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農(nóng)村無線寬帶接入測試方法研究

李棟梁

（中國移動通信集團設(shè)計院有限公司新疆分公司，烏魯木齊 830011）

摘 要采用室外型AP與CPE的組合來建設(shè)WLAN網(wǎng)絡(luò)能有效減少部署開銷并提供靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。論證了農(nóng)村無線寬帶的解決方案并介紹了了一種應(yīng)用于AP加載CPE性能的評測方法。

關(guān)鍵詞農(nóng)村WLAN；接入點AP；CPE；測試

隨著地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展，在農(nóng)村地區(qū)日益增長的寬帶業(yè)務(wù)需求顯得尤為突出，通過無線接入方式在農(nóng)村地區(qū)部署寬帶網(wǎng)絡(luò)具有廣大的發(fā)展空間。與此同時，結(jié)合通信業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃提出“村通寬帶”的要求和工業(yè)和信息化部下達的《關(guān)于實施通信村村通工程的意見》中明確提出采用無線方式開通寬帶的指示，通過在農(nóng)村地區(qū)部署大功率AP建設(shè)WLAN網(wǎng)絡(luò)成為實現(xiàn)農(nóng)村地區(qū)寬帶接入的有效方案。

1　農(nóng)村無線寬帶接入解決方案及分析

農(nóng)村地區(qū)用戶呈現(xiàn)比較散落、小規(guī)模居中、整體分散的格局的特點。采用傳統(tǒng)有線方式接入家庭存在建設(shè)成本高，周期長，維護工作量大等問題，甚至個別地處偏遠的地區(qū)有線方式不可達。使用WLAN網(wǎng)絡(luò)室外覆蓋方式解決農(nóng)村地區(qū)的寬帶需求是行之有效的解決方案。

WLAN室外覆蓋方式通常采用“室外獨立放裝AP+增益天線”和“無線基站AP”兩種解決方案。分析2.4 GHz空間鏈路損耗：

Pl＝92.4+20lgd+20lgf

其中Pl是空間損耗，d為傳輸距離，f為工作頻率，AP發(fā)射功率定位27 dBm，終端無線網(wǎng)卡發(fā)射功率50 mW，即17 dBm，終端無線網(wǎng)卡的接受靈敏度與AP的接收靈敏度基本相同，終端信號回傳受限。選用15 dBi的增益天線，設(shè)定-75 dBm場強覆蓋要求，損耗余量為10 dB，穿越遮擋物的損耗為5 dB，可計算出回傳鏈路損耗為：

Pt＝17 dBm+15 dBi-10 dB-5 dB-(-75)dB

令Pt＝Pl，得d≈400 m?？梢缘贸龈采w距離為400 m左右。在回傳信號鏈路中增加穿越障礙物的開銷，定義穿越損耗為10dB，可以計算出傳輸距離d≈400 m。

“無線基站AP”的覆蓋方式與“室外AP+高增益天線”基本相同，區(qū)別在于無線基站AP采用智能化天線，大大增加了AP的覆蓋距離，覆蓋距離可達到3 km，單憑用戶終端網(wǎng)卡是無法實現(xiàn)信號回傳的，所以需在用戶端增加大功率網(wǎng)卡或者CPE。

取得某地區(qū)“AP+增益天線”方式覆蓋實測數(shù)據(jù)，天線掛高25 m，AP設(shè)備通過室外網(wǎng)線與 PoE交換機100 Mbit/s以太網(wǎng)口相接，PoE交換機上連1 000 Mbit/s傳輸鏈路，不限速，測試如表1所示。

2.4 GHz信號受障礙物遮擋影響大，基于上述理論與實測分析，WLAN用戶的感知受距天線的距離的有無遮擋的影響，為了有效的解決農(nóng)村地區(qū)的無線寬帶接入，需要采用AP+CPE的部署方式，保證用戶正常上網(wǎng)。

2　AP加載CPE的性能測試

目前農(nóng)村寬帶無線網(wǎng)的組網(wǎng)采用“AP+CPE”的方式對熱點地區(qū)進行Wi-Fi 覆蓋的方式得到廣泛的試點應(yīng)用。AP 接入CPE 的能力影響用戶接入數(shù)目、數(shù)據(jù)吞吐量等性能，因此在部署前測試AP 加載性能是非常有必要的。通常采用的直接簡單的測試方法為，測試終端采用配有無線網(wǎng)卡的真實電腦，部署周期長、成本高、人員投入大。本文提出一種簡單有效的測試方法。

