通信专业毕业论文WLAN网络质量测试与网络优化.docx
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通信专业毕业论文WLAN网络质量测试与网络优化
通信专业毕业论文--WLAN网络质量测试与网络优化
毕业设计（论文）
题目WLAN网络质量测试与网络优化
系（分院）机械电子工程系
学生姓名
学号
专业名称电子信息技术
指导教师
年月日
机械电子工程系（分院）
毕业设计（论文）任务书
姓名
专业
电子信息技术
班级
毕业设计（论文）
题目
WLAN网络质量测试与网络优化
毕业设计（论文）选题的目的与意义
对已建成的热点进行全面的网络质量第三方评估测试，制作测试记录数据与网络质量分析及优化建议报告。
毕业设计（论文）的资料收集情况（含指定参考资料）
1.《IEEE802.11无线局域网》电子工业出版社
2.《21世纪高等院校教材--无线局域网》科学出版社
3.河南移动WLAN维护及优化管理办法-175号（2011）
毕业设计（论文）工作进度计划
2011年11月17日—20日开始收集资料
2011年11月21日—27日完成对系统的设计方案
2011年11月28日—12月6日完成对系统的设计与修改
2011年12月7日—19日撰写
接受任务日期2011年11月16日
要求完成日期2011年12月22日
学生签名：
年月日
指导教师签名：
年月日
系（分院）
主任（院长）签名：
年月日
毕业设计（论文）指导教师评阅意见表
姓名
学号
性别
男
专业
电子信息技术
班级
毕业设计（论文）
题目
WLAN网络质量测试与网络优化
评
阅
意
见
成绩
指导教师签字
年月日
毕业设计（论文）答辩意见表
姓名
学号
性别
男
专业
班级
毕业设计（论文）
题目
WLAN网络质量测试与网络优化
答辩时间
地点
答辩
小组
成员
姓名
职称
学历
从事专业
组长
成员
秘书
答
辩
小
组
意
见
答辩成绩：
答辩小组组长签名：
年月日
WLAN网络质量测试与网络优化
摘要：
WLAN网络质量测试是检测无线网络运营情况的主要手段，是发现网络问题的最直接方法，为网络的正常运营与网络优化提供有力的保障和数据。
关键词：
WLAN网络质量测试网络优化
一、WLAN的简介及技术特点
无线局域网（WirelessLAN，WLAN），顾名思义，是一种利用无线方式，提供无线对等（如PC对PC、PC对集线器或打印机对集线器）和点到点（如LAN到LAN）连接性的数据通信系统。
随着以太网的广泛应用，因特网的日益普及，以及移动终端的不断增加，人们对移动设备接入网络的需求迅速增长。
无线局域网WLAN（WirelessLocalAreaNetwork）作为有线以太网的延伸，一定程度上满足了这种需求。
无线局域网利用电磁波在空气中发送和接受数据，而无需线缆介质。
无线局域网的数据传输速率现在已经能够达到108Mbps，传输距离可远至20km以上。
它是对有线联网方式的一种补充和扩展，使网上的计算机具有可移动性，能快速方便地解决使用有线方式不易实现的网络联通问题。
二、WLAN网络质量测试的测试时间及热点选取
2.1
（一）测试时间
WLAN网络质量测试应在业务忙时进行，按高校场景与非高校场景区分，每天测试6个小时，每个测试位置点的测试时间约为30分钟。
2.1.1高校场景
高校热点区域的业务忙时为：
中午12:
00-14:
00，下午17:
30-19:
30，晚上20:
00-22:
00；
2.1.2非高校场景
非高校热点区域业务忙时为：
上午10：
00-12:
00，下午15：
00-17：
00，晚上20：
00-22：
