無線網絡規劃設計和部署維護之誤區與最佳實踐（2）

本文轉載自微信公眾號“ 無線CCIE的那些事兒”(ID：passcciew)，作者：謝清。

無線網絡已經和人們的生活、工作、娛樂、學習變得息息相關，從而無線網絡的用戶默認的認為無線網絡應該和有線網絡一樣具備同等的性能乃至使用體驗，不論應用運行于何種類型的無線終端，他們應該具備同等的使用體驗。

但是在性能方面，評估無線網絡的性能與評估有線網絡的性能是非常不同的，舉個例子，如果你的筆記本電腦通過網線連接到有線網絡的交換機，他們之間鏈路的數據連接速率為1000Mbps，那么你采用性能測試工具測試物理鏈路的吞吐量也基本會得到相同的結果。并且這一性能是該有線客戶端獨享的。

反之，如果你的筆記本電腦通過WiFi連接到無線接入點，他們之間鏈路的數據連接速率為1300Mbps(假設介質條件允許)，那么你采用性能測試工具測試這一物理鏈路的吞吐量得到結果是什么呢?差不多是1300Mbps的50%~65%。而且這一性能吞吐量只是該無線接入點的峰值吞吐量，一旦有多個客戶端連接到相同的無線接入點，隨著客戶端數量的增加，所有客戶端的匯聚吞吐量將呈不斷下降趨勢。造成這一現象的原因和無線網絡采用空氣共享介質以及802.11協議在默認介質不穩定和不可靠時所采用的工作機制相關。不論是802.11n還是802.11ac，始終要受到這一限制。

因為空氣介質會受到眾多因素(繁忙程度、溫度、濕度等)的影響，所以802.11協議采用和使用對講機類似的Ack確認機制保證接收端可以接收發送端的消息，如果接收端接收到發送端發出的消息且驗證沒有在傳輸過程中損壞，那么接收端將發送一個確認消息給發送端，如果發送端沒有接收到該消息，那么發送端將進行重傳，直至達到重傳數量上限，此時發送端將丟棄該消息。另外，空氣介質是共享介質，所以無線網絡中的客戶端和無線接入點需要競爭介質的使用權，這都造成了系統開銷的大幅增長。802.11協議實際上是用系統開銷換取了數據的可靠傳輸。

此外客戶端的多樣性也會造成系統吞吐量的巨大差異，假設您部署的是支持3個空間流的802.11ac(第一代)無線接入點，工作在80MHz信道(當然現實企業部署中誰都不會這么傻的用80Mh信道寬度)，那么當同樣支持3個空間流的客戶端(往往是筆記本電腦)連接時，您可以獲得1300Mbps的數據連接速率。而當支持單空間流的客戶端(智能手機、平板電腦)連接該無線接入點時，您只能建立433Mbps的數據連接速率。顯然，兩者峰值吞吐量的巨大差異會影響整個系統的性能。

最后，并不是客戶端在無線接入點產生的覆蓋蜂窩內的任何位置都能建立最高的數據連接速率，考慮到空氣介質的不穩定特性，客戶端在距離無線接入點不同的位置會動態的調整其與無線接入點建立的數據速率以適應變化的物理介質條件，距離無線接入點越遠，客戶端與無線接入點建立的數據速率越低，調制方式越多的考慮冗余而不是性能。

總之，要想保證無線網絡的性能和用戶使用體驗。其規劃設計和部署維護較之有線網絡區別非常大!

既然區別大，那么我們應該主要關注哪些無線網絡關鍵的性能和用戶使用體驗指標呢?是客戶端關聯的數據連接速率、峰值吞吐量還是無線接入點匯聚吞吐量?是客戶端接收信號強度(RSSI)還是無線接入點同時關聯無線客戶端的數量?都不是!

