。

企业/园区场景的无线网络值得考虑的关键因素有很多#xff…前言无线网络直接影响整体网络性能在当今企业网环境中已有超过一半的数据流量通过无线信道传输随着物联网技术的普及无线网将承载更多的关键业务流量。

企业/园区场景的无线网络值得考虑的关键因素有很多例如终端移动性AP

漫游能力和覆盖范围、带宽和吞吐量、延迟、信道、射频干扰等。

当然还有网络安全配置和用户认证等等。

无论是新建还是升级无线网络在采取行动之前回顾并更新有关无线网的关键知识是绝对必要的我们将从以下几个方面入手希望这篇文章帮助您做出更好的选择。

无线网络基础概念和参数速查无线标准/协议的演进不同无线组网模式和适用场景1、

无线网基础概念和参数速查

在无线通信系统中信息可以是图像、文字、声音等。

信息需要先经过信源编码转换为便于电路计算和处理的数字信号再经过信道编码和调制转换为无线电波发射出去。

其中发送设备和接收设备使用接口和信道连接对于有线通信很容易理解设备上的接口是可见的连接可见的线缆而对于无线通信接口是不可见的连接着不可见的空间称为空口(空间接口)

无线网络分类

个人网络局域网城域网广域网协议标准BluetoothIEEE802.11b,IEEE802.11a,IEEE802.11g,

IEEE802.11nIEEE

802.16MMDSLMDS最后一公里接入传输速度小于1Mbps1Mbps~600Mbps22

Mbps1-7Mbps-100Mbps覆盖范围10m100~300m十几公里几十到几百公里应用场景点对点、设备对设备企业、园区、学校、酒店等网络最后一公里接入移动电话

无线射频

无线电波是由振荡电路的交变电流产生的电磁波日常使用中也被称为射频或无线电等它能够通过天线发射和接收无线电波的频率范围称为频段。

所有的射频设备都有灵敏度等级即无线终端在某个信号强度之上可以正确地解释和接收无线电信号。

灵敏度单位是dBm。

接收灵敏度值越小说明接收性能越好。

天线传播覆盖

天线是一种变换器是在无线设备中用来发射或接受电磁波的部件它可以将传输线上传播的导行波和在空间中传播的电磁波相互转换。

天线一般有全向和定向两种信号覆盖模式如下图所示。

空间流和MIMO

无线电在同一时间发送多个信号每一份信号都是一个空间流。

通常情况下一组收发天线间可以建立一个空间流。

MIMO指多输入多输出技术也称多天线技术分别使用多个发射天线和接收天线实现多发多收成倍地提高信道容量。

空间流数是决定最高物理传输速率的参数。

我们常用(AxB:C)数据格式表示多天线技术支持的最大发射天线数量(A)、最大接收天线数量(B)和最大空间数据流数量(C)。

当前主流的802.11ac和802.11ax协议规定一个射频最大8个空间流大多数智能终端使用

2×2:2

MIMO系统中发射端的多个天线可以各自独立发送信号引入发射波束成形技术使多个天线的发射信号在接收机达到相同相位从而增强信号强度同时在接收端用多个天线接收信号并重组原始信息。

传播衰减

自由空间路径损耗(FSPL)是指无线电波因自然扩展导致信号强度下降这是波传播的自然属性。

我们可以通过以下近似公式算出。

FSPL32.44(20log

实际部署时我们通常使用6dB法则进行估算即传输距离加倍将导致信号衰减6dB。

穿透损耗吸收

电磁波穿过墙体、车体、树木等障碍物被不同材质的吸收导致信号衰减。

下表总结了常见障碍物对无线信号的影响。

反射损耗

当波撞击到一个比波自身更大的光滑物体时波可能会往另一个方向传递。

当无线发射信号与接收位置需要经过多次反射才可触达我们可以通过尝试调整信号源位置并辅以定向天线来改善通信。

衍射损耗

由于射频信号被局部阻碍射频信号在物体周边发生的弯曲。

位于障碍物正后方的区域称为射频阴影它可能成为覆盖死角一般是可以通过另一个AP的无线信号去消除。

WiFi与

联盟WFA创造该联盟是一个全球性联盟致力于促进和认证无线设备的互操作性。

简单来说Wi-Fi

IEEE

自2019年推出以来仅用3年就在全球市场份额超过了50%而Wi-Fi

为每个用户提供更大的总带宽总频谱和信道能够在高并发接入的环境下为每个用户较前代技术高

倍的吞吐量其高带宽、高并发、低时延、低耗电的特点为未来的智能基础设施奠定基础。

提升吞吐量1024-QAM调制

802.11ax采用1024-QAM正交幅度调制每个符号位传输10bit数据2^(10)1024相对于802.11ac采用256-QAM正交幅度调制每个符号传输8bit数据来说802.11ax的单条空间流数据吞吐量提高了25%。