00；
2.2
（二）测试热点
2.2.1热点选择
已开通WLAN业务的区域。
WLAN网络质量现场测试主要是通过对热点小区进行接入测试，从用户感受的角度评估城市的WLAN网络质量。
根据不同覆盖区域的用户需求及市场竞争形势，将WLAN热点区域分为四类，测试地点的选取应根据各地的具体需求，优先考虑这四类区域：
WLAN热点区域分类
测试地点
A
高校，重点选取教学楼、宿舍楼和图书馆
B
机场、火车站、汽车站、会展中心等公共区域
C
酒店、商场、连锁茶社/咖啡馆、医院、中小企业聚集场所
D
有明确WLAN业务需求的集团客户
图表1WLAN热点区域分类
2.2.2测试位置点选择
测试热点的测试位置点应按高校覆盖场景和非高校覆盖场景两种情况进行合理选取，两种场景的具体选点要求如下：
Ø高校覆盖场景（CMCC-EDU）
高校WLAN覆盖针对高校学生用户的使用习惯，又可以分为宿舍区、教学区、图书馆三种场景。
具体测试要求如下：
高校场景
测试热点选取原则
测试位置点选取原则
测试位置要求
注意事项
宿
舍
区
每栋有覆盖的宿舍楼为一个测试热点
每个楼层均要测试，共选取10个测试位置
宿舍内、接近宿舍门口的走廊处
1.测试位置尽量选取在学生宿舍内；
2.宿舍内测试时应关闭宿舍大门进行；
3.测试位置应选取用户常用上网位置；
4.如无法进行室内测试则应在接近宿舍门口的位置进行测试；
5.应测试离AP天线较远位置处的WLAN覆盖情况。
教
学
区
每栋有覆盖的教学楼为一个测试热点
每个楼层均要测试，共选取10个测试位置
教室内
1.测试位置应选取在教室内；
2.测试位置尽可能分布在不同的教室内；
3.教室内测试位置选取应具有随机性；
4.避免选取位置集中于靠近走廊侧。
图
书
馆
有覆盖的图书馆为一个测试热点
每个楼层均要测试，共选取10个测试位置点
阅览室、自习室内
1.选取多个图书室进行室内测试；
2.图书室空间较大，每个图书室应包含2个测试位置；
3.测试位置选取应具有随机性。
图表2高校场景下的测试点选取
Ø非高校覆盖场景（CMCC）
非高校WLAN测试大体可以分为以下几类场景：
机场候机楼、火（汽）车候车室、大型会展中心、写字楼办公密集场所、宾馆酒店、休闲娱乐场所、住宅小区。
具体测试标准如下：
非高校场景
测试位置点选取原则
测试位置要求
注意事项
机场候机楼
5个测试位置/热点
候机大厅、VIP候机室、茶餐厅等
1.选取的5个测试位置应包括候机大厅、VIP候机室、茶餐厅等用户有上网需求的位置；
2.测试位置选取应具有随机性，避免过于集中；
3.测试位置选取应符合用户上网习惯。
火（汽）车候车室
5个测试位置/热点
候车室、茶餐厅等
1.选取的5个测试位置应包括候机大厅、茶餐厅等用户有上网需求的位置；
2.测试位置选取应具有随机性，避免过于集中；
3.测试位置选取应符合用户上网习惯。
写字楼办公密集场所
5个测试位置/热点
写字间、会议室
1.选取的5个测试位置应包含写字间、会议室等用户有上网需求的位置；
2.测试位置选取应具有随机性，避免过于集中。
宾馆酒店
5个测试位置/热点
客房、会议室、大厅等
1.选取的5个测试位置应包括客房、会议室、大厅等有用户有上网需求的位置；
2.在客房进行测试时，因关闭大门进行；
3.测试位置选取应符合用户上网习惯。
休闲娱乐场所
5个测试位置/热点
大厅、包间
1.选取的5个测试位置应包括大厅、包间等用户有上网需求的位置；
2.测试位置选取应具有随机性，避免过于集中；
3.测试位置选取应符合用户上网习惯。
住宅小区
5个测试位置/热点
住宅楼内、楼外
1.楼内测试位置选在电梯间外和居民入户门口处；
