密集區(qū)域無線網(wǎng)通信傳輸?shù)难芯?/h1>
2014-07-18 02:59:38王建文
電腦知識(shí)與技術(shù) 2014年13期
王建文
摘要：隨著我國通信技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用給我們?nèi)粘Ｉ顜砹撕芏嗟谋憷?。但?duì)于處在不同環(huán)境下的無線網(wǎng)絡(luò)情況，展現(xiàn)出各異的通信難點(diǎn)。該文通過分析密集區(qū)域無線Wi-Fi傳輸所存在的一些問題，提出幾點(diǎn)建設(shè)性的方案。
關(guān)鍵詞：無線技術(shù)；Wi-Fi傳輸；密集區(qū)域
中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）13-2943-03
Research of Dense Area Wireless Communication Transmission
WANG Jian-wen
Abstract： With the continuous development of communication technology in our country and improvement of the application of wireless network bring to our daily life a lot of convenience. But for wireless networks in different environments， show a diverse communication difficulty. In this paper， by analyzing the dense area wireless Wi-Fi transmission problem， put forward some constructive solutions.
Key words： Wireless technology ； Wi-Fi Transmission； Dense Regions
1 緒論
IT和數(shù)字技術(shù)如今在不斷滲透和改善著人們的生活，Wi-Fi熱點(diǎn)的普及已成為國際化大都市的標(biāo)準(zhǔn)之一。作為實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的最主要方式，Wi-Fi將更多地融入核心網(wǎng)絡(luò)，與2G和3G網(wǎng)絡(luò)形成互補(bǔ)，減輕來自快速增長的移動(dòng)設(shè)備帶來的海量數(shù)據(jù)流量的壓力。未來幾年中，我國將有數(shù)百萬新的Wi-Fi熱點(diǎn)在各大城市建成，人們可以隨時(shí)隨地通過Wi-Fi熱點(diǎn)接入互聯(lián)網(wǎng)，享受“永遠(yuǎn)在線，始終互連”的體驗(yàn)。雖然Wi-Fi熱點(diǎn)的前景一片光明，但在某些特定場合的使用體驗(yàn)卻并不盡如人意，有限的覆蓋范圍和傳輸速率是Wi-Fi經(jīng)常要面對(duì)的問題。例如在大型會(huì)展、體育賽事，林立的商場小區(qū)等設(shè)備密集的場景中，常常出現(xiàn)的連接失敗、突然中斷、速度緩慢等情況，如果需要使用視頻通話等流量密集型應(yīng)用，這樣的情況則更加嚴(yán)重。接入點(diǎn)可連接用戶數(shù)量有限，如果只是簡單地增加接入點(diǎn)，又會(huì)出現(xiàn)相互干擾的問題，高密集區(qū)域的無線熱點(diǎn)技術(shù)正面臨著挑戰(zhàn)。
2 無線網(wǎng)絡(luò)
無線網(wǎng)絡(luò)，既包括允許用戶建立遠(yuǎn)距離無線連接的全球語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，也包括為近距離無線連接進(jìn)行優(yōu)化的紅外線技術(shù)及射頻技術(shù)，與有線網(wǎng)絡(luò)的用途十分類似，最大的不同在于傳輸媒介的不同，利用無線電技術(shù)取代網(wǎng)線，可以和有線網(wǎng)絡(luò)互為備份。
無線局域網(wǎng)（縮寫WLAN）是不使用任何導(dǎo)線或傳輸電纜連接的局域網(wǎng)，而使用無線電波作為數(shù)據(jù)傳送的媒介，傳送距離一般只有幾十米。無線局域網(wǎng)的主干網(wǎng)路通常使用有線電纜，無線局域網(wǎng)用戶通過一個(gè)或多個(gè)無線接入點(diǎn)接入無線局域網(wǎng)。無線局域網(wǎng)現(xiàn)在已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在商務(wù)區(qū)，大學(xué)，機(jī)場，及其他公共區(qū)域。無線局域網(wǎng)最通用的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE定義的802.11系列標(biāo)準(zhǔn)。
