHz就可滿足上述條件，通過犧牲一 點吞吐量換取第三個信道。從上圖中可以看出，在一個蜂窩區內，最多可以提供 3個不重疊的頻道同時工作，通常設置為 1、6、11號子頻道或者1、7、13號 子頻道，如圖8.3-4所示。但由于部分型號較老的 WLAN網卡默認屏蔽12-14號頻點，故不建議使用12-14號頻點另外，由于802.11b與802.11g的調制方式不同，當占用相同帶寬時,802.11g終端的吞吐量明顯高于 802.11b 終端的吞吐量。1.3.3.2 802.11a 的頻率規劃802.11a 的工作頻段在5.8GHz （5.725GHz-5.825GHz可用帶寬為125MHz

39、 ,劃分為4個信道，每個信道帶寬為20MHz ）以及5.2GHz（5.150GHz-5.350GHz,帶寬200MHz ,劃分為8個信道，每個信道帶寬為20MHz )頻段上。頻段信道的標號及所用中心頻率以及頻帶的情況見表8.3-2 :信道中心頻率(MHz)信道低端/高端頻575515357655755/577515757855775/579516158055795/58153651805170/51904052005190/52104452205210/52304852405230/52505252605250/52705652805270/5290605300529

40、0/53106453205310/5330表8.3-2 802.11a信道分布子頻道分配如圖8.3-5及圖8.3-6所示:圖 8.3-5802.11a 信道頻譜圖（5.8GHz ）由圖可見802.11a頻段共有12個互不干擾的信道在規劃時需注意，由于802.11a的頻率高，衰減會比802.11b/g 高，相應的覆蓋范圍也會小些。另外，若規劃區域所需頻率復用度不高的話，建議相鄰AP采用的信道間隔大于1個信道。1.3.3.3頻率復用當單個AP無法滿足覆蓋需求或者容量需求時，需要由多個 AP組網覆蓋, 用以擴大覆蓋范圍和提高頻譜利用率。為了避免由此帶來的內部干擾問題，WLAN網絡必然需要引入蜂窩結構

41、。圖8.3-7為801.11b/g 網絡一般采用的頻 率復用方式:1.3.3.4隱藏節點由于WLAN采用了 CSMA/CA 機制，會帶來一個新的問題一一隱藏站點。隱藏站點問題是在無線局域網上遭遇到一個終端不能偵測一個或多終端已經被聯入無線局域網的情況。當終端 1和終端2處于AP的通信范圍內，而終端1與終端2由于距離或者其它原因無法相互通信時，終端 1相對于終端2而言就 是一個隱藏站點，反之亦然。終端1與終端2都在AP的通信范圍內，同時向AP發送數據，但由于終端1并不能監聽到終端2的載波，這樣就造成了傳輸介質上的沖突，導致吞吐量下 降。如果遇到這樣的問題，應首先使用測試工具定位發生問題的AP及終

42、端。有兩種方法可以解決這個問題：1）移動終端2）然后調整AP中的RTS/CTS設置RTS/CTS 協議的原理如圖8.3-8所示：圖8.3-8 RTS/CTS 協議原理圖如終端1欲向AP發送數據，必先發送RTS幀提醒AP ,隨后AP應答CTS , 阻止在AP覆蓋范圍內的所有站點發送數據（但不包括終端 1 ）,當終端2收到 CTS后，不向B發送數據而避免了沖突即，在AP周圍的所有終端中只有終端1 能發送數據。這樣就有效的避免了隱藏站點的問題。但如果這個隱藏站點在網絡吞吐量上擁有較小的沖突，那么激活RTS/CTS 可能會對吞吐量造成負面影響。所以除非懷疑無線單元內含有隱藏結點，否則對 于大多數網絡，

