WLAN覆盖、认证和承载优化技术研究.ppt

世界触手可及,WLAN覆盖、认证和承载优化技术研究,中国电信股份有限公司上海研究院2010-11,2,项目目标和研究内容,利用PHS开展WLAN热点覆盖技术研究及试验,项目名称：WLAN覆盖、认证和承载优化技术研究项目编号：10-131-WF01项目费用：25万项目目标：从WLAN无线覆盖、接入认证、C+W承载网络优化入手，针对目前WLAN网络中存在的无线覆盖质量低、空口频率干扰大、错误定位能力弱等问题，对WLAN网络的各种新技术进行研究，提出WLAN网络的优化部署建议。,1,2,3,4,WLAN网络精确化错误定位部署规范研究与制订,5,IPv6在WLAN网络中的部署策略研究,无线宽带WLAN网络优化关键技术研究,C+W统一认证网络承载研究,3,主要输出成果,利用PHS基站资源开展WLAN热点覆盖建设方案指南IPv6在WLAN网络中的部署策略研究WLAN网络精确化错误定位部署规范C+W统一认证网络承载研究无线宽带WLAN网络优化关键技术研究,4,子课题一：利用PHS开展WLAN热点覆盖技术研究及试验,汇报提纲,试点工作情况试点工作结论项目成果,5,试点工作情况,2009年上半年，集团公司网发部组织（中电信网发200937号），福建、广西、江西3省启动利用PHS基站资源开展WLAN热点覆盖建设试点工作，上海研究院负责技术支撑和项目管理三个试点省主要工作：福建电信对PHS系统和WLAN系统相互干扰做了大量实验室测试分析、验证工作，为室外共址改造提供理论依据，并对工程改造方案做了大量验证工作 江西电信在二个本地网分别选择了政府机关、高校、沿江商铺和住宅区四种场景进行共址试点及相关理论分析 广西电信利用智能天线的AP（A8基站）与PHS基站共址进行高校WLAN覆盖的可性能试验及智能天线相关测试分析,工作开展方式：理论研究实验室测试验证现场应用及测试,6,试点工作结论（1）,通过三个试点省工作，验证了WLAN与PHS共址完全可行,主要结论,共址采用叠加天线方案，即：在原有PHS基站的天馈系统，直接在PHS基站的伸出臂上安装WLAN全向天线，或在PHS安装架的抱杆上安装WLAN定向天线,技术方案,与PHS基站共址建WLAN，应采用窄频、高增益WLAN天线进行改造，不建议采用宽频天线对共址的WLAN定向天线增益要求：24002483.5MHz频段，天线增益建议13dBi19001920MHz频段，天线增益建议1dBi对共址的WLAN全向天线增益要求：24002483.5MHz频段，天线增益建议11dBi19001920MHz频段，天线增益建议-10dBi,天线,7,试点工作结论（2）,共址需考虑WLAN系统与PHS系统之间的隔离度，即考虑WLAN天线安装位置WLAN与PHS共址时不会影响PHS基站的信道容量A8基站（包括其特有的天馈系统）与PHS基站共抱杆时互不干扰，并且该款WLAN基站具有较好的室外覆盖能力，但价格较贵提出了三种类型（楼顶屋面、公话亭、电结杆）PHS基站工程改造方案，包括天馈系统改造方案、电源解决方案、数据回传解决方案,其它,8,项目成果,前言:指导意见的背景情况介绍,2009年月12月中国电信20091090 号关于利用PHS基站资源开展WLAN热点覆盖建设方案指南下发给各省公司,1,2,3,4,共址关键点分析:隔离度要求、PHS资源可利用分析,5,介绍PHS基站分布场景及资源情况,6,7,附录F：典型应用案例,8,工程改造方案建议：三种场景改造、基站抗风加固、防雷接地,共址技术方案建议:天馈系统改造、天线选取、供电、数据回传,附录A：WLAN与PHS相互干扰分析,附录B-E：相关指标分析,9,子课题二：IPv6在WLAN网络中的部署策略研究,汇报提纲,WLAN网络各层面对IPv6支持的现状WLAN网络部署IPv6总体建议各层面涉及IPv6的分析附：集中控制型AC+AP架构下 