WLAN网络市场策略

2024-07-20

WLAN网络市场策略（共8篇）

WLAN网络市场策略篇1

一、无线局域网技术分析

WLAN是无线局域网的英文缩写, 是近年来发展迅猛的无线数据通信技术。从1997年6月制订第一个WLAN标准IEEE802.11开始, 到1999年8月, IEEE推出了新的高速标准802.11b和802.11a进入快速发展;在技术上的突破及WLAN产品成本的大幅下降, 使得无线局域网在宽带无线接入中可以大显身手, 不仅企业把WLAN作为他们有线LAN的延伸, 机场、酒店、会议中心、咖啡厅等地也成为WLAN应用的重点。据专家预测, 全球WLAN市场总销售额将于2004年达到近22亿美元, 每年平均增幅高达25%左右, 同时, WLAN应用范围不断拓展, 不仅扩展了有线LAN, 甚至在某些情况下取而代之。随着越来越多的WiFi终端的出现以及国内运营商WLAN建设规模的逐步增加, 用户对WLAN网络的使用习惯也越来越普及, WLAN应用场景也有了新的延伸和发展。WLAN用户终端一般为笔记本、智能手机, 也有一少部分外置的WiFi网卡。现阶段, 笔记本终端无线上网依然是WLAN上网的主流, 但智能手机终端数量也在飞速发展中, 预计未来2~3年有望超过笔记本上网数量

随着人们对于无线数据业务的需求的增大, 大部分热点地区仅仅有一个或者两三个WLAN接入点AP (Access Point) 是不够的。因此在业务繁忙的地区, 需要布置一个能够满足业务带宽需求的小型无线网络。这种网络的特点在于:网络接入点AP数目比较多;AP位置比较不确定, 可能根据需要增加、减少或者移动节点。由于AP数目比较多, 而可用的频段相对的少 (在802.11b/g标准中相互独立无干扰的频段只有3个) , 因此, 部分AP之间将会存在相互干扰, 这种干扰随着AP间的距离越近对于系统容量的影响越大。如何在AP间分配频率和功率资源, 使得AP间的干扰最小、容量最大是必须解决的关键技术之一:无线网络优化。

二、WLAN典型场景及特点分析

WLAN网络现阶段主要建设在用户密集、速率需求高的局部热点区域, 重点覆盖建筑物室内。根据覆盖环境和规模的不同, 可以将覆盖场景大致分为高校场景 (含高校宿舍区、教学区、图书馆等) 和非高校场景 (含会议室会展中心、宾馆酒店、休闲场所、交通枢纽、公司内部区域、其他等) 。

根据WLAN网络场景的环境结构及用户需求情况不同, 各种不同的场景类型有着各自的特点, 在WLAN网络组网建设和优化中关注侧重点也有所区分。

三、WLAN优化思路

WLAN网络优化主要从四个方面入手, 即组网优化→覆盖优化→容量优化→频率优化。

1. 组网优化

(1) AC用户容量扩容

当峰值在线用户数超过AC承载数60% (或80%) 时, 需要采取优化措施:进行网络调整, 将部分用户分摊到其它AC上或更换大容量AC。

(2) IP地址池优化

IP地址池的优化, 主要从路由优化、网络安全和用户拨入方面考虑, 主要措施如下:

1) 设备 (交换机、ONU和AP等) 管理地址应该和用户地址分离, 以便于管理和控制 (如:设备地址分配私有IP只能访问网管设备) 。

2) 及时根据IP地址池预警信息扩充IP地址池, 以防止用户获取不到地址。一般预警门限设置为60% (或80%) 。

(3) 其它优化

在上层设备上关闭不必要的功能, 减轻设备负荷。

2. 覆盖优化

根据WLAN网络覆盖环境是否开阔无阻隔、以及用户是否密集的特点, 可以采取相对较为典型的覆盖方式。

(1) 小区域直放AP覆盖

覆盖环境开阔、覆盖场景零散的场景, 如咖啡店, 可以采用AP直放方式进行WLAN覆盖, 用以满足小范围大容量的WLAN网络需求。

(2) 大区域覆盖

覆盖环境有物理阻隔, 且覆盖环境较大的场景, 可以灵活采用直放和合路两种覆盖策略:

当该热点的天馈系统已通过TD改造验收的, 且单AP所带的天线数均小于6的情况下, 可以考虑使用合路覆盖, 其他情况建议直放AP覆盖。

天线口设计功率建议控制在10-15dBm。

(3) 多种天线结合方式覆盖:

针对用户需求位置, 如办公室纵深较大, 可以使用定向板状天线替换全向天线的覆盖方式, 增加深度覆盖效果。定向天线在穿越两堵砖墙后的场强较全向天线提高7dBm左右。在单边的楼宇可以采用定向吸顶天线进行覆盖, 以减少楼层间的干扰。

3. 容量优化

(1) 因WLAN使用的是公共频段, 频点只有3个, 频点间的互干扰会产生带内阻塞, 降低单AP的吞吐量。为减少此现象的发生, 可以在AP端安装滤波设备或优化频点, 减少同、邻频带来的干扰, 增加单AP的吞吐量。

(2) 适当控制AP覆盖范围, 避免相邻楼层、相邻楼宇间的干扰, 也可以提高单AP的吞吐量

(3) 将原有的GSM室内分布系统在支路中分成多段, 在每段合路AP的无线射频信号, 各频段信号共用天馈进行覆盖。这样做可以有效减少每AP的覆盖范围, 即增加单位面积内的AP数量进而提升容量。

(4) WLAN b/g模式受到频点的限制, 在工程中不可避免的出现干扰情况。为提升容量, 可以采用b/g和a模式共建的思路。通过b/g模式进行广域覆盖, 在数据业务较密集区域布放a频段的AP, 通过a频段来吸收一部分数据业务流量, 进而提升WLAN容量。

4. 频率优化

(1) 频率优化手段主要有利用AC的自动分配信道, 以方便后期的维护;对于用户密集的宿舍区, 经过大量的测试, 手动规划AP的信道的, 尽可能的降低干扰;合理控制每台AP的发射功率, 减少邻层干扰, 提高通信质量;对两个AP覆盖重叠区域利用定向天线降低相邻间同频信号干扰。

(2) WLAN频率规划原则:WLAN共划分14个频段, 各频段之间相互交叉, 其中14号频段未在国内使用。14个频段共划分为5个频率组, 在国内广泛使用的为1、6、11信道。

在WLAN实际规划过程中, 由于各个AP覆盖范围不同, 肯定存在同一个地方有多个AP无线信号, 由于WLAN可用频段只有1、6和11三个, 因此规划好频率是非常重要的一环。

WLAN频率规划时, 1、6、11信道交叉使用, 避免产生同、邻频干扰, 各AP覆盖区域形成间隔保护。

(3) 优化中如果遇到已经有其他运营商进行WLAN的覆盖的信号, 会遇到信道重叠的问题, 那么在站点规划中必须避免与他运营商使用相同信道进行规划。

实际建设过程中, 受到地形环境的影响, WLAN频率无法做到理论理想状态, 必须在规划完成后, 根据现场测试情况, 进行频率、功能大小的调整。调整原则以避免同邻频干扰为目的

在网络组网完成之后, 需要对实际网络质量进行测量, 并根据测量结果对网络进行优化, 以确保信号强度、干扰等指标达到目标值。特别是随着电信运营商竞争的加剧, 重复建设、用户私接无线路由等情况, 都有可能造成网络质量下降乃至故障的发生。网络维护人员掌握网络优化方法, 根据实际的测试, 做相应的优化调整, 使网络性能达到最优将是WALN维护人员长期的任务和努力的方向。

摘要：文章介绍了无线局域网的主要技术及特点, 分析了无线局域网的市场应用前景, 主要应用场景并指出了移动运营商在提供无线局域网应用与业务时所存在的问题, 及相应优化思路探讨。

关键词：无线局域网,WLAN,移动网络

参考文献

[1]麻信洛, 李晓中, 董晓宁, 等编著.无线局域网构建及应用[M].北京:国防工业出版社, 2006.