43、不需要啟用 RTS/CTS 或謹慎設置RTS/CTS閥值。如聯信永 益的AP支持的RTS/CTS 閥值范圍是02347字節。如果設置為 2347 （默 認設置），則將禁用RTS/CTS機制。如果設置為0, RTS/CTS 機制將應用于 所有的數據包。如果設置為0-2347之間的某個值，訪問點將對大于或等于制定大小的數據包使用RTS/CTS 機制。在分布式系統中，也存在類似 “隱藏節點”的問題。 在現網中的一些熱點中，一個 AP 覆蓋范圍可以達到1 至 2 個樓面， 與 AP 關聯的終端之間有時候不能正常檢測到其他終端發出的信息，造成擁塞。所以，建議開啟RTS/CTS 功能，或者采用單獨布點解決

44、上述問題。1.3.4 網外 WLAN 干擾由于 WLAN 所在 2.4G 頻段為開放頻段，單位個人都可以在此頻段上架設WLAN 射頻設備。因此，在許多區域存在多張WLAN 網絡。在同一區域部署多張WLAN 網絡時缺少協調，那么出現同、鄰頻干擾的可能性很大，會對雙方的網絡吞吐量造成負面影響。其中， 同頻干擾對于網絡的影響最為惡劣。我們對同頻干擾造成的負面影響進行了測試。測試時，兩個同頻的AP 處于全重疊覆蓋狀態（見3.6.1 ），其中AP2 定義為干擾AP。 AP 工作在 802.11g模式，網絡通過AP 向終端發生數據。試驗共分為三個部分：第一， AP1 處于工作狀態，AP2 處于關閉狀態，終

45、端接入AP1 。試驗過程中，不斷增加接入終端的數量，觀察網絡整體吞吐量的變化。第二， AP1 與 AP2 都處于工作狀態，終端接入AP1 。 試驗過程中，不斷增加接入終端的數量，觀察網絡整體吞吐量的變化。第三， AP1 與 AP2 都處于工作狀態，終端平分接入兩個AP。 試驗過程中，不斷增加接入終端的數量，觀察網絡整體吞吐量的變化。回傾力CAE不怖 I線建4推入一外口）f冏蛔成A 口坪贖；匚較咐接入APh 網十4口廠的綻-腦后垂妥慎在j_t以內J字容&祜書口由圖8.3-9同頻干擾試驗結果試驗環境網絡整體吞吐量下降情況（終端數量=10 ）單AP環境10.20%同頻雙AP環境（終端接入一個

46、 AP）15.99%同頻雙AP環境（兩個AP下的終端數量差 值在一個以內）21.88%表8.3-3同頻干擾試驗結果試驗結論：?工作在同一信道的多個WLAN設備將共享這一信道的帶寬資源 ?隨著接入終端數的增加，網絡的整體吞吐量逐漸下降。?若干同頻AP覆蓋范圍重疊（AP下都有終端關聯），網絡整體吞吐量會發生嚴重下降現象。1.3.5 外部干擾外部干擾包括微波爐、藍牙設備、數字無純電話、視頻監控系統、屏蔽器等工作在 WLAN頻段上的設備。我們利用了 airmagnet spectrum analyzer軟 件捕捉各種外部干擾脈沖，詳見圖 8.3-10 :Wlan AP微波爐藍牙設備數字無繩電 話視頻監

47、控系I 匕I口*“7 ： -皿幺品Opi-J* L *-屏蔽器圖8.3-10 外部干擾脈沖波形1.3.6 干擾對網絡性能的實際影響1.3.6.1 內部干擾對網絡性能的實際影響WLAN內部干擾對網絡性能造成的影響，我們組建了一個WLAN試驗網絡。 （802.11b的頻段與信道與802.11g類似，這里不作討論）試驗硬件：DELL D630筆記本電腦兩臺、Intel wireless 3945無線網卡一張、Cisco Airnet 802.11a/b/g wireless adapter無線網卡一張、聯信永益LXP2008 AP 兩臺（支持802.11 a/b/g模式）、普通臺式電腦一臺試驗軟件：

