8.4　Wi-Fi网络测试及优化实例

8.4.1　站点概况

某大厦外观如图8-16所示。总层数30层（地下2层，地上28层）。办公楼层标高3.4m，单层面积约1000m²。

图8-16　某大厦外观图

该大厦是一个重要的Wi-Fi网络热点，楼内共设计部署151个双模AP（同时支持2.4GHz IEEE 802.11b/g与5.8GHz IEEE 802.11a标准），同时大厦内其他部门也独立部署了一定数量的AP，这样就造成大厦内AP数量众多。但在2.4GHz频段，IEEE 802.11b/g只有3个不重叠信道可以分配，因而楼内Wi-Fi网络AP间同频/邻频干扰较严重，导致网络性能因干扰受限。

图8-17　某大厦与周围高层建筑物距离较近

该大厦为玻璃幕墙建筑，而玻璃对电磁信号的衰减能力较弱，且其周围高层建筑物密布，楼宇之间距离较近（如图8-17所示），因而对周围楼宇内部署AP的2.4GHz外来无线信号屏蔽能力弱，导致大量其他AP无线信号透射到楼内，进一步加重该大厦楼内信号的杂乱程度。

8.4.2　某大厦会议室Wi-Fi网络优化

1．调整方案

某大厦7层、8层主要作为会议室使用，通过AirMagnet Laptop PRO 8.0测试发现：靠楼边会议室Wi-Fi信号较差，受干扰较严重，初步判断干扰来自周围建筑物AP信号泄漏以及楼内AP信号同/邻频干扰。

经过前期调整，在楼内AP的发射功率已降至最低情况下，网络质量提升效果仍然不明显，因为单纯通过降低楼内AP发射功率即便能保证系统内的干扰降到最低，也难以保证Wi-Fi网络不受外来信号的影响。因而单独靠降低楼内AP发射功率的方法不能从根本上解决问题。在这种情况下，关闭楼内部分AP的IEEE 802.11b/g射频功能（保留AP的IEEE 802.11a射频功能，以保证网络容量），增大其余AP的功率，以提高信噪比，增强服务质量。

调整后7层AP部署的情况如图8-18所示。运行中的AP已标注出来，其余为已经关闭了IEEE 802.11b/g射频功能的AP。其中深色区域功率为－50～－60dBm，浅色区域功率为－30～－50dBm。

调整后8层AP部署的情况如图8-19所示。

图8-18　调整后7层AP运行示意图

图8-19　调整后8层AP运行示意图

2．调整效果

选取702会议室，利用AirMagnet Laptop PRO 8.0测试软件进行测试，以评估调整后的效果，主要观察IEEE 802.11b/g的干扰情况。调整前702会议室测试结果如图8-20所示。

图8-20　调整前702会议室测试结果

从图8-20可以看出，在所有AP均开启的情况下，1到11号信道的干扰比较强，背景噪声较大。

调整后702会议室测试结果如图8-21所示。

图8-21　调整后702会议室测试结果

关闭了5个AP的IEEE 802.11b/g射频功能后，背景噪声虽然没有大大降低，但是AP本身的发射功率提高间接提高了信噪比，网络指标有所提升。

调整前818会议室靠窗位置测试结果如图8-22所示。

图8-22　调整前818会议室测试结果

从图8-22可以看出，在所有AP均开启的情况下，1到11号信道的干扰比较强，背景噪声较大。

调整后818会议室靠窗位置测试结果如图8-23所示。

图8-23　调整后818会议室测试结果

从图8-23可以看出，在关闭部分AP IEEE 802.11b/g射频功能并提高其余AP发射功率后，1到11号信道指标明显提升。

3．后续调整建议

根据前面调整及复测情况，提出以下后续调整建议。

（1）考虑到8楼的隔层比较多，造成信号衰减大，因此将7层、8层AP的功率提高到等级2（－14dBm）。调整后出现以下情况：在楼层中央位置测试时，对角位置AP的干扰会稍高，AirMagnet的评分在0.5左右，考虑到随着接入终端的增加，干扰可能会进一步抬升（干扰可接受的范围是：在满负荷情况下，指标小于5）。

（2）在7层正北靠窗位置（706会议室）进行测试，发现在提高AP功率后，角落处AP在该位置的RSSI也在一70dBm左右，很难覆盖到该位置，而部署在楼层中间的AP在抬高功率后能覆盖到该位置。

