陳杰 歐冬秀

摘要：介紹了基于實際運營的校園無線局域網測試與分析實驗的實驗流程及主要內容，并對實驗過程中需要關注的問題進行了說明。實驗通過實地勘察、測試與分析，發(fā)現無線局域網實際運用中的問題并提出優(yōu)化方案，可鍛煉學生發(fā)現問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學生的工程素養(yǎng)。

關鍵詞：無線局域網；無線AP；無線漫游；同鄰頻干擾；寬帶業(yè)務

中圖分類號：TP393.17 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）01-0254-04

一、引言

無線局域網（Wireless Local Area Network，WLAN）是計算機網絡和無線通信技術相結合的產物。與有線網絡相比，無線局域網具有靈活性強、擴展能力好、部署成本較低、安裝簡單等優(yōu)勢。隨著移動終端產品的不斷豐富，無線網絡技術的日漸成熟和不斷普及，越來越多的高校開始在校園中構建和鋪設無線網絡。

借助校園無線局域網，開展無線局域網測試與分析實驗，能夠綜合考察和鍛煉學生分析問題、運用知識解決問題的能力，使學生對所學課程有直觀的認識及深入的了解，提高專業(yè)素質，鍛煉動手能力，有利于把學生培養(yǎng)成符合社會需求的綜合型、應用型技術人才。

二、實驗工具

本實驗所用測試工具是上海圖智通訊科技有限公司的東方龍專業(yè)智能測試系統。該工具提供了針對無線局域網的場強及信噪比檢測、信號覆蓋室內外路測、接入認證測試、無線局域網寬帶業(yè)務測試、頻譜干擾分析、協議分析及故障診斷等功能。

三、實驗環(huán)境

無線局域網實驗環(huán)境決定了實驗質量和實驗效果。為了培養(yǎng)學生實驗興趣和獨立思考、分析的能力，考查學生對無線局域網規(guī)劃、勘察、設計與組網的方法的掌握程度，實驗環(huán)境定為實際運營的校園無線局域網。圖1為典型校園無線局域網結構示意圖。如圖1所示，無線AP連接至現有有線網絡的接入交換機，無線終端通過無線AP接入校園有線網絡，在核心網絡經過登記、認證、授權等流程后實現接入上網。

實驗要求學生在校園內有WLAN信號覆蓋的食堂、學院、教室、圖書館、宿舍等建筑物內及商業(yè)街、道路等室外場所開展實驗測試工作。對于選擇建筑物內測試的，測試點位選擇盡可能覆蓋所選區(qū)域的所有房間和墻壁角落。

四、實驗流程要求

針對實際運營的校園無線局域網，實驗的流程設計如下：（1）要求學生了解校園無線局域結構及組網模式。（2）了解所選區(qū)域測試點的覆蓋情況，天線的分布情況以及建筑的地形，這是測試前必須做的準備工作。（3）學會測試工具的使用，參見測試軟件的使用文檔。（4）了解當前的覆蓋及網絡情況，計劃覆蓋范圍與實際覆蓋效果進行對比，看是否達到預期目標。當測試過程中出現異常情況或與預期目標相差甚遠時，保存測試數據和了解現場環(huán)境，分析出現問題的原因。（5）測試完成后，根據現場測試情況及數據，撰寫測試、分析報告，要求描述該點當前的網絡狀況、出現的問題點、原因及解決方案。（6）測試、分析報告及優(yōu)化方案要求邏輯結構規(guī)范、合理。完成后檢查報告，有不妥當之處及時改正。

五、實驗內容及指標

無線局域網實驗內容廣泛，涉及通信、網絡、信息安全等專業(yè)知識和應用。根據實驗工具，WLAN無線局域網實驗測試分析的選項包括：覆蓋信號場強、信噪比、PING丟包率、PING時延、AP關聯成功率、AP間切換成功率、同AP下用戶隔離度、Portal頁面彈出時延、網頁訪問首頁刷新時延、WEB認證接入成功率、WEB認證接入時延、單AP用戶容量、同頻干擾、鄰頻干擾。

本實驗內容重點關注無線局域網無線信號的場強、信噪比、同鄰頻干擾及網絡用戶漫游及寬帶業(yè)務應用，實驗內容可與無線網絡建設過程中的勘察、規(guī)劃、設計及優(yōu)化等工作有效結合起來，充分體現實驗的工程實踐特性。

1.無線覆蓋信號強度。信號強度、噪聲強度、信噪比是無線局域網測試中最重要的指標。信號強度的測試是驗證信號衰減的狀態(tài)，該參數是無線網絡質量的基本參數，信號強度據決定了無線局域網站點能否上網連通以及接收能力和傳輸速率的大小。

由于無線局域網使用的是公共頻道，在這些頻道中還有其他通信或工業(yè)設備，例如微波爐、手提電話、2.4G/5.8G微波傳輸設施都會給無線局域網造成噪聲，對傳輸造成干擾；另外，無線信號的傳播還受無線AP發(fā)射功率、障礙物阻擋屏蔽等因素的影響。因此，在測試過程中除了記錄數據，還要觀察無線AP周邊傳輸環(huán)境，并結合頻譜圖辨識干擾源，比較無干擾和有干擾的環(huán)境下用戶關聯上網的不同體驗。

本實驗項測試點的選取應均勻分布，能夠反映該區(qū)域的覆蓋情況。要求學生記錄所選區(qū)域的AP輸出的無線信號強度、信噪比等參數以及無線信號頻譜圖。圖2、圖3為測試工具提供的場強掃描測試和場強信噪比檢測應用界面。