[2]陈如明.WLAN的演进发展与应用前景[J].电信网技术, 2010年01期

[3]王志强, 张铁君, 孙莹.适用于无线城市建设的宽带接入技术[J].网络安全技术与应用, 2010年04期

WLAN网络市场策略篇2

【关键字】用户感知 WLAN 网络优化

【中图分类号】TN925.93 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0027-01

0 前言

当前，为了适应移动通信网络的快速发展，WLAN网络运营成为通信领域的新热点。但是，WLAN的运营也存在一定的问题亟待解决：

第一，优化途径单一。

WLAN的运营大多停留在技术水平方面，例如频率，噪音，信道选择等。对于用户使用反馈信息不了解。

第二，成本较高。

WLAN作为新兴领域，各个系统的性价比比较低，成本较高，因此，节约成本迫在眉睫。

为了解决当前WLAN网络存在的问题，基于用户感知的WLAN网络优化应运而生，这就是本文的重点。

1 用户感知简介

用户感知（QoE，QualityofExperience）也成为用户体验质量，它是从用户的角度出发对系统整体性WLAN系统的总体评价，是主要体现的是用户使用WLAN网络系统后的主观感受。有效监测用户感知，并且深入研究用户感知，对于发现并且及时解决解决网络中的问题很有帮助，用户感知提升，意味着用户对于WLAN业务的认可度提高，可以有效的增加网络的使用率。

网络优化最主要的内容是可以反映用户使用网络系统主观体验的指标参数。运营商可以通过检测和管理这些参数，了解用户的真实感受，从而优化网络系统，提高WLAN系统性能。

体现用户感知的指标参数主要包括以下四类：

1.信号速率及强度。

通常情况下，较高的信号强度可以获得较高的传输速率，但是对于两者之间具体的数字关系还没有具体的结论。终端方面，用户终端使用的带宽由传输速率决定，带宽的大小又会决定用户感知度的大小。因此，通过一连串的连锁反应可以看出，我们可以通过分析信号强度来获得用户感知度。信号速率与强度则成为体现用户感知的指标参数。

2.系统容量。

一个WLAN网络系统的覆盖范围是有限的，所能承受的用户数量也是有限的，如果超出了这个系统容量，就会影响用户的使用效果，出现网速减慢甚至掉线现象。因此，系统的用户容量可以影响用户感知度。

3.网络干扰。

目前，大多数网络都是工作在2.5GHZ左右的频段范围内，而且这个频段范围只有三个独立的信道，因此，不同网络之间的信道重叠问题是不可避免的，这就会导致网络信号的干扰，因此网络干扰情况直接影响着用户的感知度。

4.分析QoS。

QoS的作用的优化各个网络系统的用户感知，从而提高不同网络业务的用户认可度。但是，在目前的各个网络系统中，QoS还没有得到充分的利用，因此，可以通过分析QoS可以获得用户感知度。

2 检测具体指标参数的方案

由于，WLAN网络覆盖范围较广，如果对全范围的网络进行用户感知的实验需要极大的人力物力，因此，本文利用IxVeriWave仪表在实验室条件下进行实验。

首先，对于第一个指标信号速率及强度，利用IxVeriWave仪表测试完成。IxVeriWave的功能中包括Rate andRange测试，当信号衰减增大、信号强度降低时，它可以检测到设备的信号吞吐及丢包状况，并且以表格的形式形象直观的输出，从而分析AP处理数据包的能力，并且，该测试可以通过多次试验求平均值的形式保证数据的可靠性。

其次，对于系统容量方面，可以利用用通过IxWaveQoE软件自定义网络设置，设定不同的传输模式及不同模式下AP在11b/g/n的最大用户容量，然后再根据不同的网络模式进行相应软件配置，通过设定不同的测试时间，多次测试，得到各个网络的用户容量，从而为网络系统的整体布局及设置提供有力的数据支持。

再次，关于网络信号干扰方面，主要包括有两大来源：第一，外在干扰，也就是说来自于密集频率以外的干扰信号，比如说移动蓝牙、微波炉等的放射信号。第二，内部干扰，就是工作在2.5GHZ左右频段的其他并行信号，主要是各个网络之间的频率分配不合理导致的信号干扰问题。

IxWaveQoE软件中有一个RF Int端口可以设定干扰信号的功率，并且2.5GHZ左右的单音信号。同时，对于系统外干扰，可以通过检测信号强度合适情况下，不同信号比下数据吞吐及丢弃状况，锁定系统的信干比。

最后，对于QoS的分析方面，可以通过此软件模拟公司、学校、餐厅等不同的场景，研究在不同场合下，WLAN网络的用户感知情况，例如不同场合下的不同网络业务如通话，视频，语音等使用情况，以及使用网络系统的设备类型如笔记本、PAD、手机等。通过设定不同的场景，涵盖常见的网络使用状况，测试不同用户，不同业务的使用频率及用户体验感受，评估具体网络系统的性能，从而为合理优化网络提供有力的支持。

3 小结

通过本课题的测试研究，可以得出关于影响用户感知的各个指标的相关结论：

信号速率及强度主要是体现网络的覆盖范围，信号强度超过一75dBm后，吞吐量急剧下降，所以，WLAN网络的信号强度应高于-75dBm。

系统容量，即网络系统承担的最大用户数量，AP应至少支持25个用户同时正常使用。

网络干扰，实验表明系统信干比应高于24dB才会保证较小的数据丢包率。

QoS优先级越高，用户体验状况越好。

参考文献

[1]王秀芳.基于优先级接入机制的WLAN性能优化研究.[J]科学技术与工程.2009.11.

[2]林美玉.我国开展号码携带现场试验[J].世界电信，2010，10：60 63.

[3]李玲玲，方帅，辛浩.改进的基于层次聚类的模糊聚类算法[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2010，6：859 862.

WLAN网络市场策略篇3

随着无线网络技术的发展, 不同无线网络接入技术的融合已成为发展趋势[1]。由于无线局域网WLANs[2,3]具有移动性高、保密性强、抗干扰性好、架设与维护容易、构建成本低等特点, 近年来得到广泛的应用。因此以WLAN为补充, 将其与技术成熟、应用广泛的无线蜂窝网络相结合, 构建低成本、易维护及实用的混合网络成为了研究热点[4]。由于无线网络带宽资源有限, 要满足各种业务的要求, 必须充分地考虑混合网络中的信道资源, 并采用合适的方法分配信道以控制终端进行网络垂直切换。针对WLAN与蜂窝混合网络, 文献[5]通过增加不同类型移动终端的支持加强会话协议, 并达到节省能量的功能。文献[6]为了不降低混合网络的总吞吐量, 以业务的优先级与数据发送速率为参数提出了信道抢占方式的垂直切换机制, 但是该机制对于低速率业务存在不公平性。为了减少计算复杂性, 文献[7]以随机选择终端信道的方式实现信道抢占, 这种方式并不能保障现有的正在通话业务的连通性, 增加了业务的丢包率与时延。同时目前的研究大都以终端移入WLAN覆盖范围为前提执行垂直切换, 并没有考虑系统中是否存在信道资源不足的问题, 这种切换将导致额外的时延与丢包。

针对WLAN与蜂窝混合网络, 本文提出了一种具有抢占蜂窝信道的垂直切换策略。为了尽可能地减少因切换造成的时延与丢包, 该切换策略在一个使用蜂窝信道的终端移入WLAN覆盖区域时, 并不直接进行信道切换, 只有在蜂窝网络中没有信道资源而同时又有新的接入请求时, 该机制才进行垂直切换。本文为该切换策略建立了三维马尔可夫数学模型, 给出了WLAN网络的终端数、蜂窝信道的利用率、信道接入请求阻塞率、信道抢占率与信道被抢占率的理论分析表达式, 并通过仿真实验对其性能进行了对比分析。

1信道切换模型

1.1系统描述

在蜂窝网络中嵌入WLAN, 移动终端的位置有可能位于WLAN的覆盖范围内或覆盖范围外。蜂窝网络中一个基站覆盖的范围与一个WLAN的接入点AP (Access Point) 的覆盖范围均可用一个圆表示。当一个蜂窝网络使用者从WLAN的覆盖范围外移入WLAN覆盖范围内时, 如果只是因为移动到WLAN的覆盖范围内就执行垂直切换, 将不可避免地导致传输时延的增加与数据包丢失;同时在切换到WLAN网络中后, 必须采用竞争方式获取信道资源, 在WLAN负载未知的情况下, 这种切换并不能达到提高系统性能的目的。因此, 提出的混合网络切换策略采用基于抢占信道切换方法:当一个蜂窝网络使用者进入WLAN覆盖范围时, 并不立即进行垂直切换, 只有在该终端所使用的信道被抢占时进行垂直切换, 进入WLAN的通信模式。这里信道抢占是指当位于WLAN覆盖范围外的终端在蜂窝网络中没有信道资源的情况下, 蜂窝基站通知位于WLAN覆盖范围内的蜂窝网络终端进行垂直切换进入WLAN网络模式, 而将抢占的该信道分配给WLAN覆盖范围外终端的情况。

因此, 蜂窝网络中的信道可以分为三种: (1) 剩余未使用的信道; (2) 位于WLAN覆盖范围内的移动终端使用的蜂窝网络信道, 由于这些终端可以通过WLAN网络进行通信, 因此定义为可被抢占信道; (3) 位于WLAN范围外的移动终端使用的信道, 定义为不可抢占信道。当基站收到新的接入请求时, 如果有未使用信道, 则直接为该请求分配信道;如果没有未使用信道, 但有可被抢占信道, 则通过抢占方式为该请求分配信道资源;如果可被抢占信道也为0, 则拒绝该请求。在WLAN与蜂窝混合的网络中, 由于WLAN的覆盖范围通常小于100%, 因此位于WLAN范围外的终端, 在建立链路时, 只能选择蜂窝信道;而位于WLAN覆盖范围内的终端, 尽管有两种方式可选, 但是在本系统中, 这些终端将通过WLAN的接入点接入网络, 直到移动到WLAN的覆盖范围外, 再进行垂直切换采用蜂窝网络信道接入网络。

