多运营商AP,密集用户接入场景下的WiFi问题研究及优化

淮安无线维护中心精确管理精细优化精心服务1多运营商AP，密集用户接入场景下的WiFi问题研究及优化淮安电信无线维护中心刘瑞2012年7月31日【摘要】伴随WiFi无线接入数据业务的快速发展，在校园、星级宾馆酒店、大型商务楼宇、交通枢纽等关键热点区域，将出现多运营商AP重叠部署和用户密集接入情况。802.11b/g有限的3个频点的同频/邻频干扰不可避免；伴随用户规模发展和智能终端普及，密集接入场所的网速慢、高掉线、带宽容量将问题愈加明显。本文针对以上多AP部署和密集接入场所问题，结合本地优化实际，分类提出解决思路，同时输出测试经验数据，对于全省WiFi优化参考、校园迎新保障以及支撑流量经营具有重要意义。【关键字】多AP部署、密集用户接入、802.11a/b/g、DHCP获取（一）场景问题1：5.8G频点分流优化2.4G频点，规避干扰1、问题描述淮安金鹰国际购物中心地下娱乐场所WiFi掉线率频繁，信号闪断，页面推转很慢。现场基于NetworkStumber软件扫描，存在多AP重叠部署，信道重叠干扰情况很严重，通过信道再划分已无法解决（802.11b/g的2.4G频点资源只有3个）；另外，通过AC在线用户数观察，存在密集接入情况，多用户感知影响很大。淮安无线维护中心精确管理精细优化精心服务2图解：AP部署（现场收到多个重叠AP信号且强度相当）2、优化方法尝试通过802.11a的5.8G频点实现无线接入，进而对现有的2.4G部署进行补充和分流优化。3、效果评估从分流效果看：通过接入用户情况的一周跟踪，5.8G频点很好地分流2.4G频点负荷，如下图：淮安无线维护中心精确管理精细优化精心服务3从感知效果看：由于频点纯净无干扰，5.8G的802.11a在接入应用中，网络性能要优于2.4G的802.11g接入射频；同时，高达1.7MBps的下载速率也表明5.8G能保证有效的高速空口接入。推广：本次测试验证了802.11a网卡有相当的普及率，并明确了802.11a/b/g的网卡策略是优选5.8G的a信号，从而能有效分流2.4G频段用户。通过本次实验性部署测试，验证了5.8G频点在应用上的可用性，明确了通过5.8G频点覆盖可以有效为2.4G分流，并通过5.8G频点的接入部署，能有效避免在多AP重叠部署和用户密集接入场景下的射频干扰和掉线/速率感知差等问题。5.8G完全可以提供一张优于2.4G的少干扰高速无线接入网。所以今后在某些密集接入的热点中，可以通过5.8G网络部署，有效优化2.4G网络的接入性能，通过高低搭配，构建一张完美的WiFi无线接入网。淮安无线维护中心精确管理精细优化精心服务4（二）场景问题2：FATAP升级AC+FITAP实现无缝切换和负荷均衡1、问题描述淮安电信大厦忙时用户密集接入时，经常出现网速慢，并伴有掉线的现象。通过测试，发现绝大多数用户终端采用的是低速的1Mbps速率进行传输，且部分终端的帧重传率较高。2、问题分析由于该情况多在密集接入情况下发生，故判断其原因在于用户接入过多导致空口竞争激烈，致使各个终端的采用低速进行数据传输，故网速较低；再加上由于相关热点均为FATAP，故在AP间存在由于切换导致的掉线情况。3、优化方法针对此情况，将该热点原有胖AP升级为AC+瘦AP组网，实现终端的无缝切换和负载均衡功能，并在3F、30F等重点会议室增加多台独立AP，在AP合路广度覆盖的基础上，增加部分独立AP予以深度淮安无线维护中心精确管理精细优化精心服务5覆盖，有效分担合路AP负荷。4、成果评估通过优化工作，3F、30F会议室的用户通过AP间动态的负载均衡，被均分到合路及独立AP，AP的负荷得到有效降低；同时，AC的无缝切换功能也解决了原先FatAP间切换掉线的问题。（三）场景问题3：用户接入DHCP地址获取延时或受限1、问题描述部分密集用户接入热点区域（淮安工学院、信息学院、电大等）忙时偶发出现STA终端无线网卡能连上ChinaNet无线信号，但无法获取到正确的DHCP地址，之后显示网络受限或无连接，严重影响用户接入感知。