AP/AC IPv6功能演进,10,WLAN网络各层面对IPv6支持的现状,媒体面,控制面,管理面,业务面,WLAN网络分层概念,现有WLAN网络能支持IPv6业务透传,11,WLAN网络部署IPv6总体建议,管理面对IP地址的需求很少，IPv6部署优先级低，建议放后。若需在管理面部署IPv6网络，建议网管平台直接部署单一IPv6管理平台，减少复杂度。对于WAPI网络，AC/“胖”AP 部署IPv6地址，需要AS支持IPv6协议控制面涉及节点少，部署IPv6系统能带来一定收益，当前可考虑测试和试点。二层网络采用v4私网或v6地址，跨三层网络建议与城域网IPv6建设同步进行媒体面媒体层面不存在部署IPv6的问题业务面业务面部署IPv6涉及的节点非常多，需要和整网IPv6方案配套考虑现有WLAN网络可以支持IPv6业务透传业务面涉及节点较多，双栈系统在过渡阶段会长期存在试点阶段，Portal和AAA可继续使用IPv4协议，但Portal必须能推送IPv6页面后期，须考虑基于IPv6的Portal和AAA的部署，实现IPv4和v6用户分别认证和计费,12,分析之一管理面涉及IPv6的分析,管理层管理面IPv6的部署主要涉及两个节点：网管平台和AC需要城域网节点支持IPv4和v6双栈转发，或者支持6over4隧道分析：从目前网络情况看，城域网IPv6条件已经基本具备。但管理面上部署IPv6带来的价值有限，因为管理面耗费的IP地址数量并不多。因此，建议管理面继续使用成熟的IPv4系统若需要在管理面部署IPv6网络，建议网管平台直接部署单一IPv6管理平台，减少设备复杂度。现网AC/“胖”AP设备有条件迁移的则进行迁移，不具备条件的可继续使用IPv4管理平台对于WAPI网络，AC/“胖”AP 部署IPv6地址，需要AS支持IPv6协议,13,分析之二控制面涉及IPv6的分析,控制面定义：完成媒体控制，AP发现AC并建立隧道，非法AP检测等集中控制型AP特有的一些功能等控制面IPv6的部署涉及两个节点：AC和“瘦”AP如果AC和AP间通过二层网络建立隧道，可以使用私网地址如果AC和AP间通过三层组网，优先使用公网IP地址控制面消耗的IP地址数量与轻量级AP数量有关，部署IPv6可带来一定的收益，但不是非常大AC和AP耦合非常紧密，一般是成对使用，因此建议控制面部署IPv6时可以直接部署纯IPv6系统，而无需考虑同时支持双栈系统，以减化设备复杂度,14,分析之三媒体面涉及IPv6的分析,媒体面定义：完成用户媒体接入，即AP的802.11空口802.11无线网络媒体层为MAC层和物理层协议，支持网络层协议的透明传输因此媒体层面不存在部署IPv6的问题,15,分析之四业务面涉及IPv6的分析,业务面定义：用户访问接入认证、计费等功能业务面部署IPv6涉及的节点非常多，需要和整网IPv6方案配套考虑由于业务网关部署在BRAS设备上，即便AC和AP间是三层组网，其隧道也屏蔽了网络差异，提供透明二层通道到BRASBRAS设备是IPv6部署的关键设备，需要考虑各方面因素需要考虑和移动 PS域核心网（v4 or v6）的互通需要提供的功能有DCHPv6/PPPoEv6、Radiusv6、Portalv6等在IPv4和v6的互通没有很好的解决方案之前，WLAN提供IPv4和IPv6双栈是比较好的选择使用双栈接入，并没有减少IP地址消耗，好处是可以平滑演进,16,附：集中控制型AC+AP架构下 