为了使蜂窝基站识别使用蜂窝信道终端的位置, 每个使用蜂窝信道的终端都必须监测自己是否位于WLAN的覆盖范围内, 并将该信息告知蜂窝基站。蜂窝基站通过建立的信息表维护终端位置信息。

1.2系统模型

对于WLAN与蜂窝混合网络拓扑结构, 用圆表示蜂窝网络一个蜂窝覆盖的范围, 其半径为R, 其内部一个WLAN接入点的覆盖范围, 可以表示未半径为r的圆形覆盖区域。假设WLAN与蜂窝混合网络中终端的位置服从均匀分布, 每个移动终端只占用一个信道, 每个终端只有两个状态:空闲状态与活动状态;位于WLAN覆盖范围内的移动终端, 在建立链路时优先选择WLAN网络接入。

系统的马尔可夫模型包括三个参数 (i, j, k) , 其中i表示位于WLAN覆盖范围外且正在使用蜂窝信道的终端数;j表示位于WLAN覆盖范围内且正在使用蜂窝信道的终端数;k表示正在使用WLAN的终端数。系统中总终端数为N, C为一个蜂窝网络的总信道数。因此有:

i+j+k≤N (1)

i+j≤C (2)

假设移动终端的接入请求服从参数为λ的泊松分布, 即移动终端每隔1/λ秒产生一个接入请求。移动终端的会话结束率服从参数为u的泊松分布, 即移动终端的会话持续1/u秒后结束会话。

接入请求到达过程状态转移概率为:

$Ρ (i + 1, j, k | i, j, k) = {\begin{cases} [Ν - (i + j + k)] \cdot λ \cdot (1 - a) i + j < C i + j + k < Ν \\ [Ν - (i + j + k)] \cdot λ \cdot a i + j + k < Ν \end{cases} (3)$

会话结束过程状态转移概率为:

${\begin{cases} Ρ (i - 1, j, k | i, j, k) = i \cdot u i f i \geq 1 \\ Ρ (i, j, k - 1 | i, j, k) = k \cdot u i f k \geq 1 \\ Ρ (i, j - 1, k | i, j, k) = j \cdot u i f j + k < Ν \end{cases}$

(4)

其中P (s2s1) 表示从当前状态s1到下一状态s2的转移概率, a表示WLAN覆盖面积占蜂窝网络覆盖面积的比例, 其值为:

a= (r/R) 2 (5)

当蜂窝基站剩余的信道为0, 可被抢占的信道数大于0时, 在WLAN覆盖范围外产生的新接入请求将通过抢占方式接入网络;此外, 当蜂窝基站剩余信道为0, 可被抢占的信道数大于0时, 如果一个使用WLAN信道的终端移出WLAN范围时, 也将产生信道抢占。这两种抢占方式的概率分别为:

$\begin{array}{l} Ρ (i + 1, j - 1, k + 1 | i, j, k) = [Ν - (i + j + k)] \cdot λ \cdot (1 - a) \\ i f i + j = C j > 0 \end{array}$

(6)

$\begin{array}{l} Ρ (i + 1, j - 1, k | i, j, k) = j \cdot σ_{o u t} + k \cdot σ_{o u t} \\ i f i + j = C j > 0 \end{array}$

(7)

其中j·σout表示位于WLAN覆盖范围内的蜂窝网络终端的移出率, k·σout表示位于WLAN覆盖范围内的WLAN终端的移出率, σout表示移动终端在WLAN覆盖范围内滞留时间的倒数。

当移动终端的移动速度为v, 在t时间内终端移出WLAN的覆盖范围, 则终端必定在r-v·t与r所构成的环形区域内, 即若已知位于WLAN覆盖范围内的终端数为NN, 则t时间内, 移出WLAN覆盖范围的终端的最大数为:

Nmax=NN·[r2- (r-vt) 2]/r2 (8)

但并不是所有在该区域的终端都离开WLAN的覆盖范围, 因此假设位于该区域内的终端中有m% (m<100) 的终端移出, 则实际移出WLAN覆盖范围的终端的数为:

Nout=Nmax·m%=NN·[r2- (r-vt) 2]·m%/r2 (9)

根据表达式 (9) 可得终端移出WLAN覆盖范围的移出率为:

ρout=Nmax·m%/t=NN·[r2- (r-vt) 2]·m%/ (t·r2) (10)

同理可得WLAN会话移出率为:

$ρ_{o u t, s e s s i o n} = \frac{Ν_{Ν} \cdot [r^{2} - (r - v t)^{2}] \cdot m %}{t \cdot r^{2}} \cdot \frac{k}{Ν_{Ν}}$ (11)

终端移出WLAN覆盖范围在马尔可夫链中造成的状态改变有两种, 其转移概率为:

$\begin{array}{l} Ρ (i, j, k | i + 1, j - 1, k) = j \cdot σ_{o u t} \\ Ρ (i, j, k | i + 1, j, k - 1) = k \cdot σ_{o u t} i f i + j < C \end{array}$

(12)

根据上述计算可得:

$k \cdot σ_{o u t} = Ν_{Ν} \cdot \frac{r^{2} - (r - v t)^{2}}{r^{2} t} \cdot m % \cdot \frac{k}{Ν_{Ν}}$ (13)

因此, 可得终端在WLAN覆盖范围内滞留时间的倒数σout:

$σ_{o u t} = \frac{r^{2} - (r - v t)^{2}}{r^{2} t} \cdot m %$ (14)

为了保证终端的个数在蜂窝网络内服从均匀分布, 令终端必定在r-v·t与r所构成的环形区域内面积等于r+d2与r所构成的环形区域区域面积, 即:

r2- (r-v·t) 2= (r+d2) 2-r2 (15)

可得:

$d_{2} = \frac{1}{2} (\sqrt{4 r^{2} + 4 (2 r v t + (v t)^{2})} - 2 r)$ (16)

终端移入WLAN覆盖范围在马尔可夫链中造成的状态改变只有一种, 其转移概率为:

P (i, j, k|i-1, j+1, k) =i·σin (17)

其中, σin表示终端在WLAN覆盖范围外滞留时间的倒数。同理, 可以推导出σin的表达式:

$σ_{i n} = \frac{(r + d_{2})^{2} - r^{2}}{(R^{2} - r^{2}) \cdot t} \cdot m %$ (18)

根据上述推导, 可得如图1所示的系统模型的状态转移图。根据图1, 可得呼叫到达过程与会话结束过程的每个状态的转移概率分别如表达式 (19) 和式 (20) 所示:

$\begin{array}{l} {\begin{cases} λ_{i - 1} = [Ν - (i - 1 + j + k)] \cdot λ \cdot (1 - a) \\ λ_{k - 1} = [Ν - (i - 1 + j + k)] \cdot λ \cdot a \\ u_{i + 1} = (i + 1) u \\ u_{j + 1} = (j + 1) u \\ u_{k + 1} = (k + 1) u \\ σ_{o u t, j + 1} = {\begin{cases} (j + 1) σ_{o u t} i f i + j + 1 < C \\ (j + 1) σ_{o u t} + k σ_{o u t} i f i + j + 1 = C \end{cases} \\ σ_{i n, i + 1} = (i + 1) σ_{i n} \\ σ_{o u t, k + 1} = {\begin{cases} (k + 1) σ_{o u t} i f i - 1 + j < C \\ 0 i f i - 1 + j = C \end{cases} \\ p_{k - 1} = [Ν - (i + j + k - 1)] \cdot λ \cdot (1 - a) \\ i f i + j = C j > 0 \end{cases} (19) \\ {\begin{cases} λ_{i} = [Ν - (i + j + k)] \cdot λ \cdot (1 - a) \\ λ_{k} = [Ν - (i + j + k)] \cdot λ \cdot a \\ u_{i} = i \cdot u \\ u_{j} = j \cdot u \\ u_{k} = k \cdot u \\ σ_{o u t, j} = {\begin{cases} j \cdot σ_{o u t} i f i + j < C \\ j \cdot σ_{o u t} + k \cdot σ_{o u t} i f i + j = C \end{cases} \\ σ_{i n, i} = i \cdot σ_{i n} \\ σ_{o u t, k} = {\begin{cases} k \cdot σ_{o u t} i f i + j < C \\ 0 i f i + j = C \end{cases} \\ p_{k} = [Ν - (i + j + k)] \cdot λ \cdot (1 - a) \\ i f i + j = C j > 0 \end{cases} (20) \end{array}$

1.3模型稳态概率求解

该三维马尔可夫链可以组成N-C+1个边长为C的等腰三角形, 以及C个腰长由C-1开始递减的等腰三角形。因此可得该马尔可夫链的状态总数M为:

$Μ = \sum_{i = 1}^{C + 1} i \cdot (Ν + 2 - i)$ (21)

根据马尔可夫链守恒定理, 可以对每个状态写出流平衡方程式, 可得与状态个数相同的方程组, 再根据所有状态的概率和为1, 便可以解出马尔可夫链的每个状态的稳态概率p (i, j, k) 。因此, 可得使用WLAN网络的平均终端为:

