裴昱翔

關(guān)于WLAN無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及優(yōu)化技術(shù)的探討

裴昱翔

中國電信股份有限公司石河子分公司，新疆 石河子 832000

闡述了無線局域網(wǎng)的空間覆蓋要求，結(jié)合無線局域網(wǎng)（WLAN）的頻率設(shè)計(jì)情況，提出了容量的優(yōu)化設(shè)計(jì)和覆蓋環(huán)境的優(yōu)化、設(shè)備結(jié)構(gòu)的優(yōu)化等WLAN無線網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化。

WLAN無線網(wǎng)絡(luò)；規(guī)劃；優(yōu)化技術(shù)

引言

近年來，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，移動(dòng)運(yùn)營商的發(fā)展面臨著極大的壓力。同時(shí)，數(shù)據(jù)流量的激增也讓整個(gè)市場(chǎng)環(huán)境的運(yùn)營面臨極大的挑戰(zhàn)。在有的地方，移動(dòng)通信的市場(chǎng)普及率較高。市場(chǎng)服務(wù)內(nèi)容的拓展與服務(wù)人員的數(shù)量增加，使得當(dāng)前業(yè)務(wù)的傳統(tǒng)發(fā)展模式受到了阻礙，而互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度較快，因此得到了人們的普遍關(guān)注，也被認(rèn)為是未來發(fā)展的潛力產(chǎn)業(yè)。所以，在對(duì)業(yè)務(wù)模型進(jìn)行構(gòu)建的時(shí)候，應(yīng)追求統(tǒng)一，以此分擔(dān)設(shè)計(jì)不同制式的網(wǎng)絡(luò)承載，確保不同網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)同發(fā)展[1]。通過對(duì)區(qū)域內(nèi)的不同通話場(chǎng)景與數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展模式進(jìn)行深入認(rèn)識(shí)，優(yōu)化配置資源內(nèi)容。

1 無線局域網(wǎng)的空間覆蓋

當(dāng)前，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正處于高速發(fā)展的階段，無線局域網(wǎng)（WLAN）的技術(shù)也日漸成熟，但是，通信網(wǎng)絡(luò)的最后連接依舊是不夠完善的。無線局域網(wǎng)（WLAN）往往選擇的是2.4?GHz頻段，但是這一網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的穿透性與衍射能力較為不足。同時(shí)，無線局域網(wǎng)（WLAN）往往是設(shè)置在室內(nèi)環(huán)境中，也就無法很好地實(shí)現(xiàn)大面積的覆蓋與連接?，F(xiàn)代建筑質(zhì)量也對(duì)WLAN無線局域網(wǎng)形成了較強(qiáng)的屏蔽，這又加大了WLAN無線局域網(wǎng)的局限性。所以，需要針對(duì)于AP來對(duì)區(qū)域進(jìn)行合理規(guī)劃、科學(xué)設(shè)計(jì)，繼而做到全方位覆蓋[2]。區(qū)域覆蓋首先需要進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研，確定所需的AP數(shù)量和安裝地點(diǎn)，了解WLAN網(wǎng)絡(luò)的覆蓋方式，采用室內(nèi)覆蓋或者室外覆蓋，然后再根據(jù)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行鏈路預(yù)算，對(duì)其進(jìn)行規(guī)劃。WLAN通信距離計(jì)算是根據(jù)具體的信道環(huán)境，選擇合適的信道模型，建立信號(hào)的路徑損耗模型，并根據(jù)設(shè)備的性能指標(biāo)或者設(shè)備的測(cè)試結(jié)果確定發(fā)射機(jī)的功率輸出、接收機(jī)靈敏度和天線增益等參數(shù)信息，并通過鏈路預(yù)算方程計(jì)算通信距離。

2 無線局域網(wǎng)（WLAN）的頻率設(shè)計(jì)