對于獨立的客戶端個體，評估其性能好壞的最關鍵指標是信噪比(SNR – Signal to Noise Ratio)。其它指標可依次關注接收信號強度、重傳率。

信噪比是信號和底噪的差值，兩者相差越大，說明信號質量越好。例如如果客戶端接收信號強度為-65dBm，底噪為-92dBm，信噪比為-65dBm-(-92dBm)=27dB。又如果客戶端接收信號強度為-60dBm，底噪為-80dBm，信噪比為-60dBm-(-80dBm)=20dB。雖然后者的接收信號強度更強，但是信號質量反而差了。

我們經常會遇到一個誤區就是認為信號越強，信號質量越好，這是非常錯誤的想法。信號越強不代表噪音就弱，往往此時噪音也很強，結果就是信噪比差，信號質量差。

信噪比決定了無線客戶端和無線接入點之間可以采用什么樣的信道帶寬、實現多少空間流、使用何種調制方式從而決定建立多高的數據連接速率。使用80MHz信道寬度對于信噪比的要求比使用20Mhz信道寬度要苛刻的多，建立三空間流通信比建立單空間流需要的信噪比要高，復雜的調制方式對于信噪比的要求比簡單的調制方式要高。對于傳統的802.11a/g客戶端和無線接入點要建立高數據連接速率，一般需要20dB的信噪比;對于802.11n就需要25 dB的信噪比;對于802.11ac則需要30 dB以上的信噪比。

業界每個廠商由于使用的射頻芯片和系統架構的不同，對于建立給定的數據連接速率(Data rate – 用于802.11a/b/g)和使用調制和編碼方案(MCS – 用于802.11n/ac)所需的信噪比值都是不同的，甚至同一廠商的不同產品之間也存在差異性。

對于保證無線網絡的性能和應用體驗，首先需要確定在網絡上使用什么應用程序，從而知道您需要哪些數據連接速率來支持此類應用程序。一旦知道了網絡上的客戶端需要支持什么數據連接速率，您就可以確定在這些數據連接速率下操作所需的信噪比值了。

一般來講，您可以遵循下面的準則來判斷信噪比的好壞：

1.> 40 dB – 信號質量非常好, 客戶端總能與無線接入點關聯，可建立最高數據連接速率

2.25-40 dB – 信號質量很好, 客戶端總能與無線接入點關聯，可建立高數據連接速率

3.15-25 dB – 信號質量好, 客戶端總能與無線接入點關聯，可建立好的數據連接速率

4.10-15 dB – 信號質量一般，客戶端可與無線接入點關聯，只能建立低數據連接速率

5.0-10 dB – 信號質量低或無信號，客戶端與無線接入點無法關聯

如何有效地實現高信噪比，從而實現客戶端的高數據連接速率，以致獲得高性能和好的體驗呢?一味地提升無線接入點發射功率顯然不是最好的辦法，最有效的辦法是降低噪音。

噪音從哪里來?主要是三個方面：來自無線網絡自身的同頻干擾、鄰頻干擾和來自非WiFi設備的干擾。

對于來自無線網絡自身的同頻干擾、鄰頻干擾，需要通過合理的規劃設計來減少。對于來自非WiFi設備的干擾，需要通過系統級別的智能頻譜管理解決方案來識別、查找、移除、緩解。

說了這么多，如何查看客戶端的信噪比呢?

一般需要從無線網絡基礎架構這一側查看，因為無線基礎架構采用的射頻芯片比較靈敏且經過嚴格校準。

從思科Prime Infrastrucure上可以查看客戶端信噪比的歷史信息：

前文回顧：

（1）堅持正確的規劃設計是邁向成功部署的第一步

（2）關注關鍵性能指標（上）

（3）關注關鍵性能指標（下）

（4）5GHz頻譜最佳保障，2.4GHz頻譜盡力而為

（5）任何忽視客戶端能力的設計規劃都將部署失敗！

（6）正確認識 802.11ac 的作用

（7）實現優質的無線覆蓋并不簡單

（8）無線接入點部署位置和方法不容妥協