$Ν_{W L A Ν} = \sum_{k = 0}^{Ν - C} \sum_{j = 0}^{C} \sum_{i = 0}^{C - j} k \cdot p (i, j, k) + \sum_{k = Ν - C + 1}^{Ν} \sum_{j = 0}^{Ν - k} \sum_{i = 0}^{Ν - k - j} k \cdot p (i, j, k)$ (22)

根据使用蜂窝基站的信道数可得蜂窝网络的信道利用率U:

$\begin{array}{l} U = \sum_{k = 0}^{Ν - C} \sum_{j = 0}^{C} \sum_{i = 0}^{C - j} \frac{(i + j)}{C} \cdot p (i, j, k) + \\ \sum_{k = Ν - C + 1}^{Ν} \sum_{j = 0}^{Ν - k} \sum_{i = 0}^{Ν - k - j} \frac{(i + j)}{C} \cdot p (i, j, k) (23) \end{array}$

由于信道接入请求被拒绝发生在蜂窝网络基站中没有可用信道, 且可被抢占得信道也为0时, 因此信道接入请求阻塞率为:

$Ρ_{B l o c k i n g} = \sum_{k = 0}^{Ν - C} p (C, 0, k)$ (24)

由于信道抢占发生在在蜂窝网络基站中没有可用信道, 而可被抢占得信道大于0时, 因此信道抢占概率为:

$Ρ_{p r e e m p t i o n} = \sum_{k = 0}^{Ν - C} \sum_{i = 0}^{C - 1} p (i, C - i, k)$ (25)

而信道被抢占的概率为:

$Ρ_{p r e e m p t e d} = \frac{\sum_{k = 0}^{Ν - C} \sum_{i = 0}^{C - 1} \frac{1}{C - i} \cdot p (i, C - i, k)}{\sum_{k = 0}^{Ν - C} \sum_{j = 1}^{C} \sum_{i = 0}^{C - j} p (i, j, k) + \sum_{k = Ν - C + 1}^{Ν} \sum_{j = 1}^{Ν - k} \sum_{i = 0}^{Ν - k - j} p (i, j, k)}$ (26)

2数字与仿真结果

为了对WLAN与蜂窝混合网络信道切换策略的性能进行分析, 采用仿真工具NS2[8]对提出的策略进行仿真。其中WLAN的信标间隔为100ms, 时隙为20us, 最小物理层速率24Mbps。业务时延限制为60ms, 平均数据速率40Kbps, 数据大小200bytes, 最大突发大小300bytes。实仿真系统考虑在每个终端中发送双向的数据业务。系统其他参数设置如表1中所示, 仿真系统将考查WLAN覆盖比例、终端移动速度、呼叫到达率与会话结束率变化时, 系统中采用WLAN网络的终端数、蜂窝信道的利用率、信道接入请求阻塞率、信道抢占率与信道被抢占率的性能变化情况。为了验证提出的切换策略的有效性, 将该机制与随机选择抢占机制[7]进行对比分析。

2.1模型有效性与性能分析

图2所示为WLAN覆盖比率为0.5、终端移动速度变化时使用WLAN的平均终端数。从图2中可以看出, 在各种终端速率与呼叫到达率情况下, 仿真结果与计算结果吻合的很好, 这证明了提出模型的准确性。随着终端移动速率的增加, 使用WLAN的平均终端数将逐渐减少。对于相同的终端移动速度, 接入请求到达率越小, 使用WLAN的平均终端数也越少。其原因在于, 随着速度的增加, 移动终端移进与移出WLAN覆盖范围的概率将变大。对于使用蜂窝信道的终端, 当其移入WLAN时, 并不会增加使用WLAN的终端数;但是, 对于使用WLAN信道的终端, 当其移出WLAN覆盖范围时, 却会减少使用WLAN的终端数。因此, 使用WLAN的平均终端数将随着终端移动速的增加而减少。

图3和图4分别为WLAN覆盖比例与终端移动速度变化时蜂窝网络的信道利用率。图3与图4中的结果也表明提出模型的有效性:在终端速率、WLAN覆盖比例与呼叫到达率变化的情况下, 仿真结果与计算结果吻合的很好。图3中所示为终端移动速率为50km/h时的结果。从图3中可以看出, 随着WLAN覆盖比例的增加, 蜂窝网络信道的利用率将逐渐减少。当接入请求到达率为0.03时, 随着WLAN覆盖比例从0.1增加到0.9, 蜂窝网络信道的利用率将从0.85逐渐减少到0.28。其原因在于, WLAN覆盖比例的增加将导致更多的移动终端通过WLAN接入网络。对于同一WLAN覆盖比例, 接入请求到达率越小, 蜂窝网络信道的利用率也越少。原因是高的接入请求到达率将产生高的网络负载, 因此导致蜂窝网络的信道利用率增加。

从图4中可以看出, 无论接入请求到达率为多少, 蜂窝网络的信道利用率将随着终端移动速度的增加而上升。当接入请求到达率为0.03时, 随着终端移动速率从20km/h增加到100km/h, 蜂窝网络信道的利用率将从0.54逐渐增加到0.68。其原因在于, 使用蜂窝网络的终端移入WLAN覆盖范围时并不会减轻蜂窝网络的负载, 而终端移出WLAN的覆盖范围则可能导致蜂窝网络的负载。因此蜂窝网络的信道利用率将随着终端移动速度的增加而上升。

图5中所示为WLAN覆盖比例增加时接入请求发生阻塞概率的变化情况。从图5中可以看出, 接入请求阻塞率随着WLAN覆盖比例的增加而不断下降。当WLAN的覆盖比例增加到0.5时, 三种接入请求到达率下的阻塞率都将低于0.015。其原因是随着WLAN覆盖面积比例的增加, 将会有更多的终端将通过WLAN接入网络, 而在相同的请求到达率下, WLAN终端数量的增加等效于减少了蜂窝网络终端的数量。因此, 随着WLAN覆盖面积比例的增加, 接入请求阻塞率将下降。而且接入请求到达率越高, 阻塞率下降越明显, 原因是接入请求到达率越高网络负载越重。因此, WLAN增加相同比率的覆盖面积, 将使得更多的终端通过WLAN接入网络, 因此阻塞率下降越明显。另外, 终端移动的速度的快慢并不会影响阻塞率, 其主要原因是, 当终端移动速度增加时, 终端移出与移进WLAN覆盖面积的移动率将同时增加, 而加大的移动速度只会导致更频繁的抢占发生, 并不会增加网络的负载程度, 因此不会对接入请求的阻塞率造成影响。

图6和图7所示为WLAN覆盖面积比例与终端移动速度变化时终端抢占信道的概率。如图6中所示, 终端抢占信道的概率将随着WLAN覆盖比例的增加呈现先增加后减少的趋势。随着WLAN覆盖面积比例的增加, 通过WLAN接入网络的终端将随之增加, 在接入请求到达率相同的情况下, 对蜂窝网络信道的需求将会随着使用WLAN终端数量的增加而减少。因此随着WLAN覆盖面积比例的增加, 必须通过抢占方式才能获得蜂窝网络信道的终端将减少。然而, 随着WLAN覆盖面积比例的进一步增加, 可被抢占的信道数也将增加;综合上述两点以及发生抢占必须满足的条件可知, 发生抢占的概率为一递减函数与一个递增函数的混合函数, 因此出现了先增加后减少的现象。从图6中可以看出, 当WLAN的覆盖比例达到0.2时, 信道抢占概率达到最大值。

从图7中可以看出, 对于所有接入请求到达率, 发生信道抢占的概率随着终端移动速度的增加而增加。当速度从20km/h增加到100km/h时, 对于接入请求到达率为0.03的情况, 信道抢占概率从0.004增加到0.045。其原因是当终端移动速度增加时, 将有更多的终端在会话结束之前移出WLAN, 因而增加了发生信道抢占的概率。另外一个现象是, 接入请求到达率越高, 发生抢占的概率也越高。这是因为在接入请求到达率越高时, 蜂窝网络的信道使用率越接近饱和, 因此发生信道抢占的概率越大。

图8和图9是WLAN覆盖面积比例与终端移动速度变化时的信道被抢占概率。如图8中所示, 随着WLAN覆盖面积比例的增加, 信道被抢占的概率将逐渐减少。其原因在于, 当WLAN覆盖面积比例增加时, 正在使用蜂窝信道的终端移入WLAN覆盖范围的概率增加, 因此增加了可被抢占的信道数, 因此每个可被抢占的终端的被抢占概率降低了;同时WLAN覆盖范围的增加, 将使蜂窝网络的终端数量减少, 这进一步降低了终端被抢占的概率。从图9中可以看出, 信道被抢占的概率随着终端移动速度的增加而增加, 其原因是在WLAN覆盖比例不变的情况下, 移动速度的增加将导致更多的终端需要以抢占方式获得蜂窝网络信道, 但是可被抢占的信道并没有增加, 因此在WLAN覆盖面积内使用蜂窝信道的终端被抢占的概率随着速度的增加而增加。

