背景

與有線網絡相比，WLAN擺脫了線纜的束縛，用戶使用起來會感覺更自由、更方便。因此，隨著筆記本等便攜終端的普及，WLAN日益成為常見的網絡接入方式。

由于WLAN的傳播介質是空氣，遵循的協議標準是802.11,在其給用戶帶來方便的同時，也有自身的一些特殊性。比如，同信道的無線設備共享空口傳輸介質，設備之間易互相影響。在信號部署良好，用戶較少的場所，無線用戶的體驗可能與有線用戶類似。但在用戶較多的高密場所，在使用高峰時間段，常常會出現速率慢、易掉線的現象。為此，H3C提供一定優化WLAN網絡的技術手段，用以提升網絡的整體性能，改善用戶體驗。

影響WLAN空口性能的因素
無線空口是個比較復雜的環境，WLAN空口的性能與許多因素相關：

•  非WLAN無線設備干擾：

如果環境中存在藍牙、微波爐等同樣工作在ISM頻段的非WLAN設備，將會對WLAN通訊造成很大的干擾，WLAN性能也將急劇降低。因此，在WLAN環境中，需要首先排除這些干擾，至少保證周邊不存在長時間的與WLAN同時工作的類似設備。

•  WLAN無線設備間同頻、鄰頻干擾：

由于WLAN空口采用的是CSMA/CA通訊機制，同頻設備如果可見，通訊實體間會互相退讓，因此，如果同頻設備互相之間可見性太強，會使得多個設備共享同樣的容量，整體信道容量大打折扣。鄰頻設備太近信號太強時，會導致整體的噪聲變高，對通訊性能也會產生影響。

• 用戶處的信號強度：

信號強度是保證用戶獲得良好體驗的一個基本條件。信號強度太差，會導致用戶只能使用低速率報文通訊，同時丟包、重傳也會增加，空口的整體性能會被大大拉低。當然，信號強度只是一個基本條件，在周邊干擾比較大的情況下，既使信號強度很強，也不會獲得很高的空口性能。

• 用戶數目：

單用戶下，由于沒有競爭，空口可以達到最大性能。用戶數增多后，由于競爭信道的消耗增加，空口總的性能會下降。比如，有研究機構指出，在有10個用戶存在的情況下，每用戶帶寬實際可能只有1~2Mbps;在有20個用戶存在的情況下，每用戶帶寬實際可能只有300~500kbps。

• 用戶應用（影響報文大小比例等）與工作速率：

報文大小和工作速率對空口性能影響非常大。比如，對于11g，如果發送報文都是1500字節的大包，且都用54M發送，則理想情況下，空口性能可達29Mbps左右。同樣速率，如果發送報文都是100字節以下的報文，則空口性能將會降到3~4M。同樣報文大小（即1500字節），如果發送速率是1M，則空口性能將會下降到1M左右。因此，用戶應用所導致的報文大小分布比例不同，在具體環境下所使用的工作速率不同，空口的性能差異很大。目前，一般上網應用涉及的小報文比例為40%~70%，對11g來說，理想54M速率情況下，綜合空口性能大約在7~14M左右。

• 終端網卡差異：

用戶終端所使用的網卡所屬廠家是多種多樣的，個別質量較差的低端網卡或老網卡，會使用戶連接狀況較差，同時影響整體的空口性能。

在實際應用中，首先要對現場環境進行仔細的工勘，并參考用戶數目、用戶應用等情況，確定合適的AP與天線的類型、數目和位置，明確每個AP的目標覆蓋范圍。如果根據情況天線需要伸入室內，可以使用H3C的室內美化天線。
在以上基礎上，需要通過調整部分參數和實施一定的控制策略，以便將WLAN空口的性能優化到最佳水平。以下將對主要的優化技術進行說明。

功率調整
傳統的射頻功率控制一般缺省將發射功率設置為最大值，單純地追求信號覆蓋范圍。這對于用戶稀疏、主要目標是達到基本覆蓋要求的場景是可以的，但對于高密場所，每個AP設備既是服務的提供者，同時也是整個射頻環境的影響者，功率過大可能導致對其他無線設備造成不必要的干擾。因此，需要選擇一個能平衡覆蓋范圍和系統容量的最佳功率。
功率調整可以手工進行，也可以自動調整。雖然調整方式不同，但兩者的調整目標是一樣的，即通過調整功率，使得每個AP在自身的目標覆蓋內保證有比較強的信號，最好不弱于-75dB，但在目標覆蓋范圍之外信號很弱。
如果受環境條件限制，即使輸出功率已經是最大值，但目標覆蓋范圍內仍有比較大的區域的信號較差，此時說明部署方式不是很合理，比如目標覆蓋范圍太大、天線放置位置不合適等等。這種情況下，需要優先考慮優化部署方式。

信道劃分
對于無線局域網，信道是非常稀缺的資源。對于2.4G頻段，只有３個非重疊信道（即相互之間幾乎沒有干擾的信道）。對于5.8G頻段，我國也只有5個非重疊信道（有些國家放開了更多頻段，多達24個）。由于目前大部分設備工作在2.4G頻段，因此，每個AP的radio一般只能在三個中選擇一個。
盡管可以調整功率，但畢竟信號的衰減是個相對連續、漸進的過程，每個AP設備在目標覆蓋范圍之外還是有信號的，因此，為了提高系統容量，一般會選擇相鄰AP間使用不同的信道，從而達到規避干擾的目的。
當然如果部署不合適或者功率調整不當，導致在很大的范圍內設備之間都是可見的，比如，6樓的設備的信號到達1樓時信號都仍然比較強，此時，僅僅依賴三個信道隔離是不夠的，仍然不能避免與其他同頻AP之間的互相影響。這種情況下，需要根據建筑特點，改變部署方式，并根據情況進一步考慮減小功率。信道調整可以手工進行，也可以自動進行。

