江 敏，陳文婷，賀利娜

(重慶電子工程職業(yè)學(xué)院通信技術(shù)教研室，重慶 401331)

無線局域網(wǎng) (Wireless Local Area Network，WLAN)［1］以其低成本、高帶寬、終端普及率高、熱點(diǎn)覆蓋快速簡單、充分利用承載網(wǎng)資源等得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為2G/3G移動網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)充的必然。對新技術(shù)應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)發(fā)展而言，作為資源先行的頻率規(guī)劃尤為重要。在這方面，WLAN規(guī)劃了3個頻段［2］:1)2400～2483.5 GHz ISM頻段。該頻段目前廣泛應(yīng)用為短距離藍(lán)牙、室內(nèi)WLAN及無繩電話等無線自動數(shù)據(jù)采集識別等無執(zhí)照業(yè)務(wù)。2)5725～5850 MHz的5.8 GHz ISM頻段。該頻段最近幾年引起重視，進(jìn)入產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域，可以作為點(diǎn)對點(diǎn)或點(diǎn)對多點(diǎn)高速無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙技術(shù)設(shè)備等使用頻段。3)5 GHz頻段W(R)LAN，共計(jì)455 MHz。為WLAN的各類應(yīng)用，尤其是高速率W(R)LAN的應(yīng)用提供頻率補(bǔ)充資源。

WLAN的出現(xiàn)雖然在一定程度上解決了用戶對移動寬帶的渴求，但是容量和干擾等因素在校園覆蓋場景下，日益成為WLAN發(fā)展的瓶頸，嚴(yán)重影響了客戶對移動寬帶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。如何減輕干擾，提高網(wǎng)絡(luò)性能［3］，增加系統(tǒng)用戶的容量，日益成為運(yùn)營者所思考的問題。相對2.4 GHz的公共無線頻段，5.8 GHz的頻段更具優(yōu)勢，高帶寬、低干擾所帶來的優(yōu)越業(yè)務(wù)體驗(yàn)已經(jīng)得寬帶運(yùn)營的重視和青睞。本文旨在研究各種雙頻組網(wǎng)場景下WLAN 802.11n設(shè)備性能，為雙頻組網(wǎng)即(2.4 GHz和5.8 GHz混合組網(wǎng))的研究與實(shí)現(xiàn)提供數(shù)據(jù)支持，掌握802.11n新技術(shù)特點(diǎn)對網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的影響，指導(dǎo)工程建設(shè)中根據(jù)不同場景、不同的頻率及帶寬情況合理布放AP，為實(shí)際網(wǎng)絡(luò)建設(shè)積累經(jīng)驗(yàn)。

1 組網(wǎng)原理

隨著各類終端的日漸普及，無線接入網(wǎng)絡(luò)逐漸越來越龐大，已經(jīng)發(fā)展成覆蓋大面積區(qū)域?yàn)橛脩籼峁╇S時(shí)隨地?zé)o線接入。全國多個省市運(yùn)營商結(jié)合自己的實(shí)際情況和建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，推出了大規(guī)?？蛇\(yùn)營的解決方案并組建了相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)。運(yùn)營系統(tǒng)［4］主要由用戶站設(shè)備，多個無線AP，多個AC和局端后臺管理設(shè)備、認(rèn)證計(jì)費(fèi)中心等組成。具體組網(wǎng)原理示意圖［5］如圖1所示。

圖1 雙頻試點(diǎn)原理組網(wǎng)示意圖

1)用戶站點(diǎn)設(shè)備:PCMCIA/PCI/USB。

2)接入點(diǎn)設(shè)備:無線AP作為用戶站的接入設(shè)備，在特點(diǎn)地區(qū)合理布放AP，達(dá)到合理的規(guī)劃，降低投資。