48、Network Stumbler、chariot試驗拓撲圖：圖8.3-11 試驗環境拓撲圖其中，終端a為帶有Intel無線網卡的筆記本電腦，終端b為帶有Cisco無 線網卡的筆記本電腦，無線接入點為聯信永益 LXP2008 AP,終端c為普通臺 式電腦。實驗過程中，終端c通過AP1與AP2向終端a和終端b傳送數據。數 據傳送由chariot軟件控制，采用的測試腳本為 Throughput.scr 。考慮到傳輸過程中的協議成幀、糾錯及重傳，網絡能夠達到的傳輸速率一般為理想傳輸速率的37%左右試驗環境圖：根據集團測試規范中對于 WLAN同頻干擾的信號場強界定，我們-80dBm作為AP的覆蓋范圍的界

49、定標準。AP的覆蓋包含以下三種覆蓋狀態：(1 )無重疊覆蓋狀態AP之間沒有重疊區域，即使 AP的工作信道相同也不存在同頻干擾。信道質量的下降主要來自AP內部負荷量的增加。(2)全重疊覆蓋狀態AP可互相覆蓋對方的接入點 AP,若兩個AP的工作信道重疊，處于干擾區 內的AP或終端發起數據傳輸請求時將出現競爭信道的局面。也就是說，設備可 以互相檢測到對方是否在通信，當信道忙時，同時退避；當信道空閑時，公平競 爭，相當于分時共用信道。(3)半重疊覆蓋狀態兩個AP的工作信道重疊，AP之間有重疊覆蓋區域，但AP無法覆蓋到另一 個AP。具體試驗內容：(1)信道載干比對于終端吞吐量的影響試驗條件：AP1與AP

50、2處于全重疊覆蓋狀態，設定為802.11g模式，頻點 設定為11 ,以終端a為參考點(保持AP1在終端a處的信號電平為-60dBm ), AP2為干擾源。試驗目的：通過改變 AP2的物理位置，改變在終端 a處的信號強度。通過 chariot軟件測試終端a的網絡吞吐量，測試信號載干比對于終端吞吐量的影響。gqE )*=*圖8.3-12試驗一結果試驗結果：當載干比高于-10dB時，吞吐量隨著載干比的提高而增大，但是載干比對于網絡吞吐量的影響有限。當低于 -10dB 時，干擾信號逐漸淹沒了原 來的信號，網絡吞吐量急劇惡化。 2） 802.11g信道設置對于網絡的影響試驗理論：802.11g的工作頻段

51、在2.4GHz ,每個信道帶寬為22MHz ,相鄰信道的中心頻率相差5MHz。當第一和第二旁瓣完全不受到干擾時， 信道之間的距離要求相隔33MHz ;為了增加可用信道的數量，大多數用戶允許第二個旁瓣處有少量重疊部分。此時，兩個信道的中心頻率間隔不低于 25MHz即可滿足 上述條件。試驗條件：AP1與AP2處于全重疊覆蓋狀態，設定為 802.11g模式，AP1 的頻點固定為11 ,改變AP2的頻點。實驗目的：通過測試終端a與終端b的總吞吐量，測試信道間隔變化對于網絡吞吐量的影響。(AP1在終端a處的信號電平為-60dBm , AP2在終端b處的 信號電平為-60dBm )05 0 5 0 505 n4 3 3 2 2 1 111/11 11/10 11/911/S11/711/611/4AP1/AP2圖3-13試驗二結果實驗結果：當兩個無線接入點采用的工作信道間隔逐漸增大時，總吞吐量也隨之增大。當兩個AP分別采用6與11信道時，總吞吐量有了明顯改善。當兩 個AP分別采用4與11這兩個完全不重疊的信道時，總吞吐量接近于理論最大 值。 3） 802.11g設備間的相互干擾試驗理論：在全覆蓋條件下，干擾范圍內的工作頻點終端與AP以自由競爭形式占用信道。試驗條件：AP1與AP2處于全重疊覆蓋狀態，設定為 802.11g模式，AP1 與AP2的頻點