使用1024-QAM调制对信道条件有较高要求。

OFDMA正交频分多址将信道进一步细分为可单独分配的“资源单元”这是实现性能优势的关键。

它允许多达

OFDMA

的技术作为先进无线网络中的互补技术可以基于所服务的应用类型来改善用户体验。

允许多个终端并发传输数据建立高带宽网络以达到每个客户端的的最大速率。

此外MU-MIMO

使访问无线网络的队列从一个变为多个多个设备可同时访问而无需等待。

对于即时消息、电子邮件或网页浏览等低带宽应用分配给每个客户端的资源单元数量取决于数据包大小、终端设备限制以及流量服务质量QoS配置等因素而OFDMA使用单个频段可以为多个用户提供这类低流量传输服务起到类似“拼车”的效果大大提高了网络资源利用率。

降低信道间干扰空分复用技术SR

当相同或相邻信道上的AP和终端检测到单个信道资源利用率偏高噪声强度超过阈值时则会需要排队等待CCA功率调节机制。

WiFi6协议里采用了空间复用和着色机制以提升信道利用率减少排队。

它可以类比为在客户端和AP之间建立起了虚拟的“高架桥”根据不同目的地在空间上划分为互相独立不干扰的通路。

不同的AP会各自给下连的终端着色例如下图左同为信道6的3个AP分别着色只要信道资源没有完全占满就依然会传输数据。

降低能耗调度目标唤醒时间

的发展而得到扩展。

它使用计划机制来告诉客户端何时唤醒和睡眠而不是让它们一直在某个频道上监听。

TWT

之间会商定一个时间表该时间表由时间段组成。

它通常包含一个或多个信标例如几分钟、几小时甚至长达几天。

当时间到了客户端被唤醒等待

和终端设备会独立协商特定时间或者

的标称数据速率。

大量用户无线访问的新兴交互式应用和新服务例如8K

流媒体、AR/VR、游戏、远程办公、工业物联网、云计算等等正在推动行业支持更高吞吐量的无线网络。

WiFi

6的基础上引入了320MHz带宽、4096-QAM、Multi-RU、多链路操作、增强MU-MIMO、多AP协作等技术使得Wi-Fi

7相较于Wi-Fi

提升20%16x16MIMO由8×8提升到16×16空间流增强高并发能力多链路传输AP

客户端之间同时建立多个链路进行数据通信可以利用多条链路进行负载分担提升单用户峰值吞吐量利用多条链路进行多发选收提高链路可靠性。

Multi-RUWi-Fi

标准下同一周期单用户只能分配到

此类AP设备是最早进入无线网络市场的类型因其可以近乎“即插即用”的方式工作且无需额外的控制器建网成本极低非常适合例如家庭、小型商户和办公室等小型无线网场景正如其名每个自治AP都可独立工作并且内置了基础的网络配置、流量控制、认证等功能的完整逻辑所以每个