（3）上下楼层相临的AP已经存在轻微的窜扰。

（4）建筑的正南北面由于没有部署AP，靠窗位置受外围的干扰比较严重，干扰信号强度不定。

从以上的调整和测试结果可以推断：假设所有楼层都近似用同一个模型来部署（5个2.4G的AP都部署在4个角和中央位置，同楼层的AP和楼层间的AP也将信道错开），在功率都调整到等级2的时候，楼层间已经会产生少许串扰，因此，全局工作在2.4G的AP的功率设置为等级3是比较合适的。

8.4.3　办公室测试

通过测试发现，USB无线网卡的性能有限，直接连接台式机时，只能接收到1格信号，无线速率在10Mbit/s左右。通过延长线，网卡放置在桌面时，信号显示为2格，无线速率提高到24Mbit/s左右。若再增加USB延长线，将网卡放到桌角，速率提升到了36Mbit/s以上。

而使用笔记本，在该位置测试时，信号全满，无线速率为54Mbit/s。

实验证明USB网卡由于天线很小，接收增益较低，对无线信号覆盖要求很高。鉴于USB网卡性能有限，加上高层窗外干扰信号不定，建议配置较好的无线网卡（最好是支持IEEE 802.11a），以保证办公室内Wi-Fi业务质量。

针对用户投诉点，实地使用本地认证进行测试。

（1）17楼西南位置，现已能够正常使用，投诉原因可能是前一阶段关闭了低速率条件连接和解除对IEEE 802.11b的支持。

（2）13楼西南角，现已能够正常使用，但不排除使用USB网卡会出现不稳定的情况。

（3）13楼正北面靠窗位置，现已能够正常使用，偶尔来自室外的干扰增强后会导致终端切换。

（4）25楼正北面靠窗位置，测试中出现掉线，原因可能为外来的干扰信号导致。

（5）706会议室靠窗位置，现已能够正常使用，但信噪比较低，上网速率较慢。

根据上述情况，重新为1至14层工作在IEEE 802.11a模式的170个AP规划了功率和信道并进行干扰排查，确定了室外的部分干扰源和18层业务管理室里有一个AP（TP-LINK）干扰到了2.4GHz的6号信道，如图8-24所示，已经协商关闭。

图8-24　室内干扰源TP-LINK干扰6信道

8.4.4　压力测试

1．测试一

测试方法

使用Windows自带的PPPoE软件，使用不限速度的账号“jinhai”进行测试。

在14台测试终端上开启QQ与FETION的同时，开启FLV视频文件播放，或者进行网络电视播放。其中4台终端开启迅雷软件进行网络下载。

测试60min，观察是否发生PPPoE掉线，网络视频播放是否流畅。

（1）测试位置一：703会议室、706会议室。

测试结果

在703会议室，大多数终端关联上IEEE 802.11g，经过近40min测试，所有的视频都流畅播放，从而可以说明网络容量不存在问题。

期间有5个终端出现掉线，都是在靠窗位置。为这些终端安装了RAS PPPOE拨号软件后，将挂断时间设置为1min，之后掉线的情况有所好转。

703会议室AirMagnet测试结果：IEEE 802.11g（Channel 11）干扰指数20～35;IEEE 802.11a干扰指数比IEEE 802.11g低。