从图5到图9中的结果可以看出, 在覆盖比例、终端移动速度与接入请求到达率变化的情况下, 接入请求阻塞率与信道抢占概率的仿真结果与理论计算结果基本一致, 这充分地证明了提出的模型能准确有效地对系统性能进行有效的分析。

2.2切换策略有效性

仿真系统考虑在每个终端中发送单向的上行数据业务, WLAN覆盖面积比例固定为50%。图10和图11为平均丢包率和平均发送时延随着终端移动速度从20km/h增加到100km/h时的仿真结果。仿真中对提出的切换策略与随机选择抢占机制[7]进行比较。

如图10和图11所示, 随着终端移动速度的增加, 两种机制的数据业务平均丢包率和平均发送时延也相应地增加。对于随机选择切换策略, 业务的平均丢包率高于3.4%, 平均发送时延总是大于36.8ms, 尤其是当终端移动速度大于60km/h时, 业务的丢包率从8.6%突然增加到17.3%, 平均发送时延也从42.4ms增加到了72.6ms。其原因在于随机选择切换策略并没有考虑系统中是否有信道资源, 当终端移动速度增加时, 只要终端进入或移出WLAN覆盖范围就执行切换, 导致了业务时延与丢包率相应增加。然而对于提出的切换策略, 从图10和图11中可以看出, 当终端移动速度小于60km/h时, 数据业务的平均丢包率和平均发送时延都明显的比随机选择切换策略小;当终端移动速度大于60km/h时, 两种机制下的平均丢包率之差从3.7%增加到了36.3%, 而平均发送时延之差也从10.5ms增加到了103ms。因为移动速度较快时, 提出的切换策略通过监测网络中的信道资源进行合理的垂直切换, 尽可能减少切换的次数以降低时延和丢包率;而随机选择切换策略并没有考虑信道资源, 这种方法导致切换更加频繁, 所以业务的性能大幅恶化。这也证明了提出的切换策略在充分考虑系统资源的前提下, 能有效地减少不必要的切换, 达到提高网络性能的功能。

3结论

针对WLAN与蜂窝混合网络, 提出了一种具有抢占蜂窝信道的切换策略。该机制的特点在于当一个使用蜂窝信道的终端移入WLAN覆盖区域时, 并不直接进行垂直切换, 只有在该终端所使用的信道被抢占时进行垂直切换, 进入WLAN的通信模式, 这种方式不仅充分考虑网络中的信道资源, 同时减少了因切换造成的时延与丢包的可能性。对该切换策略建立了三维马尔可夫模型, 分析了WLAN网络的终端数、蜂窝信道的利用率、信道接入请求阻塞率、信道抢占率与信道被抢占率的性能。大量的仿真结果表明, 对于提出的切换策略, 当WLAN覆盖面积比例为0.2时, 信道抢占最可能发生;信道被抢占的概率随着终端移动速的增加而增加, 当终端移动速度较快 (100km/h) 时, 被抢占的概率是慢速 (20km/h) 移动的3倍。与随机选择切换策略相比, 提出的信道切换策略不仅减少了不必要的切换, 同时降低了业务的丢包率与传输时延。同时该机制简单、易于实现, 具有很强的实用性。

摘要：针对无线局域网WLAN (Wireless Local Area Network) 与蜂窝混合网络, 提出一种具有抢占蜂窝网络信道的切换策略。当使用蜂窝信道的终端移入WLAN覆盖区域时, 只有在该终端所使用的信道被抢占时, 该机制才进行垂直切换以减少因切换造成的时延与丢包;建立了该切换策略的三维马尔可夫模型, 分析了WLAN网络的终端数、蜂窝信道的利用率、信道接入请求阻塞率、信道抢占率与信道被抢占率的性能。详细的仿真结果证明了提出的模型的有效性, 当WLAN覆盖面积比例为0.2时, 信道抢占概率最大;当终端移动速度达到100km/h时, 信道被抢占的概率是移动速度为20km/h的3倍;提出的信道切换策略与随机切换策略相比, 显著地降低了业务的丢包率与传输时延。

关键词：无线局域网,蜂窝网络,信道切换

参考文献

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[3]Fantacci R, Vannuccini G, VESTRI G.Performance analysis of a multi-ple access protocol for voice and data support in multiuser broadbandwireless LANs[J].Wireless Networks, 2008, 14 (1) :17-28.

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WLAN网络优化解析篇4

一、WLAN网络介绍

相对于传统的有线局域网, 无线局域网不需要铺设电缆、不需要进行配线, 虽然网络电缆的费用并不高, 但考虑到布线费用和使用过程中的维护费用, 成本就上去了。因此, 无线局域网在成本上具有天然优势。无线局域网络运用无线射频技术, 代替双绞线构建局域网络。性能上更加灵活、搭建方便、维护成本低。因此受到运营商的青睐, 运营商一般都选择在人流密集的公共场合部署WLAN热点, 为移动终端提供网络搜索、休闲娱乐和移动办公服务。

二、弱覆盖优化

针对弱覆盖问题, 可以采取针对性的优化方法, 例如环境比较开阔的地方, 要覆盖一小部分区域, 就可以采取无线访问接入点的方式。这一方式的优点是能够满足覆盖范围小、传输率大的用户需求。面对覆盖范围广, 覆盖范围内房屋林立地形复杂的情况, 可以选择直放或合路结合的方式, 如果热点的信号得到了TD的检验, 且每个热点AP天线数量不足6根的, 应该采用合路覆盖的方式, 其他仍然使用直放式覆盖, 但是无线口设计功率需要保证10-15d Bm。如果遇到办公楼这种楼层多的环境, 一般的AP天线由于穿墙能力比较弱无法全部覆盖的话, 可以选择定向板状天线。由于定向天线的穿墙能力更强, 因此选用定向天线是较好的选择。

三、网络容量优化

在校园内和商务区这类人流量大的场所, 传统的网络带宽已经满足不了日益增长的用户需求。且长时间网络高负荷运转, 会导致AP过载, 从而出现网络不稳定现象。针对这一问题, 可以通过AP的流量统计功能, 对使用流量大的用户进行限速等方法进行控制。主要的优化方向包括三个方面:首先是功率调整分流, 这就是控制每个AP上的用户数, 当超过用户数时, 就分流到其他的AP上。其次是增加单AP的吞吐量, 可以装滤波设备, 减少附件其他AP的信号干扰, 这样能够增加单AP的吞吐量。采用最多的是增加单位面积的容量。也就是把范围划分成好几个区域, 在每个区域合路AP的射频信号, 各频段信号共用天馈覆盖。这样优化就能增加单位面积的容量。

四、信道干扰优化

在使用无线局域网的过程中, 干扰是难免的。他们大多由于其他运营商的AP造成的, 蓝牙、无线电波等设备也会产生一定的干扰。由于WLAN采用ISM公用频段, 且规定占用1、6、11三条信道, 所以很容易产生信道重复, 导致干扰。为了解决这一问题, 对同一运营商内部的干扰, 需要对覆盖区域大的AP降低功率。对于其他运营商的同频干扰, 需要提高SIR值, 可以采用加强覆盖的方式, 抵消同频干扰。当然最好的方法是通过协商, 划分频段和信道, 来解决这个问题。

五、运维管理优化

关于无线局域网的运维经验可以总结为: (1) 针对安装在室外的设备。要保证设备可以防水, 在安装天线时, 要用防水的绝缘胶带把裸露的接口全部包好。 (2) 针对AP设备和AC设备之间节点的链路网线, 需要定时定期的进行检查。 (3) 规划WLAN网络, 必须考虑是否满足如何提高无线信号覆盖范围。 (4) 对于信号干扰点, 和重点保障范围, 在安装天线时要考虑天线方位角和下倾角。 (5) AP的选址需要正对信号覆盖区域。 (6) 为了防止同频干扰, 同频的AP覆盖方向不能相同。 (7) 如无必要, 不要断电重启设备, 以免丢失配置文件。

六、总结

从未来的发展趋势上来看, 不但可以优化现有的WLAN热点, 还需要在公共交通中部署无线热点, 满足用户出行途中的网络浏览需求。对于运营商来说, 可以通过在公共交通无线网络中插入广告等方式带来经济利益。达到用户和运营商的双赢结果。

摘要：很多大学城、机场、商务中心等公共场合都建立了W LAN热点, 用户可以使用这些热点进行娱乐休闲或行政办公。使用量的增大也导致了W LAN的负担越来越大, 对W LAN进行优化迫在眉睫。本文对W LAN网络优化方法进行了分析和探讨。

关键词：WLAN,网络,优化

参考文献

[1]陈伟峰, 谭展.浅谈WLAN网络优化[J].移动通信, 2013, 18:15-20

[2]李晔.流量行为分析支撑WLAN网络优化发展[J].电子制作, 2013, 24:142

Wlan网络安全篇5

1.1 WLAN网络安全的重要性

在过去的很多年, 计算机组网的传输媒介主要依赖铜缆或光缆, 构成有线局域网。但有线网络在实施过程中工程量大, 破坏性强, 网中的各节点移动性不强。为了解决这些问题, 无线网络作为有线网络的补充和扩展, 逐渐得到普及和发展。