3)接入控制器AC:可以有效地控制用戶的接入，實(shí)現(xiàn)用戶的認(rèn)證，并且為每個用戶提供安全的數(shù)據(jù)接入通道。

4)局端后臺管理設(shè)備、認(rèn)證計(jì)費(fèi)中心:無線用戶的管理，系統(tǒng)的見空，并對用戶進(jìn)行人證和計(jì)費(fèi)。

2 測試流程及方案設(shè)計(jì)

WLAN的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成型［6］，但是由于2.4 GHz頻段干擾較大，WLAN網(wǎng)絡(luò)用戶容量一直是其發(fā)展的瓶頸。伴隨著5.8 GHz的推廣和應(yīng)用，解決現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)用戶容量問題，獲得雙頻組網(wǎng)的第一手?jǐn)?shù)據(jù)，首要任務(wù)是進(jìn)行數(shù)據(jù)測試。測試的具體工作流程［5］:在測試之前，必須明確本次測試的需求，實(shí)地考察，現(xiàn)場選點(diǎn)，再制定詳細(xì)的測試方案，方案評審?fù)ㄟ^后，到現(xiàn)場進(jìn)行逐一內(nèi)容的測試，最后匯總測試數(shù)據(jù)，總結(jié)并攥寫測試報(bào)告。在整個環(huán)節(jié)中，測試內(nèi)容和測試方法的設(shè)計(jì)尤其重要，必須從多角度反映數(shù)據(jù)的有效性。在設(shè)計(jì)的時(shí)候，以用戶容量和下載速度為主要考核指標(biāo)來進(jìn)行性能比較，具體設(shè)計(jì)內(nèi)容和方法如表1所示。

3 數(shù)據(jù)分析及驗(yàn)證

為研究雙頻組網(wǎng)可行性，本文的所有原始數(shù)據(jù)均直接來自校園運(yùn)行的WLAN設(shè)備測試，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。測試現(xiàn)場，采用直放吊頂方式安裝AP，AP采用W812nAP設(shè)備。具體結(jié)果如下文所述。

3.1 802.11n對802.11g容量的提升測試結(jié)果分析

802.11 n對802.11g容量的提升測試數(shù)據(jù)如圖2所示。在測試過程中，2.4 GHz單頻g Only模式下，用戶數(shù)12時(shí)，還能基本保證業(yè)務(wù)的正常下載，但隨著用戶數(shù)的進(jìn)一步攀升，達(dá)到14時(shí)，下載速度快速下降，已經(jīng)不能滿足業(yè)務(wù)要求。當(dāng)開啟AP的g/n混合工作模式，用戶數(shù)增加到16甚至是19時(shí)，下載速度仍然較高，此時(shí)還可以繼續(xù)支持用戶的接入。這說明802.11n模式的開啟對AP容量有較為顯著的提升，但是隨著用戶數(shù)的進(jìn)一步加大，單頻g/n模式下用戶數(shù)達(dá)到26用戶時(shí)，下載速度已經(jīng)開始下降，達(dá)到802.11n模式的極限用戶容量。

圖2 802.11n對802.11g容量的提升測試(截圖)

通過測試對比802.11g、802.11n的用戶容量，驗(yàn)證得出802.11n模式的啟用，對AP容量有著極大的提升作用，且在高用戶量情況下，仍能保證業(yè)務(wù)順利進(jìn)行，其可靠性和正確性得到充分的驗(yàn)證。

3.2 2.4 GHz和5.8 GHz頻段信號強(qiáng)度與下載速率測試結(jié)果分析

2.4 GHz和5.8 GHz頻段信號強(qiáng)度與下載速率測試結(jié)果如圖3所示。在相同場強(qiáng)覆蓋下，5.8 GHz頻段的下載速度普遍要優(yōu)于2.4 GHz頻段。根據(jù)802.11無線信道分配采用CSMA/CA方式，在現(xiàn)場存在干擾情況下，會極大影響實(shí)際的業(yè)務(wù)速率。由于2.4 GHz頻段作為公眾開放頻段，其無線環(huán)境干擾嚴(yán)重，因此業(yè)務(wù)受影響較大。相比之下，5.8 GHz頻段純凈，干擾較少，業(yè)務(wù)優(yōu)勢突出。在5.8 GHz與2.4 GHz場強(qiáng)基本一致的情況下，5.8 GHz頻段要優(yōu)于2.4 GHz頻段，其可靠性和正確性得到充分的驗(yàn)證。