在706会议室，由于IEEE 802.11g背景噪声高，靠内的终端能关联上楼层中央的AP，靠窗的终端会关联到两角的AP。

30min测试内仅有一终端出现掉线，另有一外置网卡不能很好地接收到信号。

706会议室AirMagnet测试结果：IEEE 802.11g的干扰指数在18到24之间；IEEE 802.11a的干扰指数在19左右。

（2）测试位置二：818会议室。

测试结果：

没有终端掉线。

AirMagnet测试结果：IEEE 802.11g（Channel 1）干扰指数稳定在25左右，IEEE 802.11a干扰指数在5以下。

（3）测试结论。

过高的干扰指数，意味着系统吞吐率的下降和掉线率的上升。

706会议室测试结果说明：即便有独立的AP覆盖，如果不控制好外来干扰信号，也会不可避免地造成掉线。

随着接入终端数目的增加和外围噪声的叠加，会导致系统噪声指数急速抬高。

测试结果表明，在噪声指数达到25时，系统还能为至少14个终端提供流媒体视频服务。

703会议室测试说明：使用IEEE 802.11a来补充容量和控制干扰是有效手段。

2．测试二

（1）测试位置：干扰很少的7层中心展览厅。

（2）测试结果。

⑴终端行为一：开启一个视频网站，连接QQ，并浏览网页。

10终端：干扰指数10。

7终端：干扰指数8。

4终端：干扰指数5。

1终端：干扰指数0.3。

⑵终端行为二：4终端同时附着在AP上，迅雷只开启单一任务。

1终端开启迅雷：500KB/s（不限速），干扰指数10。

100KB/s（DL）/50KB/s（UL），干扰指数最高3。

2终端开启迅雷：100KB/s（DL）/50KB/s（UL），干扰指数最高10。

3终端开启迅雷：100KB/s（DL）/50KB/s（UL），干扰指数最高13。

4终端开启迅雷：100KB/s（DL）/50KB/s（UL），干扰指数最高20。

（3）测试结论：在多用户的情况下，带宽限制是很有必要的（例如会议保障时，最好禁止用户使用下载软件），因为某些大流量业务带来了更大的干扰。

3．压力测试总结

（1）使用RAS PPPoE，修改PPPoE拨号参数的意义。

在为终端修改了PPPoE参数“挂断前的空闲时间”后，终端对掉线的敏感度降低。原因是将PPPoE挂断时间设置为1min后，从某种程度上避开了PPPoE对无线的敏感性，降低断线的频繁程度。

若能针对Wi-Fi开发专用的PPPoE拨号软件，或者采用其他对无线传输不敏感的认证方式，用户感知会有很大改善。

（2）带宽限制有很大意义。

某大厦楼宇四周其他建筑物内Wi-Fi信号的干扰，对2.4G频段的Wi-Fi业务影响很大，有些干扰源的强度甚至达到－75dBm，很大原因是玻璃对信号的衰耗很小。因此，在该大厦窗边上的位置，很容易受到干扰的影响。即便是信噪比足够高的区域，也可能由于外来干扰的偶然叠加而影响正常的Wi-Fi业务。

该大厦2.4GHz频段，在距离AP3～5m的范围内，能够比较有效地保障稳定性。该大厦内5.8GHz频段，干扰源很少。在706会议室测试时，2.4G的环境比较恶劣，而关联到了5.8GHz频段的设备没有出现掉线情况，说明在干扰较大的区域，仅保留5.8GHz频段是提高用户感知度的一个有效方法。

在会议室区域，如果要完全保证信号质量，最好在窗户上增加对外来信号的衰减。

8.4.5　某大厦Wi-Fi核心网络侧优化

某大厦Wi-Fi集团认证使用中达AC（RG4000），中达AC（RG4000）属于小容量AC，出口带宽最大为20Mbit/s，理论上支持的最大并发用户数为256个，而在实际使用过程中最高的并发用户数为60个左右。该大厦Wi-Fi用户多，单独使用一个AC，在用户使用集团认证时会出现掉线等异常现象。针对集团认证的异常现象，进行了业务测试和分析。具体如下。

下午3∶20进行集团认证测试，根据IPnet系统，查到当时AC的在线用户数为39个，CPU利用率达到89%。测试中发现以下异常现象。

（1）Portal页面显示缓慢，甚至无法显示，需要刷新后才能打开。

（2）抓包分析发现用户终端发送数据包给AC后，AC没有及时回复数据包。

（3）登录AC查看信息时，AC响应很慢，查看在线用户数需要23s的时间，而正常情况下仅需要1s的时间，而且AC的部分图片无法显示。

下午7∶15分再进行集团认证业务测试，根据IPnet系统，查到当时AC的在线用户数为13个，CPU利用率为15%。业务过程流畅，AC响应快速，测试正常。

从以上的业务忙时和闲时两个时间段的测试，可知业务忙时AC的CPU利用率过高，这是导致AC响应缓慢的原因。通过对IPnet报表进行分析，可以看到CPU利用率和在线用户数存在一定的关系。2月17日该大厦中达AC的用户数和性能图如图8-25所示：

图8-25　中达AC用户数及性能对比图

由图8-25可知，业务忙时大约在9:00～18:00，在这个期间在线用户基本保持在20个以上，CPU利用率也保持在20%以上，这两个参数的波动相当剧烈，而且存在一定关系，下面比较典型的时间点进行分析。