Wi-Fi是一個(gè)無線網(wǎng)路通信技術(shù)的品牌，由Wi-Fi聯(lián)盟（Wi-Fi Alliance）所持有。目的是改善基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品之間的互通性。一般使用IEEE 802.11系列協(xié)議的局域網(wǎng)就稱為Wi-Fi。甚至把Wi-Fi等同于無線網(wǎng)際網(wǎng)路（Wi-Fi是WLAN的重要組成部分）并作為WLAN的重要組成部分。一般架設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)的基本配備就是無線網(wǎng)卡及一臺(tái)AP，如此便能以無線的模式，配合既有的有線架構(gòu)來分享網(wǎng)絡(luò)資源，架設(shè)費(fèi)用和復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)。如圖1所示。
3 密集區(qū)域無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奶接?/p>
隨著無線局域網(wǎng)（WLAN）迅速發(fā)展并走向成熟，越來越多的公共場所與家庭處所開始實(shí)施無線網(wǎng)絡(luò)，無線局域網(wǎng)作為一種靈活的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。但是，利用無線路由組建的無線網(wǎng)絡(luò)，其數(shù)據(jù)傳輸率會(huì)受到信號(hào)強(qiáng)弱，地理位置以及障礙物的影響，當(dāng)在信號(hào)微弱的時(shí)候，無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸率往往非常緩慢，甚至?xí)霈F(xiàn)無法建立連接的情況。特別是處在密集區(qū)域的無線局域網(wǎng)絡(luò)傳輸，有很多方面急需完善和解決。
3.1 密集區(qū)域的傳播環(huán)境
密集區(qū)域包括密集商業(yè)區(qū)、密集住宅區(qū)等。 密集商業(yè)區(qū)的典型特征是高樓林立，大多數(shù)建筑物高度在30m（10層）以上， 區(qū)域內(nèi)有較多20層以上的高層建筑物，高、中、低層建筑相間其中；部分建筑物龐大，有一層或多層地下商業(yè)設(shè)施或停車場； 密集住宅區(qū)特征是多棟中高層建筑緊密相鄰，建筑物內(nèi)設(shè)有電梯和地下停車場，區(qū)域內(nèi)有綠化帶或小型山丘，道路較窄。老城區(qū)的住宅區(qū)建筑物密集，樓高一般在20m（六七層）以下，間或有一兩棟10層以上的建筑，地形基本平坦，道路為老式街道。這些區(qū)域環(huán)境復(fù)雜，對(duì)于無線傳輸影響比較大。
3.2密集區(qū)域存在的問題
密集商業(yè)區(qū)人流量很高，由于年輕用戶所占比例高，對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)有較高的需求，用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量很敏感，要求有穩(wěn)定的信號(hào)，較快的數(shù)據(jù)傳輸速率，高的接通率，低的掉線率。但由于高樓密集，建筑物穿透損耗較大，每個(gè)無線局域網(wǎng)間距較小，并且有相互重疊的區(qū)域。就會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的同頻、鄰頻干擾以及用戶申請的資源沖突問題，導(dǎo)致了設(shè)備利用率不能達(dá)到其最優(yōu)的狀態(tài)，設(shè)備的利用率低，也會(huì)出現(xiàn)用戶上網(wǎng)時(shí)延、上網(wǎng)速度不穩(wěn)定、無線信號(hào)無法接入的情況。而且由于建筑物自身的屏蔽和吸收，容易形成無線信號(hào)覆蓋的弱場強(qiáng)區(qū)甚至盲區(qū)。
4 方案
4.1無線技術(shù)上的方案
基于IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)的Wi-Fi技術(shù)的優(yōu)勢是提供11Mbit/s的高帶寬，傳輸速率快，而且在信號(hào)較弱或有干擾的情況下，帶寬可調(diào)整為5.5Mbit/s、2Mbit/s和1Mbit/s，帶寬的自動(dòng)調(diào)整，在一定程度上有效地保障了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。Wi-Fi高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)可以彌補(bǔ)目前移動(dòng)通信數(shù)據(jù)傳輸速率低的不足。目前國內(nèi)移動(dòng)通信運(yùn)營商提供的是全覆蓋、高移動(dòng)性和低數(shù)據(jù)傳輸速率的服務(wù)，Wi-Fi技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)終端在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)間的無縫切換，這樣在一定程度上解決了移動(dòng)通信數(shù)據(jù)傳輸速率低的問題。