2.室外测试位于住宅楼单元入口处。
图表3非高校场景下测试点的选取
三、WLAN网络质量业务测试内容、测试记录项目及定义
3.1
（一）WLAN网络质量测试内容主要包括AP关联测试，WEB认证测试，WEB认证下线成功率测试，http网站访问成功率及页面显示时延测试，FTP下载平均速率测试，FTP上传平均速率测试，Ping测试网络平均时延等7个大项。
3.2
（二）WLAN网络质量测试记录项目及定义
3.2.1AP关联测试
每个测试点要求做10次关联、去关联测试。
指标定义:
a、关联成功定义:
用户选择“连接”SSID为CMCC/CMCC-EDU的网络开始计时，在60秒内显示分配到有效IP地址为关联成功；
b、关联时长定义:
用户开始连接网络到分配到有效IP的时间间隔为AP关联时长；
测试记录项目:
a、关联成功率:
关联成功次数/关联尝试次数*100%；
b、关联平均时长:
各次成功关联时间相加/成功关联次数；
3.2.2Web认证测试
每个测试点要求做10次Web认证测试。
指标定义:
a、Web用户认证成功定义:
用户发出填写用户名、密码的Post认证申请后在60秒内成功登陆确认界面完整显示认为认证登陆成功；
b、Web用户认证时长定义:
用户发出认证申请Post消息到登陆确认界面完整显示的时间间隔为认证时长；
测试记录项目:
a、Web用户认证成功率:
Web用户认证成功/测试尝试次数*100%；
b、Web用户认证平均时长:
各次Web用户认证时间相加/成功Web用户认证次数；
3.2.3Web认证下线成功率测试
每个测试点要求做10次Web认证测试。
指标定义:
a、Web用户下线成功定义:
用户发出下线请求后在60秒内下线成功界面完整显示，并确认无法再次浏览网页认为正常下线成功；
测试记录项目:
a、Web用户下线成功率:
Web用户下线成功次数/尝试下线次数*100%；
3.2.4http网站访问成功率及页面显示时延测试
每个测试点要求分别对、、、等网站进行5次页面浏览测试。
指标定义:
网站访问成功定义:
用户发的http请求消息后在60秒内收到第一帧http应答页面数据认为网站访问成功；
a、页面完整显示时延定义:
用户发的http请求消息后在60秒内收到完整第一帧http应答页面数据的时间间隔认为网站访问成功；
b、网站访问响应时延定义:
用户发出http请求消息后到开始显示页面的时间间隔；
测试记录项目:
a、网站访问成功率:
网站访问成功次数/测试尝试次数*100%；
c、平均完整显示时延:
各次页面完整显示时延相加/网站响应次数；
c、平均响应时延:
各次网站响应时间相加/网站响应次数；
3.2.5FTP下载平均速率测试
下载10M字节文件3次,记录实际下载的数据量和时间。
文件连续停传（无数据传送）超过60秒认为下载失败。
测试记录项目及定义:
a、FTP下载成功率:
下载成功次数/尝试下载次数×100%；
b、FTP下载平均速率:
实际下载数据量（kbit）/实际下载时间总和（秒）；
3.2.6FTP上传平均速率测试
上传2M字节文件3次，记录实际上传的数据量和时间。
文件连续停传（无数据传送）超过60秒认为上传失败。
测试记录项目及定义:
a、FTP上传成功率:
上传成功次数/尝试上传次数×100%
b、FTP上传平均速率:
实际上传数据量总和（kbit）/实际上传时间总和（秒）
3.2.7Ping测试网络平均时延
用户从测试终端ping指定的IP地址，每个测试位置进行20次Ping测试，包长度500字节，超时3秒，间隔时间1秒。
测试记录项目及定义:
a、ping丢包率:
ping丢包次数/ping次数×100％