為了獲得復雜環(huán)境下的信號場強覆蓋整體效果圖，實驗要求學生進行測試區(qū)域的信號覆蓋打點測試。通過工具所提供的建模繪圖功能，繪制出所測區(qū)域的平面圖形，按照測試行進路線進行信號覆蓋打點測試。信號場強打點測試如圖4所示。

2.漫游測試。無線局域網絡環(huán)境存在多個無線AP，無線用戶可以在整個無線網覆蓋區(qū)內移動，移動終端的無線網卡能夠自動發(fā)現附近信號強度最大的無線AP，并通過這個AP收發(fā)數據，保持不間斷的網絡連接，這就稱為無線漫游。無縫切換漫游是無線網絡的重要性能指標，如果漫游中斷則會造成無線網絡連接的中斷，影響網絡業(yè)務應用。在進行該項測試時，測試終端通過認證接入網絡，測試終端由目前接入AP的覆蓋范圍移動至相鄰AP的覆蓋范圍以后，一直進行的PING本地網關應仍然成功，測試應包含所選區(qū)域所有相鄰AP。記錄測試結果，分析實現漫游所需要的重疊區(qū)域信號強度及AP分布是否合理。通過漫游測試，了解無線局域網的漫游機制及漫游對無線AP覆蓋的要求。

3.同鄰頻干擾測試。同頻干擾是指兩個工作在相同頻率上的WLAN設備之間的相互干擾，鄰頻干擾是指相鄰或相近的頻道的信號之間的相互干擾。測試過程中，需要明確某個AP覆蓋區(qū)域，并在AP覆蓋區(qū)邊緣選取測試點。對于多個無線AP同時使用的信道，進行單信道測試，查看是否有同頻干擾。觀察是否有無線AP工作在相鄰信道上，查看是否有鄰頻干擾。實驗過程中除了記錄同鄰頻干擾測試數據外，還應關注在干擾的情況下，用戶能否正常關聯網絡及關聯后的下載速率，最后分析得出同頻干擾對用戶速率影響的規(guī)律參考值。

4.寬帶業(yè)務測試。寬帶業(yè)務測試數據是網絡服務質量的重要指標。寬帶業(yè)務測試主要包括無線流媒體測試、網站訪問測試、Email收發(fā)測試、語音對話及FTP上下行速率測試等。在進行寬帶業(yè)務測試前，要求學生了解、分析校園內教學區(qū)、辦公區(qū)、宿舍區(qū)、圖書館等不同區(qū)域、在不同時間段用戶的數量分布及業(yè)務應用的特征，因為這些因素將決定網絡的無線AP數量和帶寬。比如某教學區(qū)域需要滿足幾十名學生同時點播多媒體課件，無線AP的實際負載可能會加重，影響網絡應用，這時就需要考慮增加AP的數量來減輕AP的負載，改善寬帶業(yè)務的服務質量。而了解不同區(qū)域用戶在無線局域網上運行的主要業(yè)務應用，主要是為了分析網絡的帶寬是否滿足業(yè)務應用：如宿舍區(qū)域學生通常喜歡上網聊天、視頻、網絡游戲和語音對話等，則對帶寬要求較高；辦公區(qū)域則是連接到校園辦公系統、收發(fā)電子郵件和處理各類業(yè)務，對帶寬要求較低。

實驗過程中，要求在不同時間段的同一測試點位上，用測試系統調用不同的寬帶業(yè)務系統，記錄其下載速率，并分析用戶數、不同功能區(qū)域、不同業(yè)務應用與下載速率之間的關系。

5.實驗關鍵指標參考。實驗過程中，各測試項的關鍵指標如表1所示，作為學生實驗分析的依據。

六、結語

借助實際運營的校園無線局域網，讓學生進行實地勘察、測試與分析，發(fā)現網絡實際運用中的問題，并提出網絡優(yōu)化方案，可使學生深入了解無線局域網原理和技術，也能增強學生發(fā)現問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學生的工程素養(yǎng)。

參考文獻：

[1]劉乃安.無線局域網（WLAN）——原理技術與應用[M].西安電子科技大學出版，2004.

[2]鐘章隊.無線局域網[M].科學出版社，2004.

[3]胡云，童均，唐繼勇.無線局域網技術項目教程[M].東軟電子出版社，2012.

[4]李永忠.無線局域網WLAN及其數據傳輸技術[J].儀器儀表學報，2004，25（z1）.

[5]付長城.優(yōu)化無線局域網管理的幾點思考[J].電腦知識與技術，2015，11（30）.

[6]程香.無線局域網技術實驗綜述[J].軟件工程師，2015，（5）.

[7]馬輝，李賀武，李星.大規(guī)模無線局域網的設計與實現[J].計算機工程與應用.2003，39（3）：144-146.

[8]李麗，楊建華.WLAN無線網絡覆蓋解決方案研究[J].通信技術，2012，45（1）：38-40.

[9]張永良.校園無線局域網設計與實現[J].揚州職業(yè)大學學報，2015，19（3）.

[10]封彪.第三代無線局域網在高校圖書館的應用——以天津鐵道職業(yè)技術學院圖書館為例[J].圖書館工作與研究，2010（7）：32-34.

[11]李麗，楊建華.WLAN無線網絡覆蓋解決方案研究[J].通信技術，2012，45（1）：38-40.

[12]劉勁松.淺談WLAN無線網絡優(yōu)化[J].中國新技術新產品，2011（7）：58-58.

[13]王三林，劉衛(wèi)國.WLAN組網及無線網絡優(yōu)化研究[J].軟件導刊，2014，（10）.

[14]蔣國英.無線局域網技術方案探析[J].有線電視技術，2015，（9）.

[15]張富展.WLAN無線局域網技術及組建探討[J].城市建設理論研究（電子版），2015，（23）.