4.2 地理位置上的方案
架設(shè)無線局域網(wǎng)需要考慮地理位置，以便最大效率的發(fā)送信號(hào)和用戶接受信號(hào)。但是信號(hào)會(huì)受到環(huán)境等一些客觀原因的影響而出現(xiàn)衰落，這是無法避免的。無線上網(wǎng)信號(hào)在傳輸過程中，很容易受到周圍障礙物的“阻擋”，同時(shí)無線上網(wǎng)信號(hào)被“阻擋”的次數(shù)越多，那么上網(wǎng)信號(hào)的衰減幅度就越大。當(dāng)無線上網(wǎng)環(huán)境中包含的障礙物有很多是金屬物體時(shí)，那么客戶端系統(tǒng)的無線上網(wǎng)效率就會(huì)受到嚴(yán)重影響，因?yàn)榻饘僬系K物不僅能夠?qū)o線上網(wǎng)信號(hào)的傳輸路徑進(jìn)行“阻擋”，同時(shí)它還能直接將無線上網(wǎng)信號(hào)在傳輸過程中產(chǎn)生的電磁能量給吸收掉，同時(shí)自動(dòng)生成弱電流向外直接泄掉，所以無線上網(wǎng)信號(hào)一旦受到金屬障礙物“阻擋”之后，上網(wǎng)信號(hào)可能直接被衰減到零。通常情況，無線上網(wǎng)節(jié)點(diǎn)或無線路由器設(shè)備的信號(hào)覆蓋范圍大概為300英尺，要是我們在擺放該設(shè)備時(shí)，無線上網(wǎng)環(huán)境附近有障礙物的話，那么無線信號(hào)覆蓋范圍就會(huì)縮??；考慮到無線上網(wǎng)節(jié)點(diǎn)或無線路由器設(shè)備使用的天線往往都是全方向的，在360度范圍內(nèi)能夠發(fā)射、廣播無線信號(hào)，因此我們應(yīng)該盡量將無線設(shè)備放置在局域網(wǎng)的中心位置處，同時(shí)確保該位置不能有太多的障礙物。不少無線上網(wǎng)環(huán)境中的客戶端系統(tǒng)可能分散位于多個(gè)不同的房間中，這個(gè)時(shí)候我們在放置無線上網(wǎng)節(jié)點(diǎn)或無線路由器設(shè)備時(shí)，將它直接放置在多個(gè)不同房間的交匯位置處，這樣能得到比較理想的無線上網(wǎng)信號(hào)。
4.3 軟硬件技術(shù)的方案
1） 一般來說54M無線信號(hào)頻道有11個(gè)，如果是一些特別的設(shè)備還能擴(kuò)展支持到13個(gè)，依次是頻道1到頻道13。當(dāng)有多個(gè)無線信號(hào)在使用同一個(gè)無線信號(hào)頻道的話，就會(huì)出現(xiàn)信號(hào)干擾。由于大多數(shù)都是使用路由器默認(rèn)配置時(shí)的信道，未對(duì)無線信號(hào)頻道能進(jìn)行修改，這樣就很容易發(fā)生信道的干擾。無線信號(hào)就會(huì)受到影響。我們可以在使用無線網(wǎng)絡(luò)前在居室走一圈同時(shí)用Network Stumbler掃描一下，看看附近都有哪些無線信號(hào)，都使用了哪個(gè)頻道。即使無線信號(hào)不廣播SSID號(hào)和進(jìn)行WEP與WPA加密也可以通過Network Stumbler掃描出來。還有是，一個(gè)頻道的無線路由信號(hào)會(huì)同時(shí)干擾與其相鄰的兩個(gè)頻道，即頻道6的信號(hào)會(huì)影響到頻道5和頻道7，所以我們在設(shè)置無線信道的時(shí)候，應(yīng)該盡量使自己的信道離其他信號(hào)頻道兩個(gè)以上。
2） 利用天饋系統(tǒng)降低信道干擾。在家庭和辦公區(qū)域使用的過程中通過安裝定向天線于室內(nèi)，最大程度的避免了AP間同、鄰頻率的干擾。
4.4 參數(shù)優(yōu)化方案
在完成Wi-Fi熱點(diǎn)覆蓋精確優(yōu)化后，為了進(jìn)一步提升傳輸過程的速率。我們需要對(duì)性能作進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)。Wi-Fi性能實(shí)際上是指一個(gè)共享的空間媒質(zhì)所能支持的報(bào)文傳輸能力，在這個(gè)空間媒質(zhì)（同信道）的所有設(shè)備都將共享空間媒質(zhì)的性能，即共同搶占空間媒質(zhì)。Wi-Fi通過這個(gè)機(jī)制實(shí)現(xiàn)了設(shè)備在空間媒質(zhì)的報(bào)文的分時(shí)傳輸，在一定程度上會(huì)消耗空口資源，降低空口的傳輸能力。在多臺(tái)AP，STA共享信道情況下，無線信道的碰撞進(jìn)一步加劇，導(dǎo)致信號(hào)的破壞，即所謂的解調(diào)失敗。STA通過回退機(jī)制重新競爭結(jié)果空口數(shù)據(jù)平均傳輸實(shí)驗(yàn)增加，最終導(dǎo)致每個(gè)AP設(shè)備的吞吐量下降。
