WLAN网络扩容解决方案.docx
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WLAN网络扩容解决方案
WLAN网络扩容解决方案
WLAN网络扩容解决方案
(室内分布系统)
盐城电信分公司无线维护中心
崔新宇
一、概述
无线局域网(WLAN)经过几年的建设已初具规模,基本涵盖了所有的热点地区覆盖(包括室内、室外)。
前期由于WLAN的用户规模还比较小,且考虑到投资成本,之前的WLAN室内建设基本与原室分系统(CDMA、GSM等)进行合路。
在现有的室分系统中,一般使用的WLANAP设备输出功率为20dBm和27dBm,由于其输出功率比较低,使得一个AP设备带的室分楼层不多,多为一个楼层用一个AP设备进行合路,楼层规模比较大的分别采用2个AP进行合路覆盖。
随着WLAN用户规模的扩张,或者某些WLAN热点地区会出现周期性的某一时间段用户数突发的增长,这就出现了AP容量紧张的情况(一般一个AP下挂25~30个用户)。
一个AP覆盖一个楼层的情况,已不能满足多用户数接入Internet的需求。
因此,对现有有WLAN容量需求的热点室分系统进行WLAN容量扩容,使用户能轻松的登录Internet,已成为运营商当前一件刻不容缓的事情。
二、WLAN网络扩容可行性分析
2.1WLAN网络扩容思路
WLAN网络容量不足的扩容问题,不同于其他移动通信网络。
如果把WLAN网络等同或类似移动网络来看待,则处于WLAN网络最边缘的设备AP,可以看作类似于移动通信网的BTS、NodeB设备。
不难看出,BTS、NodeB设备可以通过增加载频、载波或网络升级等手段来达到增加容量的目的,而AP设备则无法通过类似的手段实现网络容量的增加。
就目前的WLAN网络来看,要实现WLAN网络容量的增加,唯一可行的办法就是通过增加AP数量,来满足不断增长的用户数接入需求。
1个AP正常可同时下挂25~30个用户,2个AP即可同时下挂50~60个用户。
可见,增加1个AP即可实现WLAN网络容量扩大1倍。
本方案考虑用WLAN双信道合路器(为区别于其他双频合路器,称之为双信道合路器)将2个AP进频率范围(MHz)
通路1:
2401-2423(1信道)
通路2:
2451-2473(11信道)
指标
带内插损(dB)
通路1:
≤2.0
通路2:
≤2.0
带内波动(dB)
通路1:
≤0.8
通路2:
≤0.8
带外抑制(dB)
通路1
≥65@≤2387MHz
≥65@≥2437MHz
通路2
≥65@≤2437MHz
≥65@≥2487MHz
端口隔离度(dB)
≥70@Tx
≥70@Rx
驻波比
通路1:
≤1.3
通路2:
≤1.3
三阶互调dBc)
≥120
最大输入功率(W)
200
阻抗(Ω)
50
接头
N-K型
环境温度(℃)
-20~60
2.2AP合路干扰分析
2.2.1理论分析
由于2个AP的合路属于频带内合路,因此,对于2个AP的合路干扰,主要考虑2个AP之间的带内杂散干扰和阻塞干扰。
(1)杂散干扰分析
根据中国电信集团公司企业技术标准——《中国电信WLAN热点接入设备技术要求V3.0(200912暂行)》中“9.1.2”关于WLANAP设备接收灵敏度的规定如下:
①在802.11b模式下:
1.对于11MbpsCCK调制,<-84dBm,@8%FER(PSDU=1024Bytes);
2.对于5.5MbpsCCK调制,<-87dBm,@8%FER(PSDU=1024Bytes);
3.对于2MbpsDSSS/DQPSK调制,<-88dBm,@8%FER(PSDU=1024Bytes);
4.对于1MbpsDSSS/DBPSK调制,<-90dBm,@8%FER(PSDU=1024Bytes)。
②在802.11g模式下:
对于OFDM、DSSS-OFDM方式,接收机门限电平应符合表9-1要求。
当采用1000字节长的PSDU,某一数据速率下接收信号电平为相应的门限电平时的误帧率(FER)应低于10%。
表9-12.4GHz频段OFDM、DSSS-OFDM方式接收机性能
数据速率(Mbps)
接收机门限电平(dBm)
6
-86
9
-85
12
-84
18
-81
24
-79
36
-75
48
-70
54
-69
对于大功率设备,要求接收机性能在以上要求的基础上,再高3-5dB以上,以确保覆盖边缘区域的用户终端的上行传输。
行业规定,WLANAP杂散指标如下:
频带
最大值
测量带宽
30-1000MHz
≤-36dBm
100KHz
2.4-2.4835GHz
≤-33dBm
100KHz
3.4-3.53GHz
≤-40dBm
1MHz
5.725-5.85GHz
≤-40dBm
1MHz
其它1-12.75GHz
≤-30dBm
1MHz
实际测试,WLANAP带内杂散指标如下:
测试条件
频带
最大值
测量带宽
设置AP在1信道且持续满功率发射,测试落在11信道的杂散(图3)
2.451-2.473GHz(11信道)
≤-50dBm
100KHz
设置AP在11信道且持续满功率发射,测试落在1信道的杂散(图4)
2.401-2.423GHz(1信道)
≤-50dBm
100KHz
图3,AP1信道满功率发射,落在11信道的杂散
图4,AP11信道满功率发射,落在1信道的杂散
根据以上条件,可以计算出对应杂散隔离度为:
MCL≥Pspu-10Log(WInterfering/WAffected)-Pn
其中:
MCL为隔离度要求,单位dB
Pspu为干扰基站的杂散辐射电平,单位为dBm
WInterfering为干扰电平的测量带宽,单位为kHz
WAffected为被干扰系统的信道带宽,单位为kHz
Pspu-10Log(WInterfering/WAffected)为干扰基站在被干扰系统信道带宽内的杂散辐射电平
Pn为被干扰系统的接收灵敏度,单位为dBm(根据中电信企业标准取-90dBm)
则,
根据行业标准计算出来的MCL≥-33—10Log(100/22000)—-90=80.4dB
根据实际测试计算出来的MCL≥-50—10Log(100/22000)—-90=63.4dB
(2)阻塞干扰分析
干扰信号如果没有落在正在使用的WLAN载波的邻道中,则它对WLAN接收机的影响可以不考虑。
如果干扰信号落在正在使用的WLAN载波的邻道中,则干扰信号功率应比WLAN的发射功率小16dB以上。
即系统间阻塞隔离度为:
MCL≥16dB
(3)干扰分析小结
依据以上分析,本次使用的WLAN双信道合路器带外抑制达65dB,两端口间的隔离度达70dB,完全可以满足2个AP合路的要求,保证彼此之间不相互干扰。
2.2.2实验室验证测试
本实验通过搭建一个模拟的两AP合路系统,使用业界常用的的测试软件Chariot对AP最关键的指标——吞吐量,进行实际测试。
同时通过本次测试验证以上方案的可行性。
(1)测试原理图
图5,实验室测试原理图
图6,实验室测试图
(2)测试数据
序号
测试用例
上行吞吐量(Mbps)
下行吞吐量(Mbps)
备注
(1)
用户1接入测试AP1,和服务器单独打流量
22.576
22.501
图7,图8
(2)
用户2接入测试AP2,和服务器单独打流量
22.886
23.438
图9,图10
(3)
用户3接入测试AP1,和服务器单独打流量
22.811
23.344
图11,图12
(4)
用户1接入测试AP1,用户3接入测试AP1,同时和服务器打流量
Pair1:
10.900
Pair2:
11.324
All:
21.797
Pair1:
11.381