AP IPv6功能演进,17,附：集中控制型AC+AP架构下 AC IPv6功能演进,18,汇报提纲,WLAN故障的特点及定位原则WLAN故障分段WLAN故障精确化定位系统总体架构WLAN故障精确化定位系统各模块说明,子课题三：WLAN网络精确化错误定位部署规范研究与制订,19,WLAN故障的特点及定位原则,WLAN故障的特点：移动性：WLAN发生故障时用户终端所处的位置对判障至关重要不可复制性：WLAN故障往往难以重现，特别是由于临时的干扰引起的故障因此，无法直接套用有线的故障排查方法来解决WLAN故障，需要建立专门的WLAN故障精确化定位系统WLAN故障的定位原则：准确：准确定位故障段快速：实时性要求高贴近用户：如果有多个故障点，定位在在离用户最近的故障点最有利于故障的排除,20,WLAN故障分段,在WLAN网络中，根据故障位置，可将故障分为以下段落：用户侧故障：指终端故障；无线侧故障：指WLAN无线信号故障；接入侧故障：指WLAN接入网络故障；网络侧故障：指WLAN上联网络故障。,21,WLAN故障精确化定位系统总体架构,WLAN故障精确化定位系统建议包括以下几大模块：故障受理模块系统接口模块故障定位模块专家辅助模块（可选）统计分析模块（可选）,22,故障受理模块,故障受理模块主要负责WLAN故障的受理，工单的生成、派发，工单流传的查询，以及工单的结单等由于对WLAN故障处理的实时性要求高，所以要求在受理过程就对故障进行预处理在线指导用户排查简单的故障，一方面提高故障的处理效率，另一方面可以在与用户的交互过程中，获得更详细的故障描述，以方便之后的判障判障需要的用户侧信息，获取方法较专业，需要指导用户终端MAC用户关联的AP，等,故障受理页面,MAC获取帮助页面,23,系统接口模块,系统接口模块主要负责与WLAN网络中各设备、系统的接口主要的接口包括：WLAN网管接口Portal接口BAS接口AAA接口CRM接口在和相关系统维护部门及厂商交流后，与BAS、AAA系统的接口开发较困难，主要数据来自于其它三个接口WLAN网管接口的采集数据主要包括：无线信号强弱，用户接入情况，以及WLAN接入设备情况等Portal接口的采集数据主要包括：用户登录认证过程消息等CRM接口的采集数据主要包括：用户账号信息等,24,故障定位模块,故障定位模块是系统的核心，主要根据各种系统接口采集的数据来判断故障段落，从而实现准确派单故障定位流程主要是：根据用户故障描述，归类后进入相应判障流程在判障流程中，自动采集相关数据，并由故障受理人员询问更详细信息故障定位模块根据数据和信息综合分析故障原因，精确定位故障段落，并生成工单派发相关部门可以设置专家席（可选），对系统无法自动判障的疑难故障进行深度分析,“认证失败”故障定位页面（部分）,25,专家辅助模块、统计分析模块,专家辅助模块（可选）为受理人员建立WLAN故障的知识库，辅助受理人员对用户进行预处理，及正确使用WLAN故障精确化定位系统为专家席提供更全面、更自由的系统接口，为疑难故障定位统计分析模块（可选）对受理的WLAN故障进行多维度的分类，生成各部门需要的统计报表与有线故障不同，对于WLAN故障的跟踪，应集中在WLAN接入设备，而非用户终端。