4.4.1 空口信號(hào)干擾優(yōu)化
蓋補(bǔ)點(diǎn)，排查干擾，優(yōu)化信道AP規(guī)劃隔離度，盡量減少空口信號(hào)干擾的影響，可以用以下措施。
1）規(guī)劃避免已采用的信道，進(jìn)項(xiàng)協(xié)商錯(cuò)開頻點(diǎn)部署，考慮樓層橫向和縱向覆蓋來規(guī)劃頻點(diǎn)，盡量避免在垂直與水平面與它網(wǎng)同頻信號(hào)交匯，對(duì)高業(yè)務(wù)量區(qū)域根據(jù)AP和用戶情況，啟用5.8Ghz頻段，關(guān)閉AP自動(dòng)頻率調(diào)節(jié)，自動(dòng)功率控制開關(guān)。采用信道復(fù)用技術(shù)分配信道。
2）充分利用墻體等天然阻隔，減少信號(hào)外泄，采用調(diào)整天線方向角，避免天線主瓣對(duì)準(zhǔn)干擾源。滿足目標(biāo)目標(biāo)覆蓋前提下，采用降低功率或定向天線，減少同頻領(lǐng)頻重疊覆蓋區(qū)域。
3）打開CTS/RTS協(xié)議參數(shù)，減少隱藏節(jié)點(diǎn)的影響。同信道下多SSID，BEACON信號(hào)較多時(shí)適當(dāng)調(diào)大BEACON發(fā)送間隔。
4）對(duì)于外部干擾，如藍(lán)牙，無繩電話燈跳頻設(shè)備，選用避開的辦法，使用時(shí)遠(yuǎn)離干擾源，以達(dá)到減少干擾的目的。
4.4.2 AP設(shè)備優(yōu)化
設(shè)置單臺(tái)AP接入用戶數(shù)，AP擴(kuò)容，打開負(fù)載均衡（重疊覆蓋區(qū)），打開用戶限速（減少P2P行為影響）。在參數(shù)配置上，調(diào)節(jié)AP最小鍵入電平，避免弱信號(hào)用戶接入導(dǎo)致易斷發(fā)生，啟用檢查L2層交換機(jī)是否配置VLAN生成樹，開啟AC的VLAN Mobile功能，防止因切換引起的斷線問題，采用多AP雙頻混合覆蓋，提高覆蓋邊緣場強(qiáng)，消除覆蓋死角，增加用戶接入能力，降低AP發(fā)射功率，實(shí)現(xiàn)同頻重疊最小化。
4.4.3 終端優(yōu)化
在IP地址獲取困難時(shí)，優(yōu)化ipconfig/renew禁用后啟用網(wǎng)卡或則重啟PC，升級(jí)客戶端驅(qū)動(dòng)程序。如果上網(wǎng)速度慢，引入5.8頻段。遇到掉線情況則降低終端漫游主動(dòng)性。使用802.11a/n和802.11b/g/n雙頻設(shè)備覆蓋，優(yōu)先保證802.11a/n接入，提升接入密度和用戶體驗(yàn)。
5 小結(jié)
密集區(qū)域無線傳播環(huán)境復(fù)雜多變，不僅要考慮到無線傳播的效率上，還應(yīng)該考慮用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定安全的需求上。在無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展的條件下，應(yīng)該加快對(duì)于網(wǎng)絡(luò)Wi-Fi熱點(diǎn)的建設(shè)，不斷的提高在密集區(qū)域信號(hào)的覆蓋率以及網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化。對(duì)此，筆者下一步的任務(wù)是研究解決好局域網(wǎng)優(yōu)化的問題，更好的提高通信傳輸高效性。
參考文獻(xiàn)：
[1] 高密集區(qū)域的無線熱點(diǎn)技術(shù)挑戰(zhàn)及其解決之道[J].電子產(chǎn)品技術(shù).
[2] 李紅，郭大群. WiFi 技術(shù)的優(yōu)勢與發(fā)展前景分析[J].電腦知識(shí)與技術(shù)， 2013 （5）： 996-997.
[3] 吳杰.淺析CDMA網(wǎng)絡(luò)密集市區(qū)覆蓋解決方案[J].中興通信技術(shù)，2006（6）.
[4] 李紅梅，周會(huì)強(qiáng). Wi-Fi 技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用研究[J].硅谷， 2012（2）：33.
[5] 吳揚(yáng)東.用戶密集區(qū)域 WiFi 覆蓋質(zhì)量的優(yōu)化[J].廣西通信技術(shù)， 2012 （3）：50-52.
[6] 徐芳. WiFi 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題研究[D]. 南京：南京郵電大學(xué)， 2012.