瘦AP

数据包并通过无线接入点控制和配置协议CAPWAP与控制器建立通信。

配置和监控、数据包转发、漫游、安全控制。

它的工作原理就像无线网络的大脑一样允许在一个地方配置和管理整个无线网络。

这些使其适用于具有许多接入点的大型企业网络。

AC部署模式

串接进网络现在比较少见。

旁路模式AC只管理AP旁路连接到汇聚交换机让据包经由AC集中转发再传输到上层网络适合在不改变现有网络的情况下对无线网络进行改造。

数据转发模式直接转发和隧道转发

并不是所有的数据包都需要经过集中式AC的封装和处理。

某些情况下数据包可以直接转发到网络的上层但这仅适用于二层网络。

隧道转发模式下数据包被封装在CAPWAP隧道中然后由AC转发到上层网络。

如下图所示CAPWAP隧道可能是控制数据隧道也可能是业务数据隧道。

VLAN

VLAN规划主要包括两个方面一是划分管理VLAN和业务VLAN二是根据需要映射业务VLAN和SSID。

由于是集中式部署需要考虑冗余的设备、链路、交换策略确保单点故障不影响整个系统功能所以APAC架构中往往还需要多个AC互为备份。

如果要为大量无线接入用户实现AP漫游这对网络工程师来说可能是一个巨大的挑战。

方案一尽量在二层网络中规划漫游区域但二层网络越大安全性越差。

方案二建立连接两个WAC的隧道将漫游流量传回原AC但这会导致网络配置复杂流量绕行影响漫游性能。

除了配置相对复杂之外多家供应商都有自己的专有协议并在自己的产品中不断更改这些协议以改善通信。

一般来说不同供应商的产品无法实现通信和交互。

无线Mesh网络WMN

无线mesh网络最初是为军事应用而开发的它是一种由无需连接到有线端口的无线电设备组成的架构。

无线Mesh网络中的每个设备都像路由器一样工作其中各个节点不仅可以增强信号还可以计算网络拓扑并进行路由将长距离数据传输划分为多个短跳。

当配置好主节点信息后配置将⾃动同步给整个网络中其他的节点。

Mesh组网在难以或无法布线的情况下特别有用例如临时的室内或室外区域、老旧历史建筑内等。

目前已有不少厂商提供了面向企业和家庭的Mesh网络解决方案不过一般来说无线

Mesh

在为较小的区域设计无线Mesh网络时我们可能只需要将一两个Mesh

时应综合考虑数量、传输距离和电源位置并且应将它们放置得更近以获得更好的信号因此往往需要更多的

值得注意的是该种组网方式最大的问题带宽损耗。

因为无线mesh组网会占用一半的带宽还有无线传输本身的损耗经过中继后的AP的吞吐量一般会下降约50%。

新一代云化园区无线组网模式

云网络很早就开始采用分布式的网关架构将网关部署到更靠近终端的接入/边缘层。

这种架构在转发路径、网络运维、表项空间、安全性等方面都有着显著的优势也为企业网络的创新提供了一种很好的思路。

Fabric

中分布式网关意味着所有子网都存在于每个接入交换机上它们会自动同步整个网络的端点

IP/MAC

和安全策略。

这样每个接入交换机都得到充分利用所有跨子网流量的转发/漫游都由最近的交换机处理而无需经过很长的路径到达集中式

更多信息请参阅下一代园区网络“分布式网关”实现更高效的无线漫游

这种新型WLAN的设计同样基于云网络技术相比上文的“分布式网关”其最大的优势在于无需改变现有的有线网络架构只需部署一台可编程交换机接入核心交换机作为集中式网关然后将旧AP替换为新AP即可完成无线网络的升级。

每台网关交换机拥有

以实现网络隔离。

此外接入点可以是完全基于开源技术的白盒硬件而且相对于CAPWAPVXLAN

至于惯常思路里的无线AC在新一代云化园区的无线网络中已经不存在了取而代之的是使用云原生控制器Cloud

SDK来统一管理园区内的有线和无线网络设备并下发配置——它既可以融合部署在网关交换机或其他本地设备上也可以灵活部署在云端从手机、电脑随时随地通过加密域名访问。

无线接入点AP部署要点

无线电发射功率室内AP不超过100mW/20dBm室外AP不超过500mW/27dBm天线增益室内天线增益一般在3-5dBi室外天线增益一般大于10dBi部署环境周围环境是否有强电磁场、障碍物遮挡、同类型Wi-Fi干扰、相似类型无线干扰金属或者电子设备等干扰相同信道频谱干扰天线和终端接收灵敏度与终端设备有关

芯片性能同等无线速率下如果是不同的芯片等级能同时并发的用户数也不一样

单射频AP最大接入128/512双射频AP最大接入256/1024三射频AP最大接入384/1536

比如办公场景每人4M推荐人数在30人公共上网场景每人1M推荐人数在60-100人

所需无线带宽估算

估算带宽时可以根据人数模糊概论尤其适用高密场景假如要求有1000人同时接入实际使用时同时接入的人数在600人接入的600人并非所有终端同时并发算下来约会在200左右。

并发用户数估算接入人数

尽量减少信号穿过障碍物数量一般建议最多穿透单层墙体(典型120mm砖墙)设计部分特殊场景(如石膏墙、玻璃墙体等)

可考虑穿过2层墙体240mm厚砖墙、混凝土墙体和金属材质墙体不建议穿透覆盖如在不满足约束条件时仍采用AP穿透覆盖方案则会导致穿墙后

弱信号和漫游不连续问题针对此种情况如需保障良好覆盖和漫游网络规划时需要基于客户墙体结构新增部署AP点位重点区域、VIP区域尽量保证单独部署AP以保障用户体验。

路口或拐角单独部署AP保证信号覆盖连续性(大于-65dBm

)相邻AP可建立邻居关系表保障良好漫游体验。

AP安装位置远离承重柱3米以上

几条重要规则

不要采取在走廊部署吸顶AP去覆盖房间除非拿设备验证过。

像学校宿舍这种场景如果有运营收费更不能放走廊。

任何场景

间距不少于

吸顶安装时需考虑吊顶材质若为无机复合板、石膏板衰减较小可安装于吊顶内若铝制板衰减较大建议安装在吸顶安装于天花上或用美化天线。

空旷的空间工勘时一定要考虑后期放什么东西。

比如宿舍前期是空的但之后可能放了金属桌子;空旷的仓库之后可能放了很多金属货架。

这些都会导致信号覆盖风险。

部署前务必先去现场工勘测试。

不要“看图说话”。

室外项目中为了保证使用效果需使用定向天线少用全向天线。

不确定的情况找当地客服咨询。

室外项目务必要求施工方做好防水防雷否则容易造成故障。

本文部分内容摘录整理自互联网公开知识仅供各位读者参考如有错漏和理解不当之处敬请谅解、指正。

关注vx公号“星融元Asterfusion”获取更多技术分享和最新产品动态。