但是无线网络面临的威胁越来越多, 像蹭网、重要隐私和数据遭破坏或窃取等事件也是接连发生, 因此, 网络必须有足够强的安全措施, 否则该网络将是个无用、甚至会危及国家安全的网络。为了保证信息的安全与畅通, 研究网络安全及防范措施已迫在眉睫, 我们必须采取一定的安全技术手段来保护无线网络的安全。

1.2 WLAN的研究现状

面对社会的快速发展与人们生活的需要, WLAN在不断的成熟与普及, 越来越多的校园与企业开始构建与铺设无线网络, 无线网络的发展已成为人们生活中未来发展的趋势;但随着网络的开放, 共享与互联性, 网络的各种安全漏洞层出不穷, 致使WLAN安全问题提升到一个新的高度, 解决当前WLAN安全问题已成为一个社会的关注点。

二、WLAN网络安全

2.1无线局域网的安全必要性

由于WLAN通过无线电波在空中传输数据, 不能采用类似有线网络那样的通过保护通信线路的方式来保护通信安全, 所以在数据发射机覆盖区域内的几乎任何一个WLAN用户都能接触到这些数据, 要将WLAN发射的数据仅仅传送给一名目标接收者是不可能的。而防火墙对通过无线电波进行的网络通讯起不了作用, 任何人在视距范围之内都可以截获和插入数据。因此, 虽然无线网络和WLAN的应用扩展了网络用户的自由, 它安装时间短, 增加用户或更改网络结构时灵活、经济, 可提供无线覆盖范围内的全功能漫游服务。然而, 这种自由也同时带来了新的挑战, 这些挑战其中就包括安全性。

2.2无线信道上传输的数据所面临的威胁

由于无线电波可以绕过障碍物向外传播, 因此, 无线局域网中的信号是可以在一定覆盖范围内接听到而不被察觉的。对于图谋不轨的人来说, 只要有相应的设备, 总是可以接收到无线局域网的信号, 并可以按照信号的封装格式打开数据包, 读取数据的内容。

另外, 只要按照无线局域网规定的格式封装数据包, 把数据放到网络上发送时也可以被其它的设备读取, 并且, 如果使用一些信号截获技术, 还可以把某个数据包拦截、修改, 然后重新发送, 而数据包的接收者并不能察觉。因此, 无线信道上传输的数据可能会被侦听、修改、伪造, 对无线网络的正常通信产生了极大的干扰, 并有可能造成经济损失。

2.3无线局域网安全性

无线局域网与有线局域网紧密地结合在一起, 并且己经成为市场的主流产品。在无线局域网上, 数据传输是通过无线电波在空中广播的, 因此在发射机覆盖范围内数据可以被任何无线局域网终端接收。安装一套无线局域网就好象在任何地方都放置了以太网接口。因此, 无线局域网的用户主要关心的是网络的安全性, 主要包括接入控制和加密两个方面。除非无线局域网能够提供等同于有线局域网安全性和管理能力, 否则人们还是对使用无线局域网存在顾虑。

2.4无线局域网安全技术的发展趋势

目前无线局域网的发展势头十分强劲, 但是起真正的应用前景还不是十分的明朗。主要表现在:一是真正的安全保障;二个是将来的技术发展方向;三是WLAN有什么比较好的应用模式。看来无线局域网真正的腾飞并非一己之事。

无线局域网同样需要与其他已经成熟的网络进行互动, 达到互利互惠的目的。欧洲是GSM网的天下, 而WLAN的崛起使得他们开始考虑WLAN和3G的互通, 两者之间的优势互补性必将使得WLAN与广域网的融合迅速发展。互通中的安全问题也必然首当其冲, IEEE的无线局域网工作组己经决定将EAP-SIIVI纳入无线局域网安全标准系列里面, 并且与3G互通的认证标准EAP-AID也成为讨论的焦点。

三、结束语

无线网络安全技术在21世纪将成为信息网络发展的关键技术, 21世纪人类步入信息社会后, 信息这一社会发展的重要战略资源需要网络安全技术的有力保障, 才能形成社会发展的推动力。在我国信息网络安全技术的研究和产品开发仍处于起步阶段, 仍有大量的工作需要我们去研究、开发和探索, 以走出有中国特色的产学研联合发展之路, 赶上或超过发达国家的水平, 以此保证我国信息网络的安全, 推动我国国民经济的高速发展。

参考文献

[1]郭峰, 曾兴雯, 刘乃安, 《无线局域网》, 电子工业出版杜, 1997

浅谈WLAN无线网络优化篇6

1 无线网络优化步骤

无线网络优化一般按照确定标准、分析问题、信号侧优化、数据侧优化、测试效果五个步骤进行。而在实际的项目中, 根据具体问题的不同, 相关步骤可能需要循环进行。

步骤一、确定标准:确定无线网络验收的一般标准, 例如某运营商网络验收标准为主要覆盖区域信号强调不低于-70dBm, 一般覆盖区域信号强调不低于-75dBm, 丢包率不高于3%等;

步骤二、分析问题:分析造成现有无线网络使用问题的内在原因, 如客户端无法打开Portal认证页面、或无线上网速度太慢的根本原因可能是丢包严重或数据发送速率较低;

步骤三、信号侧优化:按照无线覆盖的一般原则 (如蜂窝覆盖) 完成工程安装规范、设备功率、信道、覆盖方式方面的调整, 以保证无线信号强度与质量的要求;

步骤四、数据侧优化:在信号侧优化的基础上, 如有必要, 需要深入分析用户数据类型及应用特点, 并做出有针对性的参数、配置调整;

步骤五、测试效果:以一般验收标准测试优化后的网络效果, 如信号强度、丢包率是否满足要求, 在此基础上最终以客户应用模式的标准和实际业务模型进行测试, 保证实际应用的稳定。

2 无线网络优化的一般方法

2.1 信道设置

IEEE 802.11b/g工作在2.4~2.4835GHz频段。

802.11协议在2.4GHz频段定义了14个信道, 每个频道的频宽为22MHz。两个信道中心频率之间为5MHz。信道1的中心频率为2.412GHz, 信道2的中心频率为2.417GHz, 依此类推至位于2.472GHz的信道13。信道14是特别针对日本所定义的, 其中心频率与信道13的中心频率相差12MHz。

在北美地区 (美国、加拿大) 开发1-11信道, 在欧洲开放1-13信道, 见表1。在中国, 与欧洲一样, 同样开放1-13信道。

802.11b/g工作频段划分如图1所示。可以看到, 信道1在频谱上和信道2、3、4、5都有交叠的地方, 这就意味着:如果有两个无线设备同时工作, 且它们工作的信道分别为1和3, 则它们发送出来的信号会互相干扰。

为了最大程度的利用频段资源, 可以使用1、6、11;2、7、12;3、8, 13;4、9、14这四组互相不干扰的信道来进行无线覆盖。

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。蜂窝式覆盖原则:

任意相邻区域使用无频率交叉的频道, 如:1、6、11频道

适当调整发射功率, 避免跨区域同频干扰

蜂窝式无线覆盖实现无交叉频率重复使用

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, 在三维空间上, 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。在信道设置时考虑三维空间的信号干扰, 如图3所示。

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。

2.2 功率调整

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-75d Bm) 。

2.3 数据侧优化

开启无线用户二层隔离功能, 减少非必要的广播报文对空口带宽的影响;基于无线用户进行空口限速, 将空口有限资源进行合理分配;调整管理帧的发送间隔、取消对某些无效管理帧的回应, 以减少管理报文对有效带宽的影响;关闭低速率应用, 在满足覆盖范围的前提下, 可以关闭低速率应用以提高空口的带宽利用率;无线客户端的电源管理属性设置为最高值, 以增强无线终端的工作性能, 提高数据下载效率与稳定性。

摘要：在WLAN项目建设与运营过程中, 除工程勘测、方案设计, 工程实施、测试验收、业务上线外, 有些工作还必须通过网络优化这一步骤完成, 比如对用户业务的分析和数据侧的优化, 或者对于用户的分布、业务量、使用模式发生变化时的适应调整等等。

关键词：WLAN,无线,网络优化

参考文献

[1]MarkCiampa王顺满, 吴长奇等译.无线局域网设计与实现[M].北京:科学教育出版社, 2003.

[2]3GPP2X.S0028-100-0_v1.0.CDMA2000Packet Data Services:Wireless Local Area Network (WLAN) Interworking-Access to Inter-net[S].