[7] 顏麗峰.淺談 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)精確優(yōu)化方法[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù)， 2012（8）：43-47.
王建文
摘要：隨著我國通信技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用給我們?nèi)粘Ｉ顜砹撕芏嗟谋憷?。但?duì)于處在不同環(huán)境下的無線網(wǎng)絡(luò)情況，展現(xiàn)出各異的通信難點(diǎn)。該文通過分析密集區(qū)域無線Wi-Fi傳輸所存在的一些問題，提出幾點(diǎn)建設(shè)性的方案。
關(guān)鍵詞：無線技術(shù)；Wi-Fi傳輸；密集區(qū)域
中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）13-2943-03
Research of Dense Area Wireless Communication Transmission
WANG Jian-wen
Abstract： With the continuous development of communication technology in our country and improvement of the application of wireless network bring to our daily life a lot of convenience. But for wireless networks in different environments， show a diverse communication difficulty. In this paper， by analyzing the dense area wireless Wi-Fi transmission problem， put forward some constructive solutions.
Key words： Wireless technology ； Wi-Fi Transmission； Dense Regions
1 緒論
IT和數(shù)字技術(shù)如今在不斷滲透和改善著人們的生活，Wi-Fi熱點(diǎn)的普及已成為國際化大都市的標(biāo)準(zhǔn)之一。作為實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的最主要方式，Wi-Fi將更多地融入核心網(wǎng)絡(luò)，與2G和3G網(wǎng)絡(luò)形成互補(bǔ)，減輕來自快速增長的移動(dòng)設(shè)備帶來的海量數(shù)據(jù)流量的壓力。未來幾年中，我國將有數(shù)百萬新的Wi-Fi熱點(diǎn)在各大城市建成，人們可以隨時(shí)隨地通過Wi-Fi熱點(diǎn)接入互聯(lián)網(wǎng)，享受“永遠(yuǎn)在線，始終互連”的體驗(yàn)。雖然Wi-Fi熱點(diǎn)的前景一片光明，但在某些特定場合的使用體驗(yàn)卻并不盡如人意，有限的覆蓋范圍和傳輸速率是Wi-Fi經(jīng)常要面對(duì)的問題。例如在大型會(huì)展、體育賽事，林立的商場小區(qū)等設(shè)備密集的場景中，常常出現(xiàn)的連接失敗、突然中斷、速度緩慢等情況，如果需要使用視頻通話等流量密集型應(yīng)用，這樣的情況則更加嚴(yán)重。接入點(diǎn)可連接用戶數(shù)量有限，如果只是簡單地增加接入點(diǎn)，又會(huì)出現(xiàn)相互干擾的問題，高密集區(qū)域的無線熱點(diǎn)技術(shù)正面臨著挑戰(zhàn)。
2 無線網(wǎng)絡(luò)
無線網(wǎng)絡(luò)，既包括允許用戶建立遠(yuǎn)距離無線連接的全球語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，也包括為近距離無線連接進(jìn)行優(yōu)化的紅外線技術(shù)及射頻技術(shù)，與有線網(wǎng)絡(luò)的用途十分類似，最大的不同在于傳輸媒介的不同，利用無線電技術(shù)取代網(wǎng)線，可以和有線網(wǎng)絡(luò)互為備份。
無線局域網(wǎng)（縮寫WLAN）是不使用任何導(dǎo)線或傳輸電纜連接的局域網(wǎng)，而使用無線電波作為數(shù)據(jù)傳送的媒介，傳送距離一般只有幾十米。無線局域網(wǎng)的主干網(wǎng)路通常使用有線電纜，無線局域網(wǎng)用戶通過一個(gè)或多個(gè)無線接入點(diǎn)接入無線局域網(wǎng)。無線局域網(wǎng)現(xiàn)在已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在商務(wù)區(qū)，大學(xué)，機(jī)場，及其他公共區(qū)域。無線局域網(wǎng)最通用的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE定義的802.11系列標(biāo)準(zhǔn)。