選擇2.4?GHz的ISM頻段，使其被運(yùn)用到IEEE?802.11b/g設(shè)備中。它的每個(gè)信道寬帶是22?MHz。這個(gè)設(shè)備所運(yùn)用的13個(gè)頻道所帶有的中心頻率間隔保持在5?MHz。其使用的頻段中具有3個(gè)互不交疊的信道。單AP設(shè)備性能由于同頻干擾而下降，為了確保在增加網(wǎng)絡(luò)覆蓋的同時(shí)增加AP能同比的增加網(wǎng)絡(luò)容量。所以，在規(guī)劃的時(shí)候，需要將頻率的信道設(shè)置為兩個(gè)相鄰的AP頻點(diǎn)。當(dāng)室內(nèi)有分布不規(guī)則的隔斷時(shí)，覆蓋區(qū)域的劃分應(yīng)依靠隔斷物，通過合理地規(guī)劃頻率減少同頻干擾[3]。在2.4?GHz信道帶寬下，WLAN主要使用1、6、11三個(gè)信道，因?yàn)檫@三個(gè)信道互不交疊。為了擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍同時(shí)降低干擾，應(yīng)使用信道復(fù)用技術(shù)。為了擴(kuò)大覆蓋范圍并減小干擾，可以使用互不交疊的信道1、6和11信道有規(guī)劃地排列蜂窩，提升覆蓋范圍和系統(tǒng)容量，如圖1所示。

圖1 關(guān)于6和11信道排列蜂窩

圖1中顯示使用信道1的客戶移動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)化信道，讓交替運(yùn)用的信道降低信號(hào)干擾。這樣可以實(shí)現(xiàn)更大區(qū)域的覆蓋。在有遮擋物的熱點(diǎn)區(qū)域中，應(yīng)利用熱點(diǎn)區(qū)域的阻擋物達(dá)到重復(fù)使用信道的目的。

3 無線局域網(wǎng)的容量規(guī)劃

在無線局域網(wǎng)（WLAN）中，站點(diǎn)數(shù)量增加，也會(huì)讓數(shù)據(jù)流量變大，繼而使得數(shù)據(jù)包之間的碰撞更為頻繁，更加容易誘發(fā)數(shù)據(jù)擁堵，降低整個(gè)系統(tǒng)的吞吐率。所以本文的應(yīng)用于WLAN中基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議，尤其以IEEE802.11DCF為重點(diǎn)研究對(duì)象。在WLAN無線局域網(wǎng)運(yùn)行中，競(jìng)爭(zhēng)周期產(chǎn)生的浪費(fèi)空閑信道以及數(shù)據(jù)幀在傳輸過程中發(fā)生的碰撞等問題都是導(dǎo)致系統(tǒng)性能卡頓或者緩慢的原因。MACAW協(xié)議的一種MILD算法中的某個(gè)單元上的某個(gè)節(jié)點(diǎn)一旦出現(xiàn)離線情況，就間接地增大了規(guī)避值，最終在使信道空閑產(chǎn)生浪費(fèi)現(xiàn)象同時(shí)也增大了延遲[4]。相比MILD算法，EIED算法在吞吐量和延時(shí)方面做了很大的改進(jìn)與優(yōu)化，但是也有節(jié)點(diǎn)峰值，一旦節(jié)點(diǎn)大于60，那么在吞吐量方面，MILD算法就優(yōu)勝EIED算法。為了改善數(shù)據(jù)包的碰撞頻次，在幀格式上增添了退避值和退避窗等相對(duì)的字段，從而讓站點(diǎn)的退避值與退避窗自由選擇適合的退避值，以此改善系統(tǒng)的吞吐值，盡力避免網(wǎng)絡(luò)延時(shí)的產(chǎn)生。

4 檢測(cè)試驗(yàn)的分析與結(jié)果

利用對(duì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、吞吐量、丟包率等進(jìn)行OPNET仿真，對(duì)所提新算法與傳統(tǒng)DCF算法進(jìn)行分析比較。主要針對(duì)10、20、30、40、50節(jié)點(diǎn)的場(chǎng)景進(jìn)行仿真。對(duì)改進(jìn)的CSMA/CA方案進(jìn)行仿真平臺(tái)的建立，主要對(duì)網(wǎng)絡(luò)層、節(jié)點(diǎn)層和進(jìn)程層三層進(jìn)行仿真模型的建立，網(wǎng)絡(luò)層主要通過子網(wǎng)、節(jié)點(diǎn)、鏈路和地理信息描述網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，在網(wǎng)絡(luò)層中共配置了30個(gè)節(jié)點(diǎn)。