Pair2:
11.564
All:
22.760
接入同个AP
(图13,图14)
(5)
用户1接入测试AP1,用户2接入测试AP2,同时和服务器打流量
Pair1:
22.865
Pair2:
18.404
All:
41.015
Pair1:
22.591
Pair2:
21.609
All:
43.832
分别接入不同的AP
(图15,图16)
(6)
用户1、用户3接入测试AP1,用户2接入测试AP2,同时和服务器打流量
Pair1:
10.770
Pair2:
11.524
Pair3:
21.230
All:
43.075
Pair1:
11.407
Pair2:
11.585
Pair3:
22.793
All:
45.530
用户1、3接入同一个AP,用户2接入一个AP
(图17,图18)
打流量测试图:
图7图8
图9图10
图11图12
图13图14
图15图16
图17图18
(3)实验室测试小结
通过以上实验室测试数据分析,可以得出2个AP通过WLAN双信道合路器进行合路,下行容量可达45Mbps以上,是单个AP吞吐量的2倍左右。
这也进一步验证WLAN容量的增加,可以通过WLAN专用合路器对AP进行合路达到增加容量目的,同时也反面验证了以上干扰分析的正确性,说明只要使用符合技术要求的WLAN专用合路器,2个AP就可以安全共享原有室内分布系统。
2.3现网验证测试
在东街省电信大楼4楼、8楼现网,分别进行双AP+双信道合路器接入验证测试。
现网主要通过长时间网络流量、用户数统计,异常告警观察等手段验证本方案可行性。
2.3.1网管数据验证
取安装前、安装后一段时间运行的网管数据,验证双信道合路器接入后底下用户接入正常。
已经通过一周的运行观察,网管回复可以确定底下用户接入正常,无投诉告警。
原东街口电信大楼接入用户较多,用户使用较敏感,容量类问题投诉较多。
可以继续观察统计。
2.3.2无线客户端吞吐量测试
因为在现网测试,不能影响其正常工作,故采取无线客户端接入AP打流量方式,同时也有可能因为现网上有其它用户接入,故其测试结果仅作参考。
序号
测试用例
上行吞吐量(Mbps)
下行吞吐量(Mbps)
备注
(1)
两个无线客户端接入AP1,AP2关闭,进行无线客户端吞吐量测试;
4.515
4.577
图19,图20
(2)
一个用户接入AP1,另外一个用户接入AP2,进行无线客户端吞吐量测试。
6.013
6.331
图21,图22
图19
图20
图21
图22
2.3.3业务测试
本测试从用户端进行业务测试,感知业务使用是否正常,是否有干扰。
由于测试限制,本次仅使用两台笔记本电脑测试。
建议在两台AP下,30个以上用户同时使用情况下,了解用户使用感知。
序号
测试用例
下载速率(MBps)
备注
(1)
两个无线客户端接入AP1,AP2关闭,登录电信测速网站,进行下载速率测试;
用户1:
1.04
用户2:
1.07
(2)
一个用户接入AP1,另外一个用户接入AP2,登录电信测速网站,同时进行下载速率测试。
用户1:
1.09
用户2:
1.11
由于胖AP只能限制最大接入用户数,无法实现负载均衡,故在现网测试时,发现一台AP上接入用户9个,另一台AP接入用户数3个。
建议升级到AC+瘦AP方式,实现两台合路AP上用户负载均衡。
三、WLAN网络扩容工程实现
根据对现有WLAN室内分布系统的组网方式进行分析,WLAN网络扩容工程可以很简单的实现,并不需要太大的工作量。
只要在原来装WLANAP的位置增加1个AP、1个WLAN双信道合路器和若干跳线,实现原有AP和新增AP合路后(如图23,蓝色线圈所示),再与原来的室分系统进行合路,即可实现WLAN网络扩容工程。
WLAN网络扩容工程平滑演进如下图:
图23,WLAN网络扩容平滑演进示意图