Wi-Fi是一個(gè)無線網(wǎng)路通信技術(shù)的品牌，由Wi-Fi聯(lián)盟（Wi-Fi Alliance）所持有。目的是改善基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品之間的互通性。一般使用IEEE 802.11系列協(xié)議的局域網(wǎng)就稱為Wi-Fi。甚至把Wi-Fi等同于無線網(wǎng)際網(wǎng)路（Wi-Fi是WLAN的重要組成部分）并作為WLAN的重要組成部分。一般架設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)的基本配備就是無線網(wǎng)卡及一臺(tái)AP，如此便能以無線的模式，配合既有的有線架構(gòu)來分享網(wǎng)絡(luò)資源，架設(shè)費(fèi)用和復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)。如圖1所示。
3 密集區(qū)域無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奶接?/p>
隨著無線局域網(wǎng)（WLAN）迅速發(fā)展并走向成熟，越來越多的公共場所與家庭處所開始實(shí)施無線網(wǎng)絡(luò)，無線局域網(wǎng)作為一種靈活的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。但是，利用無線路由組建的無線網(wǎng)絡(luò)，其數(shù)據(jù)傳輸率會(huì)受到信號(hào)強(qiáng)弱，地理位置以及障礙物的影響，當(dāng)在信號(hào)微弱的時(shí)候，無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸率往往非常緩慢，甚至?xí)霈F(xiàn)無法建立連接的情況。特別是處在密集區(qū)域的無線局域網(wǎng)絡(luò)傳輸，有很多方面急需完善和解決。
3.1 密集區(qū)域的傳播環(huán)境
密集區(qū)域包括密集商業(yè)區(qū)、密集住宅區(qū)等。 密集商業(yè)區(qū)的典型特征是高樓林立，大多數(shù)建筑物高度在30m（10層）以上， 區(qū)域內(nèi)有較多20層以上的高層建筑物，高、中、低層建筑相間其中；部分建筑物龐大，有一層或多層地下商業(yè)設(shè)施或停車場； 密集住宅區(qū)特征是多棟中高層建筑緊密相鄰，建筑物內(nèi)設(shè)有電梯和地下停車場，區(qū)域內(nèi)有綠化帶或小型山丘，道路較窄。老城區(qū)的住宅區(qū)建筑物密集，樓高一般在20m（六七層）以下，間或有一兩棟10層以上的建筑，地形基本平坦，道路為老式街道。這些區(qū)域環(huán)境復(fù)雜，對(duì)于無線傳輸影響比較大。
3.2密集區(qū)域存在的問題
密集商業(yè)區(qū)人流量很高，由于年輕用戶所占比例高，對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)有較高的需求，用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量很敏感，要求有穩(wěn)定的信號(hào)，較快的數(shù)據(jù)傳輸速率，高的接通率，低的掉線率。但由于高樓密集，建筑物穿透損耗較大，每個(gè)無線局域網(wǎng)間距較小，并且有相互重疊的區(qū)域。就會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的同頻、鄰頻干擾以及用戶申請的資源沖突問題，導(dǎo)致了設(shè)備利用率不能達(dá)到其最優(yōu)的狀態(tài)，設(shè)備的利用率低，也會(huì)出現(xiàn)用戶上網(wǎng)時(shí)延、上網(wǎng)速度不穩(wěn)定、無線信號(hào)無法接入的情況。而且由于建筑物自身的屏蔽和吸收，容易形成無線信號(hào)覆蓋的弱場強(qiáng)區(qū)甚至盲區(qū)。
4 方案
4.1無線技術(shù)上的方案
基于IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)的Wi-Fi技術(shù)的優(yōu)勢是提供11Mbit/s的高帶寬，傳輸速率快，而且在信號(hào)較弱或有干擾的情況下，帶寬可調(diào)整為5.5Mbit/s、2Mbit/s和1Mbit/s，帶寬的自動(dòng)調(diào)整，在一定程度上有效地保障了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。Wi-Fi高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)可以彌補(bǔ)目前移動(dòng)通信數(shù)據(jù)傳輸速率低的不足。目前國內(nèi)移動(dòng)通信運(yùn)營商提供的是全覆蓋、高移動(dòng)性和低數(shù)據(jù)傳輸速率的服務(wù)，Wi-Fi技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)終端在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)間的無縫切換，這樣在一定程度上解決了移動(dòng)通信數(shù)據(jù)傳輸速率低的問題。