3G网络与WLAN的融合篇7

1 背景

802.11b无线局域网因其成本较低，带宽合理并且使用方便，目前已被广泛运用于办公室，家庭，以及一些公众场所，如机场，宾馆等。但是它的不足之处是覆盖范围较小。

一个3G网络由核心网(CN)，无线接入网(RAN)和用户设备(UE)组成。3G业务可以使用两套标准：UMTS和cdma2000。3G核心网的主要功能是为用户通信进行转交和寻址，核心网被分为电路交换域(CS)和分组交换域(PS)。电路交换域的成员包括移动服务中心(MSC)，归属位置寄存器(HLR)，以及网关MSC，它们在UMTS和cdm a2000标准中是相同的。而分组交换域的成员在这两种标准中有所不同。

GGSN是到达外部数据网的网关，并且执行对用户的鉴权和IP地址分配功能;SGSN提供会话管理功能;PDSN节点结合了很多功能，如把分组传送到IP网络，动态分配IP地址，以及获得点对点协议 (PPP) 的会话;无线接入网(RAN)为UE提供接入网络的空中接口;PCF主要功能是建立，保持和中止与PDSN间的连接。

2 3G与WLAN的交互结构

3 G和WLAN交互网络的基本结构有两种，即紧交互模式和松交互模式。在紧交互模式中，WLAN网络作为3G服务通用分组无线业务(GPRS)的支持节点(SGSN)的接入技术，而在松交互模式中，WLAN网络不作为3G的接入技术和核心网络的接口。3G和WLAN交互网络的紧交互模式和松交互模式都支持3G和WLAN网络的越区功能。

3 两种新的3GWLAN综合网络结构

当前所有对3GWLAN综合网络的研究，关注的都是当一个与公众网连接的用户在3G网络和WLAN网络之间移动时所需要的切换时延。与这些不同，本文主要是研究当两个用户分别分布在IEEE802.11b和UMTS网络中时，他们进行通信的端到端时延。这里描述了两种基本结构，即将3G和WALN网络分别通过SGSN和GGSN连接起来。通过仿真可以得到不同应用类型下的端到端时延。

3.1 UMTS和WLAN在SGSN上结合

当UMTS和WLAN通过SGSN连接时，WLAN网络对于UMTS核心网来说是另一个无线接入网，而不再是一个外部分组数据网。WLAN的接入点(AP)此时需要能够处理UMTS送来的消息。因此，当WLAN的移动节点(MN)想要和UMTS中的用户设备(UE)交换数据时，首先需要经历附着过程，把通信节点的位置通知给SGSN，并且建立一个包交换信令连接。WLAN的接入点(AP)负责向SGSN发送这样的请求消息。附着过程在MN、SGSN和RNC三者之间进行，附着之后MN就通过了UMTS网络的鉴权。

3.2 UMTS和WLAN在GGSN上结合

在这种情况下，WLAN中的MN无论何时要与UMTS网络中的UE通信，都要经过GGSN。UMTS中的UE首先要激活分组数据协议(PDP)文本，以通知GGSN和外部数据网，这里的外部数据网就是WLAN。用户数据在UE和WLAN之间传送是通过封装和管道传输的方法，负责处理这种方法的协议是GPRS管道传输协议(GTP)。在这种情况下，WLAN的AP只是作为普通的802.11b接入节点，并不需要处理UMTS送来的消息。

3.3 仿真方案

以上介绍的两种网络仿真模型可用OPNET10.0A建立。OPNET是一个离散事件仿真器，它拥有强大的软件包，能够支持对通信网络的仿真和评估。

仿真中将UMTS和WLAN连接起来，UMTS网包括RAN和一个带有SGSN和GGSN的核心网，WLAN内包含802.11b无线移动节点(MN)。在通过GGSN连接的方式中，WLAN采用普通的接入节点。在通过SGSN连接的方式中，WLAN要采用能够处理UMTS消息的特殊接入节点。仿真的目的是统计在这两种网络结构中，用户数据在两个网络之间传递所用的时延，从而比较两种组网方式的性能。在仿真中可用4种不同类型的应用来表示不同的传输方式，这4种类型包括了VoIP、FTP和HTTP。

4 结论

根据仿真结果可以看出，当通过GGSN连接的时候，文件下载，数据传输，网页浏览的时延都小于通过SGSN连接的情况。

当UMTS网络和WLAN通过SGSN连接的时候，WLAN的接入节点 (AP) 将执行与RNC相同的功能，要对WLAN的移动节点进入UMTS网络进行鉴权。而当两个网络通过GGSN连接的时候，WLAN的AP只是作为一个普通的接入节点，不需要具备处理UMTS消息的能力，数据分组被封装之后，利用GPRS管道传输协议在UE和WLAN网络之间传输。这种没有额外的UMTS初始化的方式减少了包传送的时延，因此将两个网络通过GGSN连接比通过SGSN连接的响应时间要少，即时延小。

但是通过节点SGSN把两个网络连接起来也有一些优点，比如可以使用UMTS的鉴权、认证、统计 (AAA) 机制，并且拥有更强大的安全性，另外当用户在两个网络之间移动时，将拥有连续的数据流，这是因为在这种结构中，WLAN的AP对于SGSN来说相当于另一个RNC，用户在UMTS和WLAN之间的切换类似于UMTS网内的切换。而当通过GGSN连接时，WLAN作为一个外部网络，需要不同的计费和安全机制，在两个网络之间切换时可能会引起服务中断。

摘要：3G/WLAN系统的交互, 通过无线局域网 (WLAN) 接入控制功能增加新业务功能;通过引进WLAN和蜂窝IP连接不同类型动态交换;利用多种接入技术和用户内部先进技术来提供不中断业务和可靠安全接入。3G/WLAN是迈向新一代无线移动网络的关键, 在系统性能上具有巨大的技术优势, 同时也将发挥出巨大的市场潜力。3G通信系统标准组织 (3GPP) 把3G/WLAN交互系统作为3GPP的附加标准。在移动环境中, 3G/WLAN网络双模终端可提供无处不在、带宽可变、服务质量 (QoS) 可保证的多种高速率业务。

关键词：3G网络,WLAN,融合

参考文献

[1]谈振辉.3GPP与WLAN的交互[J].中国通信, 2005.

[2]钟章队.无线局域网21世纪高等院校教材, 2004.

WLAN网络市场策略篇8

近年来,由于装有多种无线接入技术的多模终端和在相同区域内重叠部署不同网络的比例逐年增多,高效且可扩展的接入网络选择方案正变成每个异构网络环境下非常重要的专题。人们提出了大量的支持移动性异构网络的体系结构。结构设计中很重要的一点是在通信协议栈中,由哪一层来处理移动性管理。可以在单一的无线接入技术的数据链路层来处理,也可以在网络层通过允许移动节点在子网间漫游时,固定其IP地址的方法来处理。在传输层和应用层也存在相应的处理办法。

结构设计的其他方面还有:方案中是否允许节点同时连接到多个无线网络,是基于主机还是基于网络来决定切换,移动节点是否涉及与移动性相关的信号,IP通信协议栈是应该被保持还是需要有所修改。

IEEE,3GPP,IETF等标准化机构一直在积极地将移动性支持和网络选择机制引入到他们的标准中。IEEE发布了名为IEEE 802.21[1]的“媒体独立切换业务”标准,同时,3GPP也正要为此结构增加一个“接入网发现与选择功能”(ANDSF)的名称[2,3]。IETF支持以上两者的机制。

虽然标准化机构都在努力地支持通信节点的移动性,但是不管是IEEE 802.21标准还是3GPP的标准,都仅仅依据运营商提供的规则和关于无线网络的一些静态拓扑结构信息,来支持移动节点的网络选择功能。而对网络的一些动态信息如网络负载的浮动等,都没有考虑。

本文提出并验证了一种为移动节点及其每个数据流进行网络选择的方案。数据流依据终端的性能和网络的负载情况,被动态地分配给不同的无线接入网络。从而使异构网络或移动覆盖网络的整体性能得到较大的优化。

1 建议的解决方案

1.1 移动性体系结构

本文中提出的解决方案,是建立在称为相对网络负载(RNL)的流量负载指标的定义[4]和基于端口的多宿主移动IPv6的体系结构之上[5](见图1)。

在上面的结构中,移动节点采用集中式的路由器(本地代理),来注册它们当前所连接网络的IP地址CoAs(Care of Addresses),同时,在本地代理的子网中,也为每个移动节点分配了一个IP地址HoA(Home of Address),HoA被上层当作移动通信的终结点标识来使用,当移动节点从一个网络漫游到另一个网络时,这个地址是不会发生改变的。

注册消息通过绑定更新(BU)消息来发送,并用绑定确认(BAcks)消息来进行确认。本地代理中保存了一张CoAs与HoAs的映射表,数据流从移动节点传输到本地代理中,这样移动节点和本地代理的IP堆栈就对数据流进行了封装和解封装的处理。

移动IPv6的标准已经包含了路径覆盖优化的内容,方法是允许移动节点和通信节点发送BU消息。在这种情况下,双向隧道也可以与这些通信节点建立连接,从而允许数据流绕过本地代理,直接路由到任何支持移动IPv6标准的通信节点中。