負載均衡
在有些場所，存在AP之間用戶負載極不均衡的現象。比如，相鄰的2個AP，1個攜帶20個用戶，另1個僅攜帶3個用戶。這種情況下，可以考慮根據用戶配置，進行AP間的負載均衡，將部分用戶合理的引導到負擔輕的AP上。H3C的智能負載均衡技術，實現了對無線用戶的實時跟蹤，能夠動態地準確地發現負載均衡組，結合高負載AP自動隱藏技術，既有效了實現了無線用戶的負載均衡，又保證了用戶的快速接入。
另外，除了AP間的負載均衡外，還可以進行信道、頻段之間的用戶分擔。對于用戶密度非常高的場所，建議使用雙頻AP，通過頻段分擔用戶。

過濾干擾

在高密場所，AP設備和用戶station非常多，在采取降低功率和信道隔離的措施后，對于某個AP來說，仍然能看到稍遠處其他多個同頻WLAN設備的弱信號。如果不采取任何措施，眾多的弱信號也仍然會對設備通訊造成影響。
因此，在高密場所，WLAN干擾信號比較多的情況下，需要開啟設備的高密工作模式。在這種模式下，設備會主動過濾干擾信號，減少干擾信號對本設備通訊性能的影響。

試驗表明該項技術十分有效。如下圖所示，11g下，當AP1與AP2的信道部署在非重疊的不同信道時，則同時從AP1和AP2打下行流，可以獲得約40M左右的吞吐。當兩個AP部署在同一個信道時，缺省情況下，獲得20M左右的吞吐，即只相當于1個信道的容量。當開啟設備的高密模式后，進行優化后，可以獲得30M左右的吞吐量，即提升50%。

圖1 同頻部署的AP

圖2 優化前后吞吐量對比效果圖

速率保優
無線與有線通訊最大的區別是空口穩定性差，容易受到各種因素的影響，正是這一點，也注定了AP與station之間的速率是動態調整的。使用高速率發送報文對環境要求比較高，需要存在較好的信噪比的情況下，才能保證正確接收。低速率發送的報文對環境要求相對低些，即使存在一些干擾使得到達的信號產生一定變形，在容忍度內仍然能正確接收。因此，WLAN設備會提供專門的速率調整算法，以根據情況，動態的調整發送速率。
在沒有干擾和沖突的干凈環境下，發送速率一般是穩定的，很少變化。但在高密場所，WLAN自身干擾信號比較多的情況下，一般的速率調整算法適應性會比較差，常常會使得工作速率偏低，從而使得設備性能也整體降下來。因此，針對WLAN干擾較多的高密環境，專門提供了適應該環境的速率調整算法，使得發送速率保持在一個最優的水平，從而保證了該環境下的性能最優。

除使用專用的動態速率調整算法保證AP發送的數據報文保持在最優的水平外，還有一些其他輔助措施，比如：

l 無線用戶間實施二層隔離，減少空口的廣播報文發送。缺省情況下，每一個來自無線客戶端的廣播、組播報文都會向所有有用戶的AP上廣播一份，而且在空間媒質中發送廣播報文的時候通常會使用最低速率發送廣播報文，所以當廣播報文比較多時候，會占用較多的空間帶寬，從而在一定程度上影響到整個大樓的網絡應用。而用戶通過無線主要的需求是上網應用，互相訪問的需求并不強烈，所以，建議無線用戶間實施二層隔離。

l 實施智能帶寬限速。在用戶數比較多用戶應用多樣的情況下，限制每個用戶最多可以占用的帶寬，從而避免過多影響他人。

降低個別用戶影響
因用戶所使用網卡的差異（或者所處位置等其他差異），同一AP下各個用戶的表現往往也有差異，也常常會出現個別用戶的速率非常低的情況。如果某AP下存在一個高速率用戶，一個低速率用戶，則因兩個人搶到的空口機會差不多相等，高速率每次快速發完自己的數據后都要等待低速用戶慢騰騰的發完它的數據，所以，高速率用戶的性能基本上與低速率用戶的性能是一樣的，因此，整體的性能也被大幅拉了下來。所以，當環境中存在低速率用戶時，需要考慮降低其對整體性能的影響。

圖3 有一個高速用戶和一個低速用戶時，空口的吞吐量效果圖

通過啟動減少低速用戶影響的特性，可以有效抑制低速率用戶大量占用空口時間，從而降低其對空口性能的影響，保證整體空口性能的最優。

小結
在工勘仔細、部署合理的情況下，采用優化技術可以使得WLAN網絡獲得最優的性能。優化策略總結如下：
1） 降低功率：從自身做起，主動減少對他人影響；
2） 劃開信道：與鄰居之間進行信道隔離，盡量規避同頻干擾；
3） 負載均衡：鄰里互助，分擔壓力；
4） 過濾干擾：提高自身免疫力，進一步增加系統吞吐；
5） 速率最優：保持自身最佳狀態；
6） 降低個別用戶影響：顧全大局； 

縮略語：

縮略語	英文全名	中文解釋
WLAN	Wireless Local area network	無線局域網
ISM	Industrial, Scientific and Medical (ISM)	工業、科學、醫療用無線公開頻段
CSMA/CA	Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance	多路載波偵聽/沖突避免
AP	Access Point	無線接入點設備