b、ping平均时延:
各次ping成功的时间相加/ping成功的次数
四、WLAN无线网络优化方案
1.调整信道
由于只有部分国家开放了12~14信道频段，所以一般情况下，使用1、6、11三个信道。
如下图，我们可以在二维平面上使用1、6、11三个信道实现任意区域无相同信道干扰的无线部署。
当某个无线设备功率过大时，会出现部分区域有同频干扰，这时可以通过调整无线设备的发射功率来避免这种情况的发生。
但是，在三维平面上，要想在实际应用场景中实现任意区域无同频干扰是比较困难的。
但在信道设置时要考虑三维空间的信号干扰，如左下图。
在1楼部署3个AP，从左到右的信道分别是1/6/11，此时在2楼部署的3个AP的信道就应该划分为11/1/6，同理3楼为6/11/1。
这样就最大可能地避免了楼层间的干扰，无论是水平方向还是垂直方向都做到无线的蜂窝式覆盖。
2.调整天线角度
AP选配不同的天线覆盖的角度是不一样的，在设备的工程安装过程中，由于天线的角度的偏差可能产生一些盲点和同频干扰，适当的微调一下天线的角度可以改善信号质量和减少同频干扰。
3.调整AP发射功率
我们可以在二维平面上使用1、6、11三个信道实现任意区域无相同信道干扰的无线部署。
当某个无线设备功率过大时，会出现部分区域有同频干扰，这时可以通过调整无线设备的发射功率来避免这种情况的发生。
但是，在三维平面上，要想在实际应用场景中实现任意区域无同频干扰是比较困难的。
WLAN系统使用的是CSMA/CA公平信道竞争机制，在这个机制中，STA在有数据发送时，首先监听信道，如果信道中没有其他STA在传输数据，则首先随机退避一个时间，如果在这个时间内没有其他STA抢占到信道，STA等待完后可以立即占用信道并传输数据。
WLAN系统中每个信道的带宽是有限的，其有限的带宽资源会在所有共享相同信道的STA间平均分配。
为避免AP间的同频干扰，必要时应对同信道的AP功率进行适当的调整，保证客户端在一个位置可见的同信道AP较强信号只有一个，同时要满足信号强度的要求（例如不低于-75dBm）。
4.调整beacon帧发送时间
默认情况下每一个AP每100ms就会发送一个Beacon信标报文，这个报文通告WLAN网络服务，同时和无线网卡进行信息同步。
Beacon报文通常使用最小速率进行发送，而且优先级比较高，所以考虑将Beacon发送的时间间隔从100ms调整到160ms，这样可以有效降低空口的消耗，对整个大楼WLAN网络应用会有一定得帮助。
5.关闭低速率
无线WLAN网络中不是使用固定的速率发送所有的报文，而是使用一个速率集进行报文发送（例如11g支持1、2、5.5、11、6、9、12、18、24、36、48、54Mbps），实际无线网卡或者AP在发送报文的时候会动态的在这些速率中选择一个速率进行发送。
通常提到的11g可以达到速率主要指所有的报文采用54M速率进行发送的情况，而且是指的一个空口信道的能力。
实际上大量的广播报文和无线的管理报文都使用最低速率1Mbps进行发送，所以会消耗一定得空口资源。
在大楼网络中信号传输的距离不是问题，所以考虑将1、2、6和9Mbps速率禁用，这样整体上减少广播报文和管理报文对空口资源的占用。
6.用户限速
大楼网络访问公网的带宽已经超过了空口信道的传输能力，如果有个别的无线用户通过WLAN使用网络工具下载文件，可能可以达到非常大的流量，进而直接耗尽了当前空间媒质，造成了其他无线用户访问网络慢、ping抖动丢包等问题。
为了大楼WLAN网络后续稳定运行，可以AC控制器上对无线用户执行限速操作，可以控制每一个用户最大使用的带宽为512Kbps。
这样在一个信道空间中可以支持10个左右的下载操作。