5 WLAN無線網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化

5.1 容量的優(yōu)化設(shè)計(jì)

容量的優(yōu)化指的是頻率的優(yōu)化。在當(dāng)前的實(shí)際環(huán)境中，因?yàn)槎鄠€(gè)運(yùn)營商都在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，繼而導(dǎo)致不同運(yùn)營商的信號(hào)相互干擾，且信號(hào)在樓層間有間隔的情況下會(huì)出現(xiàn)一定的損耗，因此處理干擾問題，可以將以下幾點(diǎn)作為參考：（1）控制并規(guī)避設(shè)備間的頻率，選擇合適的頻點(diǎn)；（2）使用智能天線；（3）增大AC用戶的容量；（4）平衡負(fù)載。

5.2 覆蓋環(huán)境的優(yōu)化

覆蓋環(huán)境的優(yōu)化，需要追求統(tǒng)一化，以針對(duì)實(shí)際情況選擇更為合適的覆蓋方式、天線類型、輸出信號(hào)強(qiáng)度等情況因地制宜，最終使用戶的需求得到滿足并保障網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)性覆蓋。

5.3 設(shè)備結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

設(shè)備結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，指的是對(duì)設(shè)備類型與設(shè)備所處環(huán)境的優(yōu)化。這項(xiàng)工作的內(nèi)容主要包括：（1）及時(shí)發(fā)現(xiàn)、盡早處理出現(xiàn)的問題。當(dāng)設(shè)備老化時(shí)，需要及時(shí)維護(hù)與處理，繼而優(yōu)化交換機(jī)；（2）優(yōu)化機(jī)房所處環(huán)境，做好防塵靜電處理；（3）優(yōu)化AC運(yùn)行狀態(tài)和部署方式[5]。

6 總結(jié)

綜上所述，由于無線網(wǎng)絡(luò)本身的發(fā)展速度較快，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積較大，因此，WLAN網(wǎng)絡(luò)的用戶量與容量的增速較為明顯。為了使WLAN網(wǎng)絡(luò)的市場(chǎng)占有率進(jìn)一步增多，更好地迎合市場(chǎng)用戶的需求，應(yīng)合理規(guī)劃WLAN網(wǎng)絡(luò)的無線覆蓋量、容量以及頻率，不定期優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)覆蓋，實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前設(shè)備結(jié)構(gòu)的更新，確保無線網(wǎng)絡(luò)的使用需求，提升使用者的使用感受。

[1]瞿朝成，朱小軍.基于WLAN的校園無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2016（4）：207-208.

[2]逄金龍.WLAN無線網(wǎng)絡(luò)在黑龍江墾區(qū)的發(fā)展[J].信息技術(shù)，2016（9）：191-194，198.

[3]孫堯.WLAN無線接入網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃及網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化的研究[D].南昌：南昌大學(xué)，2015.

[4]張城，譚朔.Pon+LAN網(wǎng)絡(luò)在校園無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用設(shè)計(jì)分析[J].赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，33（6）：17-19.

[5]徐瑩，石堅(jiān).基于WLAN的校園無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)試，2015（23）：70-72，88.

Discussion on WLAN Wireless Network Plan and Optimization Technology

Pei Yuxiang

China Telecom Co., Ltd., Shihezi Branch, Xinjiang Shihezi 832000

The paper expounds the requirements of the WLAN’s space coverage. Combined with the frequency design of the wireless local area network (WLAN), the paper propose the optimization design of the capacity, the optimization of the coverage environment and the optimization of the device structure and other optimization of the WLAN wireless network performance.

WLAN wireless network; wireless network plan; optimization technology

TN925

A

1009-6434（2017）10-0031-02