3.3 雙頻混合模式下下載對比測試

圖3 2.4 GHz和5.8 GHz信號強(qiáng)度與下載速率比較(截圖)

雙頻混合模式下下載對比測試下載場強(qiáng)對比數(shù)據(jù)如圖4所示。在設(shè)置目標(biāo)用戶數(shù)20的時(shí)候，分別測試到2.4 GHz的下載速度為64.9 kbyte/s，5.8 GHz的下載速度為88 kbyte/s。在高業(yè)務(wù)量情況下，5.8 GHz頻段憑借低干擾、高帶寬的優(yōu)點(diǎn)，在下載速度上得到體現(xiàn)，其明顯優(yōu)于2.4 GHz頻段。同樣為20用戶壓力測試下，且5.8 GHz場強(qiáng)均比2.4 GHz弱30 dB，但5.8 GHz的下載速度均值遠(yuǎn)高于2.4 GHz的下載速度。

圖4 測試場強(qiáng)對比圖(截圖)

3.4 單頻及雙頻情況下用戶容量測試分析

單頻及雙頻情況下用戶容量測試數(shù)據(jù)比較結(jié)果如圖5所示。在單頻18用戶情況下，2.4 GHz下載速度均值兩者相差不太大，性能都很優(yōu)越。但需要注意的是5.8 GHz頻段的場強(qiáng)比2.4 GHz頻段要低10 dB以上，這更驗(yàn)證了5.8 GHz頻段低干擾、高帶寬的優(yōu)勢。即便在場強(qiáng)較的情況下，下載速度仍然可以優(yōu)于2.4 GHz頻段。在雙頻模式下，當(dāng)用戶數(shù)達(dá)到26時(shí)，2.4 GHz用戶下載均值呈現(xiàn)明顯下降趨勢，而5.8 GHz用戶下載均值卻微微有所增加。隨著用戶數(shù)進(jìn)一步增加到38臺終端同時(shí)下載，雙頻下用戶下載速度也仍然保持在有效范圍以上，完全能夠滿足用戶業(yè)務(wù)要求。雙頻模式對AP容量的提升巨大，其可靠性和正確性得到充分的驗(yàn)證。

圖5 兩種混合組網(wǎng)性能比較

4 小結(jié)

802.11 n模式對傳統(tǒng)的802.11g模式在用戶容量上有極大的提升，而隨著5.8 GHz的開啟，用戶容量可以得到更大的提升。在整個體驗(yàn)測試過程中，2.4 GHz和5.8 GHz各項(xiàng)指標(biāo)相比，5.8 GHz在用戶體驗(yàn)上更具有優(yōu)勢。盡管2.4 GHz在各項(xiàng)成功率方面與5.8 GHz保持一致，全為100%，但時(shí)延明顯比5.8 GHz要長，而且在業(yè)務(wù)下載和頁面加載測試中，5.8 GHz也更優(yōu)于2.4 GHz頻段，尤其在雙頻混合模式下，對AP容量的提升巨大。但是測試數(shù)據(jù)顯示，在雙頻混合模式下，當(dāng)用戶數(shù)達(dá)到38時(shí)，已經(jīng)呈現(xiàn)下載速度明顯下降趨勢，這說明了即使開啟雙頻模式，也無法達(dá)到單AP容量的2倍，與理論值的1.7～1.8倍較為吻合。

［1］高峰，高澤華，文柳.無線城市電信級WiFi網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與運(yùn)營［M］.北京:人民郵電出版社，2011.

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