無線網路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。

無線網路已經和人們的生活、工作、娛樂、學習變得息息相關，從而無線網路的使用者預設的認為無線網路應該和有線網路一樣具備同等的效能乃至使用體驗，不論應用執行於何種型別的無線終端，他們應該具備同等的使用體驗。

但是在效能方面，評估無線網路的效能與評估有線網路的效能是非常不同的，舉個例子，如果你的膝上型電腦透過網線連線到有線網路的交換機，他們之間鏈路的資料連線速率為1000Mbps，那麼你採用效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。並且這一效能是該有線客戶端獨享的。

反之，如果你的膝上型電腦透過WiFi連線到無線接入點，他們之間鏈路的資料連線速率為1300Mbps(假設介質條件允許)，那麼你採用效能測試工具測試這一物理鏈路的吞吐量得到結果是什麼呢?差不多是1300Mbps的50%~65%。而且這一效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線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路採用空氣共享介質以及802.11協議在預設介質不穩定和不可靠時所採用的工作機制相關。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、溼度等)的影響，所以802.11協議採用和使用對講機類似的Ack確認機制保證接收端可以接收傳送端的訊息，如果接收端接收到傳送端發出的訊息且驗證沒有在傳輸過程中損壞，那麼接收端將傳送一個確認訊息給傳送端，如果傳送端沒有接收到該訊息，那麼傳送端將進行重傳，直至達到重傳數量上限，此時傳送端將丟棄該訊息。另外，空氣介質是共享介質，所以無線網路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資料的可靠傳輸。

此外客戶端的多樣性也會造成系統吞吐量的巨大差異，假設您部署的是支援3個空間流的802.11ac(第一代)無線接入點，工作在80MHz通道(當然現實企業部署中誰都不會這麼傻的用80Mh通道寬度)，那麼當同樣支援3個空間流的客戶端(往往是膝上型電腦)連線時，您可以獲得1300Mbps的資料連線速率。而當支援單空間流的客戶端(智慧手機、平板電腦)連線該無線接入點時，您只能建立433Mbps的資料連線速率。顯然，兩者峰值吞吐量的巨大差異會影響整個系統的效能。

最後，並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資料連線速率，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資料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資料速率越低，調製方式越多的考慮冗餘而不是效能。

總之，要想保證無線網路的效能和使用者使用體驗。其規劃設計和部署維護較之有線網路區別非常大!

既然區別大，那麼我們應該主要關注哪些無線網路關鍵的效能和使用者使用體驗指標呢?是客戶端關聯的資料連線速率、峰值吞吐量還是無線接入點匯聚吞吐量?是客戶端接收訊號強度(RSSI)還是無線接入點同時關聯無線客戶端的數量?都不是!

對於獨立的客戶端個體，評估其效能好壞的最關鍵指標是訊雜比(SNR – Signal to Noise Ratio)。其它指標可依次關注接收訊號強度、重傳率。

訊雜比是訊號和底噪的差值，兩者相差越大，說明訊號質量越好。例如如果客戶端接收訊號強度為-65dBm，底噪為-92dBm，訊雜比為-65dBm-(-92dBm)=27dB。又如果客戶端接收訊號強度為-60dBm，底噪為-80dBm，訊雜比為-60dBm-(-80dBm)=20dB。雖然後者的接收訊號強度更強，但是訊號質量反而差了。

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

訊雜比決定了無線客戶端和無線接入點之間可以採用什麼樣的通道頻寬、實現多少空間流、使用何種調製方式從而決定建立多高的資料連線速率。使用80MHz通道寬度對於訊雜比的要求比使用20Mhz通道寬度要苛刻的多，建立三空間流通訊比建立單空間流需要的訊雜比要高，複雜的調製方式對於訊雜比的要求比簡單的調製方式要高。對於傳統的802.11a/g客戶端和無線接入點要建立高資料連線速率，一般需要20dB的訊雜比;對於802.11n就需要25 dB的訊雜比;對於802.11ac則需要30 dB以上的訊雜比。