測試選用IXIA400T儀表來產(chǎn)生并監(jiān)控被測AP與被測CPE之間的數(shù)據(jù)流。設(shè)儀表端口1為數(shù)據(jù)流出口端口2作為數(shù)據(jù)流入口即用戶端連接CPE。測試環(huán)境搭建如圖1所示。

首先將被測AP置于屏蔽箱內(nèi)，通過PoE模塊方式供電，外接增益天線用于數(shù)據(jù)的收發(fā)。設(shè)定AP為CH2.0與橋接模式并且處于用戶隔離狀態(tài)，調(diào)節(jié)AP的發(fā)射功率為最大，配置信道為1、6或者11，設(shè)定SSID 為test等。

CEP設(shè)備通過配置有千兆端口的低端二層交換機匯聚，通常低端的二層交換機最大端口數(shù)為24個，且不宜滿接，所以多個CPE可通過交換機級聯(lián)的或者匯聚的方式收斂，IXIA400T儀表對多用戶傳輸數(shù)據(jù)流采用不同的IP 地址和MAC地址進行區(qū)分，每個端口綁定對應(yīng)儀表中用戶的MAC地址，保證數(shù)據(jù)流可控且互不沖突的發(fā)送至各CPE。將CPE關(guān)聯(lián)至AP。配置相應(yīng)增加VLAN，并將依次對應(yīng)MAC地址。建立服務(wù)器端和用戶端之間的連接，數(shù)據(jù)流從源端發(fā)送至終端，即建立數(shù)據(jù)流的產(chǎn)生端、接收端以及數(shù)據(jù)流的流向。端口1和端口2分別連接AP部分和CPE部分，在端口映射階段分別將端口1綁定Network1，端口2綁定Network2。當Network1產(chǎn)生下行數(shù)據(jù)流時，數(shù)據(jù)產(chǎn)生后首先發(fā)送至AP，AP通過無線鏈接將數(shù)據(jù)傳送至各CPE，CPE 直接將收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至Network2，整個過程對于AP為下行流量測試；反之，為上行流量測試。在Network1 端網(wǎng)絡(luò)層，通過儀表模擬等同于連接至交換機CPE個數(shù)的用戶，此處模擬100個用戶，分別對應(yīng)IP 地址192.168.0.1 至192.168.0.100，同時設(shè)置網(wǎng)關(guān)地址，模擬用戶的MAC地址已給定，因此交換機在建立端口MAC地址綁定時需根據(jù)該MAC地址進行設(shè)定，以保證數(shù)據(jù)發(fā)送至對應(yīng)的CPE。在Network1端傳輸層，主要采用TCP協(xié)議進行傳輸，同時對于TCP協(xié)議的參數(shù)主要對緩存大小進行設(shè)置，為了保證測試的吞吐量不會因為緩存受限而產(chǎn)生丟包，因此緩存大小在此處被設(shè)置為一個較大的值。在Network1 端應(yīng)用層，主要采用HTTP協(xié)議產(chǎn)生應(yīng)用層數(shù)據(jù)，同時分別采用HTTP協(xié)議中的POST和GET操作對應(yīng)上行和下行流量測試。Network2端口設(shè)置，僅需在網(wǎng)絡(luò)層模擬1個用戶用于匯總接收數(shù)據(jù)并對接收數(shù)據(jù)狀況統(tǒng)計和分析。

表1　AP+增益天線覆蓋方式測試數(shù)據(jù)

圖1　測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3　結(jié)果與分析

對于村通室外型AP與CPE的組合能有效減少部署開銷并提供靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。因此，接入點AP加載CPE的性能評估測試對產(chǎn)品選型與網(wǎng)絡(luò)實際部署都具有指導(dǎo)意義。上述測試方法表明，測試AP加載CPE的性能具有合理性和可操作性。同時，通過引入交換機級聯(lián)方式使本測試系統(tǒng)具有良好的可擴展性。經(jīng)過試驗室實際測試應(yīng)用和驗證，本測試方法能有效評估WLAN網(wǎng)絡(luò)AP的加載性能。

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Study on test method of rural wireless broadband access

LI Dong-liang

(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Xinjiang Branch, Urumqi 830011, China)

AbstractUsing a combination of outdoor type AP and CPE to build WLAN network can effectively reduce deployment overhead and provide a flexible network configuration. Evaluation method proves the solution of rural wireless broadband and introduces applied to a AP loading of CPE performance.

Keywordsrural WLAN; AP; CPE; test

收稿日期：2014-11-09

文章編號1008-5599（2015）01-0046-03

文獻標識碼A

中圖分類號TN913