使用该功能可以适当的控制突发性大流量对无线网络中的其他用户的影响，有助于网络的稳定和维护。
以H3C设备为例，配置如下图：
7.二层隔离
该特性可以在AC上控制无线用户只能访问网关设备，而不能互相之间访问。
这样可以大量减少了整个大楼内部的无线网络的广播流量，提高大楼WLAN网络的整体性能。
每一个来自无线客户端的广播、组播报文都会向所有由用户的AP上广播一份，而且在空间媒质中发送广播报文的时候通常会使用最低速率发送广播报文，所以当广播报文比较多时候，会占用较多的空间带宽，从而在一定程度上影响到整个大楼的网络应用。
8.PC电源管理属性
通常PC的无线网卡默认的电源管理属性是省电模式，此时有可能会造成当PC离AP的距离较远时，无线网卡由于发射功率过低而导致回传数据包丢弃或重传，因此禁用PC的省电模式，采用最大功耗，可以提高PC的发送功率，提高无线网络质量。
9.调整AP发送报文的重传次数
无线WLAN协议物理层在设计的时候已经考虑到了干扰和冲突的影响，所以设计了物理重传功能，也就是当一个设备发送一个报文如果没有收到目的设备的回复ACK，该设备会硬件进行重传，如果重传次数达到最大次数，该报文会被丢弃。
当然，如果报文一次发送就成功，就不会进行重传了。
默认情况下，AP设备的重传次数为5次，可以考虑修改为8次，会增加在网络环境异常的情况下报文的发送成功概率。
但是这个调整只会提高AP的发送成功概率，对网卡的发送机制没有办法进行控制，也就是对于从网卡到AP方向因为环境问题造成的偶尔丢包没有太大改善。
五、WLAN网络质量测试常见问题及优化建议
1.弱覆盖
发生场景：
多发生在复杂建筑结构、空间相对封闭的场景中。
采用室分系统合路覆盖方式易产生弱覆盖。
原因分析：
对2.4G无线链路预算不足。
设计未考虑客观障碍物的存在。
解决建议：
已建成站点：
在弱覆盖区域增加室内天线，或由胖AP“补点”。
今后设计站点：
规范室分系统前期查勘流程与设计方案。
2.信道干扰
发生场景：
普遍存在于各种场景下的WLAN网络中。
更多的为来自其他运营商AP的带内干扰，而CMCC的AP互干扰情况较少。
原因分析：
ISM公用频段自身决定了WLAN网络是易受干扰的网络类型。
运营商WLAN网络均规定占用1，6，11三个信道，难免信道使用重复。
解决建议：
对于来自CMCC自身网络的干扰，需对部分过覆盖AP降功率。
对于来自其他运营商的同频干扰，需加强覆盖以提高SIR值水平，抵消同频干扰带来的副作用。
3.网络容量
发生场景：
多存在于高校宿舍楼等用网集中的场所。
有很明显的时间段。
原因分析：
有限的网络带宽难以应付多用户集中上网需求。
网络高负荷引起AP过载，AP处理性能下降。
学生用户经常使用到流媒体、P2P等占用大量带宽的网络应用，挤占了正常使用网络用户的带宽。
解决建议：
首先在OMC（或AC）上筛选高负荷AP。
统计连接该AP产生流量较多的用户网卡MAC地址。
对筛选出的用户限制带宽，可以有效降低高校下载、视频等应用对正常带宽的挤占。
对于如大型场馆、会议室等用户集中用网情况，可考虑直布胖AP进行网络扩容，或者使用802.11a协议。
4．无法Association指定的AP
表征：
使用仪表连接某个AP或用WINDOWS客户端连接某个AP，在等待一段时间后，连接AP失败或在WINDOWS中显示“受限制的连接”等，均表示与AP的association出现了问题。
原因：
1、AP死机
2、上、下行信号尤其是上行信号过弱
检测办法：
1、尝试冷启动AP
5.可以association指定AP，无法打开认证页面
表征：