4.2 地理位置上的方案
架設(shè)無線局域網(wǎng)需要考慮地理位置，以便最大效率的發(fā)送信號(hào)和用戶接受信號(hào)。但是信號(hào)會(huì)受到環(huán)境等一些客觀原因的影響而出現(xiàn)衰落，這是無法避免的。無線上網(wǎng)信號(hào)在傳輸過程中，很容易受到周圍障礙物的“阻擋”，同時(shí)無線上網(wǎng)信號(hào)被“阻擋”的次數(shù)越多，那么上網(wǎng)信號(hào)的衰減幅度就越大。當(dāng)無線上網(wǎng)環(huán)境中包含的障礙物有很多是金屬物體時(shí)，那么客戶端系統(tǒng)的無線上網(wǎng)效率就會(huì)受到嚴(yán)重影響，因?yàn)榻饘僬系K物不僅能夠?qū)o線上網(wǎng)信號(hào)的傳輸路徑進(jìn)行“阻擋”，同時(shí)它還能直接將無線上網(wǎng)信號(hào)在傳輸過程中產(chǎn)生的電磁能量給吸收掉，同時(shí)自動(dòng)生成弱電流向外直接泄掉，所以無線上網(wǎng)信號(hào)一旦受到金屬障礙物“阻擋”之后，上網(wǎng)信號(hào)可能直接被衰減到零。通常情況，無線上網(wǎng)節(jié)點(diǎn)或無線路由器設(shè)備的信號(hào)覆蓋范圍大概為300英尺，要是我們在擺放該設(shè)備時(shí)，無線上網(wǎng)環(huán)境附近有障礙物的話，那么無線信號(hào)覆蓋范圍就會(huì)縮??；考慮到無線上網(wǎng)節(jié)點(diǎn)或無線路由器設(shè)備使用的天線往往都是全方向的，在360度范圍內(nèi)能夠發(fā)射、廣播無線信號(hào)，因此我們應(yīng)該盡量將無線設(shè)備放置在局域網(wǎng)的中心位置處，同時(shí)確保該位置不能有太多的障礙物。不少無線上網(wǎng)環(huán)境中的客戶端系統(tǒng)可能分散位于多個(gè)不同的房間中，這個(gè)時(shí)候我們在放置無線上網(wǎng)節(jié)點(diǎn)或無線路由器設(shè)備時(shí)，將它直接放置在多個(gè)不同房間的交匯位置處，這樣能得到比較理想的無線上網(wǎng)信號(hào)。
4.3 軟硬件技術(shù)的方案
1） 一般來說54M無線信號(hào)頻道有11個(gè)，如果是一些特別的設(shè)備還能擴(kuò)展支持到13個(gè)，依次是頻道1到頻道13。當(dāng)有多個(gè)無線信號(hào)在使用同一個(gè)無線信號(hào)頻道的話，就會(huì)出現(xiàn)信號(hào)干擾。由于大多數(shù)都是使用路由器默認(rèn)配置時(shí)的信道，未對(duì)無線信號(hào)頻道能進(jìn)行修改，這樣就很容易發(fā)生信道的干擾。無線信號(hào)就會(huì)受到影響。我們可以在使用無線網(wǎng)絡(luò)前在居室走一圈同時(shí)用Network Stumbler掃描一下，看看附近都有哪些無線信號(hào)，都使用了哪個(gè)頻道。即使無線信號(hào)不廣播SSID號(hào)和進(jìn)行WEP與WPA加密也可以通過Network Stumbler掃描出來。還有是，一個(gè)頻道的無線路由信號(hào)會(huì)同時(shí)干擾與其相鄰的兩個(gè)頻道，即頻道6的信號(hào)會(huì)影響到頻道5和頻道7，所以我們在設(shè)置無線信道的時(shí)候，應(yīng)該盡量使自己的信道離其他信號(hào)頻道兩個(gè)以上。
2） 利用天饋系統(tǒng)降低信道干擾。在家庭和辦公區(qū)域使用的過程中通過安裝定向天線于室內(nèi)，最大程度的避免了AP間同、鄰頻率的干擾。
4.4 參數(shù)優(yōu)化方案
在完成Wi-Fi熱點(diǎn)覆蓋精確優(yōu)化后，為了進(jìn)一步提升傳輸過程的速率。我們需要對(duì)性能作進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)。Wi-Fi性能實(shí)際上是指一個(gè)共享的空間媒質(zhì)所能支持的報(bào)文傳輸能力，在這個(gè)空間媒質(zhì)（同信道）的所有設(shè)備都將共享空間媒質(zhì)的性能，即共同搶占空間媒質(zhì)。Wi-Fi通過這個(gè)機(jī)制實(shí)現(xiàn)了設(shè)備在空間媒質(zhì)的報(bào)文的分時(shí)傳輸，在一定程度上會(huì)消耗空口資源，降低空口的傳輸能力。在多臺(tái)AP，STA共享信道情況下，無線信道的碰撞進(jìn)一步加劇，導(dǎo)致信號(hào)的破壞，即所謂的解調(diào)失敗。STA通過回退機(jī)制重新競爭結(jié)果空口數(shù)據(jù)平均傳輸實(shí)驗(yàn)增加，最終導(dǎo)致每個(gè)AP設(shè)備的吞吐量下降。