用户接入和DHCP获取流程如下图（对用户感知影响很大）：淮安无线维护中心精确管理精细优化精心服务62、问题分析由于获取不到DHCP地址涉及从空口到AP，到城域网汇聚设备，继而到BAS的多个环节。所以为明确障碍点，在测试中，在获取不到地址的情况下，首先以笔记本直连交换机端口，避开AP和空口环境，发现仍然获取不到地址。因此，明确定位获取不到地址的原因，为核心网问题。（1）由于BAS上DHCP地址池的ARP表项的清空时间为6个小时。即该DHCP地址池中的任何一个IP地址被占用后，即便申请该地址的用户不再续约，在6个小时内，此地址均无法重新被发布给新的用户。淮安无线维护中心精确管理精细优化精心服务7由于用于WiFi业务的DHCP地址池为半个C(128个)，当在6个小时内有过128次IP地址申请后，即使DHCP地址池尚未用尽，但用户仍无法获取到IP地址。在以前有线宽带情况下，由于用户使用相对静止，此问题并不明显。但在无线宽带的这种特殊应用中，在部分流动性大，用户密集接入的热点，DHCP地址重复申请情况相对频繁，此问题便暴露出来。（2）WiFi用户的DHCP地址虽然是由BAS下发，但是在下发DHCP地址前，需通过SDX对wlan用户的身份予以验证，验证成功后，方可分配。流程如下图：淮安无线维护中心精确管理精细优化精心服务8当由于某种原因，用户终端下线时，SDX上仍存有该用户的相关信息。则在一定的时间内，当该用户再次上线，发起带有其无线网卡MAC地址的DHCPrequest信息到达SDX进行身份验证时，会由于SDX中原先的MAC地址未清除，而出现冲突，继而拒绝该用户的接入，从现象上看，则为用户获取不到DHCP地址。3、优化方法首先要监控和要保证DHCP地址池容量，当DHCP地址池利用率超过80%以上时，要做好扩容准备，在保证容量基础上，注意以下两点：针对第一种由于ARP表项时间设置的问题，将BAS中WiFi域中DHCP的ARP表项从6个小时修改为180秒；针对第二种由于SDX无法及时消除下线用户MAC地址情况，之前已协同网操维向省公司汇报，目前已可以实现一旦出现该类障碍后，可及时处理消除。淮安无线维护中心精确管理精细优化精心服务94、效果评估用户ARP时间被控制在180秒，基本达到实时更新用户接入，确保DHCP地址的及时更新，保证新的用户接入与DHCP获取。通过持续跟踪，相关障碍得到有效解决。拓展推广：用户接入也就是STA与AP关联的过程，这个过程对用户感知影响很大，关系到后续数据交互。除了以上DHCP获取受限（该类问题排查相对专业复杂，遂进行详述）之外，终端问题（主要是用户终端IP地址设置错误或者用户本身的无线网卡存在问题）、接入数限制（AP上限制了接入用户数，且接入用户已满，导致后面的用户无法关联至该AP）、无线环境问题（包括WIFI信号弱，导致关联过程无法完成，AP间信号干扰，导致无法关联）、参数配置问题（AC上某些设置错误的话会导致大片AP无法关联）等方面也是影响用户接入AP的关键因素，总结排查流程如下：淮安无线维护中心精确管理精细优化精心服务10（四）总结伴随WiFi快速发展和用户智能终端普及，热点区域的多运营商AP重叠部署和密集用户接入将成为未来不可避免的覆盖场景，也是WiFi维护和优化面临的共同难题，本文结合日常优化实践和目前存在的突出问题，提出了一些具有一定参考价值的解决方案，总结如下几点：1、论证了采用新的接入方式来解决2.4G频点有限的瓶颈的可能性，未来在某些多AP部署、密集用户接入的重要场景下，采用5.8和2.4高低搭配，以确保无线接入业务的质量和稳定；2、通过从AP空口接入射频干扰的避免，到基于AC+瘦AP组网实现空口信道的无缝切换和负荷分担，有效解决高流量负荷区域的网络慢、掉线频繁问题；3、基于核心网下发DHCP地址的流程分析和受限问题优化，有效规避流动性大、高密度用户接入热区域的DHCP获取时延和受限问题，提升用户接入感知。伴随网络数据模型不断变换，基于多AP部署和密集用户接入的场景课题研究还需进一步深入和完善。【结束】作者简介：刘瑞，1983.10，男，通信工程工学学士，现任职于中国电信淮安市无线维护中心，网优工程师，从事无线网络优化工作，专业研究方向为CDMA20001XEV-DO和WiFi优化，电子邮箱：[e-mail]。