可以协联上某个指定AP，但是在做WEB认证时，始终无法打开认证页面。
原因：
1、接收AP信号过弱，网页无法打开
2、虽然协联上了AP，但没有与网关相通
3、AC上联口传输中断
4、Portal服务器本身出了问题
检测方法：
1、如果AP信号太弱，尝试更换其他AP测试，如正常打开认证页面，证实为此原因引起。
2、以Windows系统为例，首先在命令行中键入ipconfig，观察对应的连接属性中是否分得了ip地址及网关，如果没有分得ip地址与网关，证明AP与AC已经中断或AP死机。
如果分得了ip，继续尝试用ping命令测试与网关的连通性，如果没有连通证明AP与AC中断，如果可以连通，证明AP到AC之间的链路是通的。
3、在序号2的测试做完后，证明AP与AC的链路没有问题的前提下，可以使用浏览器进行WEB认证，如果仍然没有办法打开认证界面，证明有可能是AC上联口链路中断或Portal服务器本身出了问题，此时应暂时放弃该热点的后续测试。
6.认证速度非常慢
表征：
打开认证页面非常慢，且不是每次都能打开页面。
或者填写完用户名密码点击上线，最后却无法打开后学页面，不知道是否认证成功。
原因：
1、WEB认证页面打开很慢，表示接收的下行信号较差。
2、在填入用户名密码后点击登录，无法打开后续页面，表示上行信号较差。
3、Portal服务器与Radius服务器本身出现问题
检测方法：
1、更换地点测试
2、排除第一种可能性后，如打开认证页面非常快，但点击登录后无法显示成功或失败页面，证明Portal服务器是好的，但Radius服务器出现认证困难，此时可暂时中止测试，等待一段时间。
如打开认证界面都较为困难，可能是AC负荷过重或者Poratal服务器出现问题。
7.认证通过了，但无法打开网页
表征：
显示认证成功，但做http测试或打开浏览器无法进行网页浏览
原因：
1、DNS服务器出现问题
2、网络过度拥塞
检测方法：
1、手动更换DNS服务器，在Windows系统中，网络连接属性中可以手动填写DNS服务器地址，移动较为稳定的DNS地址有：
211136.17.107。
此外，可备选谷歌的DNS服务器：
8.8.8.8
2、网络过度拥塞，可暂时停止测试。
3、判断是不是DNS服务器出现问题。
首先ping一个公网IP，如果可以ping通，再ping一个网址，如ping，如果此时无法ping通，可以确定是DNS问题。
六、WLAN无线网络优化案例分析
[案例1]
某高校WLAN用户反映高峰期打开portal认证页面困难网络下载速度慢、网游容
易断线、在线视频会停顿等问题。
现场测试结果如下：
测试内容
标准值
测试值
是否满足
平均ping丢包率
3%
5%
否
平均ping时延
50ms
68ms
否
平均接入场强
-75dbm
-70dbm
是
平均下载速率
80KB/s
60KB/s
否
平均信噪比
20db
23db
是
原因分析：
问题现象
可能原因
Ping丢包率高，时延过大
1、VLAN过大
2、同邻频干扰严重
3、个别用户使用下载工具下载
下载速度慢
1、个别用户使用下载工具大流量载
2、同邻频干扰严重
3、接入网宽带不足
接入场强较低
1、天线数量不够或方位角偏差
2、同邻频干扰严重
优化措施：
问题原因
优化措施
VLAN过大
细化VLAN，将一栋楼宇单独划分一
个VLAN
个别用户使用大流量下载业务
对单用户进行合理速度控制
接入网带宽不足
采用带有交换功能的ONU直接连接
AP的组网方式增加带宽
天线数量不够或方位角偏差
增加天线或调整天线方位角
同邻频干扰严重
合理规划WLAN信道，调整AP发射
功率
通过以上优化措施，该高校问题得到有效解
升级会员 