RNL指标反映了无线接入网的网络负载情况,它通过移动IPv6的BU消息和BAcks消息来计算,也作为测量时延和抖动的探测数据报。计算RNL的公式为

$R Ν L_{n} = \overset{—}{Ζ_{n}} + c J_{n} (1)$

$\overset{—}{Ζ_{n}} = \frac{1}{h} R Τ Τ_{n} + \frac{h - 1}{h} \overset{—}{Ζ}_{n - 1} (2)$

RTTn=Rn-Sn (3)

Dn=Rn-Rn-1-(Sn-Sn-1)=(Rn-Sn)-

(Rn-1-Sn-1)=RTTn-RTTn-1 (4)

$J_{n} = \frac{1}{h} | D_{n} | + \frac{h - 1}{h} J_{n - 1} (5)$

式中:Si表示BU消息i的发送时间;Ri表示BAcks消息i到达的时间;c和h是正实数常量,其中h确定加权平均计算的历史记录窗口,c确定相较于抖动值RTT的权重。变量 $\overset{—}{Ζ_{n}} ‚ D ‚ J$ 的初始值如下

$\overset{—}{Ζ_{0}} = R Τ Τ_{0} (6)$

D0=0 (7)

J0=D1 (8)

方案中使用的移动IPv6多宿主版本中,覆盖移动节点的所有网络并行发送BU消息,这样就可以计算出每个移动节点的每个可用网络的RNL值。

1.2 网络选择方案

为了使本地代理获得每个移动节点的RNL值,修改了BU消息头的格式,将网络的RNL值嵌入到BU消息的头中,同BU消息一起发送出去。同时,在之前的版本中增加了M和S两个标志,其中M表示多宿主绑定,S表示默认的绑定(见图2)。

方案中增加了一个数据流的移动性选项(见图3),这种选项的加入,是为了使移动节点能够指定可发送BU消息的网络,来发送不同种类的数据流(通过不同的端口和协议来标识)。方案中为该选项增加了一个R标识,以便移动节点可以通知本地代理保持其当前的网络绑定状态,而不考虑其当前连接的网络是否是异构网络中最优的接入网。当移动节点中存在某种数据,必须要通过特定的网络来传输时,这种R标识是非常有用的。

表1列举了本地代理中一个绑定缓存表的例子,绑定缓存表是一张从本地代理传输数据流到目的节点的路由映射表。归属地址(HoA)是上层作为端点标识的固定IP地址,而转交地址(CoA)则是移动节点当前所连接的网络IP,是动态分配给节点的一个临时IP。多宿主移动IPv6允许多重绑定。表1中列举了三种绑定:一种用于6935端口的TCP通信,一种用于7830端口的UDP通信,还有一种是标识为“-1”的默认绑定,当在表中没有协议和端口对应的组合时,业务流就通过这种默认绑定的线路来发送。生命周期表示某一特定的绑定必须保持多长时间,同时要允许软状态的处理。移动节点可以发送绑定刷新请求(BRR)来延长每个绑定的生命周期。

通过发送含有RNL值的BU消息,本地代理就可以知道每个无线网络的所有移动节点的值,从而通过对它们的处理,来对整个异构网络进行优化。

2 优化步骤

本章描述了网络选择的优化算法,算法的核心思想是允许本地代理对所有可用的无线网络分配数据流,以达到异构网络之间负载的均衡。

算法是一个近似解决“装箱问题”的方法,是一个著名的“NP-Hard”优化问题。在装箱问题中,如果它在装物品a时只依据物品a本身的信息,而不需要利用在a之后到达的物品信息时,称这种启发式算法为在线(on-line),反之,则称为离线(off-line)。用在线的背包问题模型,来分配新收到的数据流到最优的无线网中,同时最小化异构无线网络中所有流的RNL值的总和。

下面介绍网络选择(ANS)问题的定义。

ANS问题阐述:给定一个数据流fi访问无线网络Aj的函数映射,如a(fi)=Aj,fi是分配到网络Aj的数据流。给定一组数据流F=f1,f2,…,fn和一组固定的接入网A=A1,A2,…,An,找出将数据流F分配到网络A时, $\sum_{i = 1}^{n} R Ν L (a (f_{i}))$ 的最小值。

发送端移动节点给数据流分配网络的算法如下:

1) 移动节点依据式(1)～(5),计算其在每个无线网络上的RNL值。

2) 移动节点为数据流选择使RNL值最小的无线网络进行发送。同时将移动信号中的数据流连同RNL值一起,发送给本地代理(即流移动性选项)。如果移动节点不接受本地代理为数据流的发送所选择的网络,则设置R标识。

3) 如果R标识没有被设置,本地代理将进行全局的优化,并最终选择一个最优的移动节点可用的网络来传输数据流,以达到负载的均衡。

接收端对收到的数据流的处理如下:

1) 如果数据流已经存在一个绑定,本地代理会查找绑定缓存表。若查找到,则此绑定就用来传输与该数据流相关的数据报。

2) 否则,本地代理为目的节点查找默认路径(在移动信号中标识为“-1”)。本地代理可能会考虑使用这种默认的路由,但是也可能进行全局的优化,并依据优化结果,选择使用另外一个网络。绑定被最终确定之后,本地代理会将它存入绑定缓存表中,以便后续的数据报按照相同的路由来发送。

3 模拟仿真

本文模拟了一种WLAN和LTE组成的且有重复覆盖区域的异构无线网络环境(如图4所示)。时延和抖动的值都来自于模拟器中的仿真数据。

模拟中有3种类型的移动节点:1)装有WLAN以及LTE无线接入技术芯片的多模终端;2) LTE单模终端;3)WLAN单模终端。

使用了两种类型的数据流:1) IP电话(VoIP),采用G.729A编解码器,8 kbit/s,100 packet/s;2)一般IP流,基于TCP的文件检索,应用层码率为100 kbit/s。

每个移动节点都能建立一个IP拨打或普通IP流的均匀分布。所有的这些业务最终都会被传送到有线网络的一个服务器中。

语音呼叫按照期望值为3 min的泊松分布到达。利用马尔科夫开/关模型来对语音拨打进行静音抑制,模型中突发语音服从期望值为20 s的指数分布,而静默期服从期望值为10 s的指数分布。一般IP流按照期望值为5 min的泊松分布被发送。

每种无线接入技术的RNL值、正在进行的VoIP呼叫数量及一般IP流的数量等,都由模拟器分别计算出来。常数c和h都设置为1,LTE网络使用了频分复用(FDD)配置,为上行和下行都分配了3 MHz的带宽,而WLAN网络的传输速率设置为54 Mbit/s。

使用软件来演示模拟过程,到达率λ={0.5,1,1.5,2,2.5,3,3.5,4,4.5,5}用户数/min,每个到达率分别模拟100次。模拟持续了1 800 s,但是只收集了最后900 s的结果。收集的结果包括每个网络的RNL加权平均值和MOS值小于2.0的语音呼叫的比例。

4 结果描述

3种网络选择策略:1) 移动节点只要在任何一个WLAN接入点的覆盖范围内,就直接使用WLAN网络;2) 移动节点使用RNL值最小的网络,选择哪个网络仅仅依据移动节点自身计算的RNL来决定;3) 移动节点在所有可用的网络中测量RNL值,并将这些RNL值发送给本地代理,由本地代理来决定将新收到的数据流发送到哪个无线网络。

从仿真工具中获得的WLAN和LTE的RNL值分别显示在图5和图6中。从图中可以得知,当普通IP业务流的数量大于5时,在LTE中的RNL值要高于在WLAN中的。而发送语音拨打业务到LTE中时,RNL值一直处于较低的水平。

接下来比较3种不同的策略,图7中显示了VoIP被分配到WLAN中的比例与到达率λ的分布。图8中显示了MOS值小于2.0的VoIP的比例与到达率λ的分布。图7中的结果清晰地说明了使用RNL值来决定网络的选择,比使用现在很多手机所用的策略要好。此外,允许本地代理来对数据流进行网络分配,则会使整个网络性能得到很大的提高。

以上使用时延和抖动值来计算RNL的原理,是基于网络负载越高,时延和抖动值越高的理论。由于WLAN和LTE使用共享的隧道,所有数据流都竞争使用共同的资源。从而使RNL值可以反映每个无线网络的负载情况。在本方案中,信号的头部已经被最小化,这是因为重复使用了一些移动信号,如移动IPv6协议的BU消息和BAck消息等。

本文中的网络选择方案算法中,没有使用无线接入网的特殊接入参数,如最大容量、典型的信噪比强度等。在大幅度提高异构网络整体性能的同时,本方案简化了具体实施的难度,充分体现了算法的有效性和实用性。

参考文献

[1] IEEE802.21,Local and metropolitan area networks: Media independent handover services[S].2009.

[2] 3GPP TS 23.402,Architecture enhancements for non-3GPP accesses[S].2010.

[3] 3GPP TS 24.302,Access to the 3GPP evolved packet core (EPC) via non-3GPP access networks[S].2010.

[4]AHLUND C,BRANNSTROM R,ZASLAVSKY A.Traffic load metrics formultihomed mobile IP and global connectivity[J].Telecommunication Sys-tems,2006,33(1/2/3):155-185.

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