9∶00左右，业务忙时初期，在线用户数首先开始增长，CPU利用率随着在线用户数的增长也逐渐升高。

9:35，在线用户数达到一个峰值，为43个，而CPU利用率为93%。

9:40，在线用户数骤降到19个，说明此刻应该有一批用户掉线，此时CPU利用率也降到41%。

9:50，在线用户数又增长到37个，掉线用户重新上线，CPU利用率为38%。

10:00，在线用户数增长到39个，CPU利用率飙升到94%。

10:20，在线用户数又骤降到21个，CPU利用率降到27%。

在业务闲时，在线用户数在20以下，CPU利用率比较低而且平稳，基本维持在10%以下，所以在闲时，业务测试正常。

为了对比分析，提取集中式AC1在单日的数据形成性能图如8-26所示，AC1的在线用户数最高为12个，CPU利用率保持在10%以内，运行良好。

图8-26　AC1用户数及性能对比图

AC2在单日的性能如图8-27所示，和该大厦AC存在同样的情况，用户数比较多，CPU利用率剧烈波动，伴随着在线用户数而变化。

图8-27　AC2用户数及性能对比图

结论：在线用户数的增长导致了AC的CPU利用率的飙升，进而使AC响应缓慢和用户掉线。中达AC RG4000容量小是其本身固有的瓶颈，而该大厦业务量较大，中达AC无法满足用户的正常需求。解决问题的途径有二：⑴更换AC；⑵减少业务量。

8.4.6　未来调整优化建议

1．核心侧

（1）建议更换AC。目前中达AC RG4000已经停产，没有厂家提供技术支持，建议对该设备进行更换，使用大容量、功能丰富的AC。使用大容量AC可以较少AC数量，使IP地址分配简化，减少维护工作量。使用功能丰富的AC，如支持域划分和VLAN划分的AC能够同时支持集团认证和本地认证，支持NAT的AC能够为用户分配私网IP地址，节约大量的公网IP地址资源。

（2）建议减少业务量。减少AC在线用户数是保持AC稳定运行的有效措施，可以通过观察平时哪些用户经常使用集团认证，为这些用户开通本地认证账号，建议这些用户使用本地认证。本地认证华为BRAS性能稳定，理论支持最大并发用户数为2 000，平时并发用户数峰值为140左右，历史最大并发用户数为400，一直运行良好，没有出现过故障。为确保本地认证BRAS的稳定运行，不建议全面推广本地认证，只引导部分用户（200个以内）使用本地认证，但此方法不是根本的解决方法。

2．无线侧

（1）测试工具选取。

Wi-Fi的检测和测试目前是一个被人忽略的问题，本次测试工具为：笔记本电脑＋AirMagnet Laptop PRO 8.0＋外接2.4GHz/5.8GHz天线。建议未来选取专业Wi-Fi测试工具。例如，采用便携的手持式Wi-Fi测试设备AirMagnet Handheld Analyzer。该设备支持基于IEEE 802.11和IEEE 802.1x标准的Wi-Fi测试，将多种工具集成在同一个高实用性的应用程序中，全部测试功能都基于掌上电脑，通过直观、智能的操作界面使用户获得所需的信息，能够对无线网络进行实时监控和故障诊断，并自动监测各种安全威胁和无线网络漏洞，是网络工作人员和管理者的明智选择。

（2）合理利用5.8GHz频段。

因为Wi-Fi工作的频段均为开放频段，且2.4GHz频段非重叠信道只有3个，频点资源非常紧张，而且大量网外AP同样工作于2.4GHz频段，干扰协调较为困难。目前，该大厦已部署AP同时支持2.4GHz和5.8GHz频段，而5.8GHz频段干扰情况较好，可有效保证用户接入质量和接入速率。

（3）对2.4GHz与5.8GHz频段工作的AP可以选择不共站址部署。

因为二者频点不同，信号覆盖范围不一致，可以对5.8GHz AP采用密集部署方式，依靠2.4GHz解决覆盖问题，5.8GHz解决容量问题。

（4）开发专用的PPPoE拨号软件。

避免因为空口资源不足，导致系统误认为终端空闲而自动断线，提高用户感知度。

（5）积极消除干扰源。

对干扰源进行主动定位，积极排查。消除非法AP，同时对干扰严重区域增加屏蔽。