業界每個廠商由於使用的射頻晶片和系統架構的不同，對於建立給定的資料連線速率(Data rate – 用於802.11a/b/g)和使用調製和編碼方案(MCS – 用於802.11n/ac)所需的訊雜比值都是不同的，甚至同一廠商的不同產品之間也存在差異性。

對於保證無線網路的效能和應用體驗，首先需要確定在網路上使用什麼應用程式，從而知道您需要哪些資料連線速率來支援此類應用程式。一旦知道了網路上的客戶端需要支援什麼資料連線速率，您就可以確定在這些資料連線速率下操作所需的訊雜比值了。

一般來講，您可以遵循下面的準則來判斷訊雜比的好壞：

1.> 40 dB – 訊號質量非常好, 客戶端總能與無線接入點關聯，可建立最高資料連線速率

2.25-40 dB – 訊號質量很好, 客戶端總能與無線接入點關聯，可建立高資料連線速率

3.15-25 dB – 訊號質量好, 客戶端總能與無線接入點關聯，可建立好的資料連線速率

4.10-15 dB – 訊號質量一般，客戶端可與無線接入點關聯，只能建立低資料連線速率

5.0-10 dB – 訊號質量低或無訊號，客戶端與無線接入點無法關聯

如何有效地實現高訊雜比，從而實現客戶端的高資料連線速率，以致獲得高效能和好的體驗呢?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。

噪音從哪裡來?主要是三個方面：來自無線網路自身的同頻干擾、鄰頻干擾和來自非WiFi裝置的干擾。

對於來自無線網路自身的同頻干擾、鄰頻干擾，需要透過合理的規劃設計來減少。對於來自非WiFi裝置的干擾，需要透過系統級別的智慧頻譜管理解決方案來識別、查詢、移除、緩解。

說了這麼多，如何檢視客戶端的訊雜比呢?

一般需要從無線網路基礎架構這一側檢視，因為無線基礎架構採用的射頻晶片比較靈敏且經過嚴格校準。

從思科Prime Infrastrucure上可以檢視客戶端訊雜比的歷史資訊：

對於思科統一無線網路，可在無線控制器一側檢視，選擇Monitor->Client，點選要檢視客戶端的MAC地址：

或者透過Cisco Wireless應用檢視

對於思科Meraki使用者，可以透過儀表板介面檢視：

連線在Meraki無線接入點上的使用者也可自行檢視，使用瀏覽器開啟網頁my.meraki.com：

對於客戶端而言，無線網路介面卡不是頻譜分析儀，不是設計用於測量周圍的噪聲的，所以只有部分客戶端可以透過軟體工具看到訊雜比數值，且該數值僅供參考。

對於Mac OSX客戶端，系統本身可以顯示接收訊號強度和噪音，您可以自行計算訊雜比。將滑鼠懸浮在無線訊號圖示上，按住Option鍵點選，此時訊雜比為-69dBm-(-99dBm)= 30dB

也可以利用OSX自帶的高階無線工具監視

也可藉助第三方軟體檢視，例如Wi-Fi Signal

或者Wi-FiExplorer App(付費)

NetSpot(免費)

對於安卓客戶端，需要藉助第三方軟體檢視，例如WiFi SNR：

對於Windows客戶端，系統本身無法顯示接收訊號強度和訊雜比，部分終端可以藉助第三方軟體檢視。例如WiFiInfoView：

或者Intel PROSet工具(客戶端無線網路卡為Intel)：

對於蘋果iOS客戶端，只能透過AirPort Utility工具看到接收訊號強度。

另外，可以藉助專業測試儀器(晶片經過特殊設計和嚴格校準)檢視訊雜比，檢視結果非常準確，例如NetScout的 AirCheck G2。

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）關注關鍵效能指標（上）

（3）關注關鍵效能指標（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並不簡單

（8）無線接入點部署位置和方法不容妥協