4.4.1 空口信號(hào)干擾優(yōu)化
蓋補(bǔ)點(diǎn)，排查干擾，優(yōu)化信道AP規(guī)劃隔離度，盡量減少空口信號(hào)干擾的影響，可以用以下措施。
1）規(guī)劃避免已采用的信道，進(jìn)項(xiàng)協(xié)商錯(cuò)開頻點(diǎn)部署，考慮樓層橫向和縱向覆蓋來規(guī)劃頻點(diǎn)，盡量避免在垂直與水平面與它網(wǎng)同頻信號(hào)交匯，對(duì)高業(yè)務(wù)量區(qū)域根據(jù)AP和用戶情況，啟用5.8Ghz頻段，關(guān)閉AP自動(dòng)頻率調(diào)節(jié)，自動(dòng)功率控制開關(guān)。采用信道復(fù)用技術(shù)分配信道。
2）充分利用墻體等天然阻隔，減少信號(hào)外泄，采用調(diào)整天線方向角，避免天線主瓣對(duì)準(zhǔn)干擾源。滿足目標(biāo)目標(biāo)覆蓋前提下，采用降低功率或定向天線，減少同頻領(lǐng)頻重疊覆蓋區(qū)域。
3）打開CTS/RTS協(xié)議參數(shù)，減少隱藏節(jié)點(diǎn)的影響。同信道下多SSID，BEACON信號(hào)較多時(shí)適當(dāng)調(diào)大BEACON發(fā)送間隔。
4）對(duì)于外部干擾，如藍(lán)牙，無繩電話燈跳頻設(shè)備，選用避開的辦法，使用時(shí)遠(yuǎn)離干擾源，以達(dá)到減少干擾的目的。
4.4.2 AP設(shè)備優(yōu)化
設(shè)置單臺(tái)AP接入用戶數(shù)，AP擴(kuò)容，打開負(fù)載均衡（重疊覆蓋區(qū)），打開用戶限速（減少P2P行為影響）。在參數(shù)配置上，調(diào)節(jié)AP最小鍵入電平，避免弱信號(hào)用戶接入導(dǎo)致易斷發(fā)生，啟用檢查L2層交換機(jī)是否配置VLAN生成樹，開啟AC的VLAN Mobile功能，防止因切換引起的斷線問題，采用多AP雙頻混合覆蓋，提高覆蓋邊緣場強(qiáng)，消除覆蓋死角，增加用戶接入能力，降低AP發(fā)射功率，實(shí)現(xiàn)同頻重疊最小化。
4.4.3 終端優(yōu)化
在IP地址獲取困難時(shí)，優(yōu)化ipconfig/renew禁用后啟用網(wǎng)卡或則重啟PC，升級(jí)客戶端驅(qū)動(dòng)程序。如果上網(wǎng)速度慢，引入5.8頻段。遇到掉線情況則降低終端漫游主動(dòng)性。使用802.11a/n和802.11b/g/n雙頻設(shè)備覆蓋，優(yōu)先保證802.11a/n接入，提升接入密度和用戶體驗(yàn)。
5 小結(jié)
密集區(qū)域無線傳播環(huán)境復(fù)雜多變，不僅要考慮到無線傳播的效率上，還應(yīng)該考慮用戶對(duì)于網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定安全的需求上。在無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展的條件下，應(yīng)該加快對(duì)于網(wǎng)絡(luò)Wi-Fi熱點(diǎn)的建設(shè)，不斷的提高在密集區(qū)域信號(hào)的覆蓋率以及網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化。對(duì)此，筆者下一步的任務(wù)是研究解決好局域網(wǎng)優(yōu)化的問題，更好的提高通信傳輸高效性。
參考文獻(xiàn)：
[1] 高密集區(qū)域的無線熱點(diǎn)技術(shù)挑戰(zhàn)及其解決之道[J].電子產(chǎn)品技術(shù).
[2] 李紅，郭大群. WiFi 技術(shù)的優(yōu)勢與發(fā)展前景分析[J].電腦知識(shí)與技術(shù)， 2013 （5）： 996-997.
[3] 吳杰.淺析CDMA網(wǎng)絡(luò)密集市區(qū)覆蓋解決方案[J].中興通信技術(shù)，2006（6）.
[4] 李紅梅，周會(huì)強(qiáng). Wi-Fi 技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用研究[J].硅谷， 2012（2）：33.
[5] 吳揚(yáng)東.用戶密集區(qū)域 WiFi 覆蓋質(zhì)量的優(yōu)化[J].廣西通信技術(shù)， 2012 （3）：50-52.
[6] 徐芳. WiFi 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化問題研究[D]. 南京：南京郵電大學(xué)， 2012.
[7] 顏麗峰.淺談 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)精確優(yōu)化方法[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù)， 2012（8）：43-47.