,故障查询页面,26,子课题四：C+W统一认证网络承载研究,汇报提纲,目前WAG设备的部署现状WAG设备逐步下移到本地网的方案WAG设备在本地网继续下沉的探讨,27,目前C+W业务的网络架构,wPDIF设备包括WAG和PDSN两个网元，可以分设，也可以合设,28,WAG设备的部署现状（集中部署）,目前WAG多采用集中部署方案以省为单位把CW流量汇聚到省会WAG，省会WAG接入到C网CE上，通过省会CE上的PI-0与城域网进行互联网互通，通过省会CE上的RP 与PDSN进行A10/A11互通其他各地市的C+W流量通过CN2网络实现和省中心WAG的可达,29,WAG设备逐步下沉,可逐步实施WAG设备向本地网的下沉初期在业务量较大的部分本地网部署地市级WAG，地市级WAG通过CN2网络将流量汇集至省级WAG其它未部署WAG的本地网保持原有方式，依然直接通过CN2网络实现和省中心WAG的可达,30,WAG设备的分布式部署（本地网级）,以下是WAG设备分布式部署的目标网络架构WAG下放到本地网，PDSN也下放到本地网专门用于WLAN数据业务流量出口，WAG与PDSN二者可分设也可合设CDMA 1x及EV-DO的数据（PS）业务继续使用原有的集中部署的PDSN,31,WAG设备在本地网继续下沉的探讨,对于公众、家庭用户，可将WAG与AC融合，部署于互联网边界对于企业用户，在企业网关融合wPDIF功能，通过固定/C+W方式提供统一的数据、视频、语音综合业务,32,子课题五：无线宽带WLAN网络优化关键技术研究,汇报提纲,动态频率选择技术智能天线技术智能天线的实测数据小结,33,WLAN网络现状,WLAN网络是各运营商关注的焦点WLAN网络空口存在的问题：频段开放，易受干扰干扰源（2.4G频段）：不同运营商部署的WLAN网络；其它的WLAN设备；（个人/企业用户自己部署的WLAN网络）无绳电话、蓝牙等无线设备；微波炉等电器的影响。除了有些干扰源是事先可知的，大多数干扰源都是在WLAN网络部署后增加的，而且是不断变化的802.11n除了采用MIMO技术提高传输带宽外，还提出了动态频率选择（DFS）和智能天线的技术，以增强空口的干扰规避能力。,34,动态频率选择技术（DFS；Dynamic Frequency Selection）,动态频率选择技术（Dynamic Frequency Selection；DFS）定义：根据干扰的情况，动态的分配无线资源，以减小不同设备之间的干扰，从而提高频谱利用率。技术原理：主要基于对频道接收信号强度的测量。通过对测量结果的收集和处理，判断出频道通信质量的好坏，从而避开干扰严重的频道，使无线通信始终能够在质量比较好的频道上进行，从而最大限度地减小干扰，并且均匀分配数据流量。,35,DFS的现状,DFS使用的频段是受控的，需要认证在美国由FCC（美国联邦通信委员会）管理该频段（5.25GHz5.35GHz，以及 5.47GHz5.725GHz中的信道；同时，这些频段还用于军用设备和气象雷达）厂商要合法地支持DFS必须要获得FCC认证DFS与动态或自动选择通道是不同的DFS技术是为每个AP选择“最佳”的通道（这个通道必须是在DFS频段内），并自动调整为同频道干扰自动选择可以应用于DFS频段外（包括2.4GHz）的通道，并可以配置参数使用DFS技术的代价如果使用DFS技术的系统特别容易出现干扰并因此经常进行信道变更的话，你可能最后得到的是很多的延迟和不稳定的性能。更多的厂商只是在AP启动时对各频道进行测量，选择质量较好的频道进行通信，在正式运行时并不切换频道,36,智能天线技术,定义：应用先进的技术,把无线电的信号导向某个特定的方向,使无线电频谱的利用率更高,信号的传输更为效。先进技术主要是指：波束转换技术；自适应空间数字处理技术分类：波束转换智能天线：形成多个分区的窄波束（通常是1530）天线（缩小覆盖面积，相对提高信号强度，减少接收干扰）；窄波束天线系统需要用持续不断地对本区内每个终端进行最佳波束的选择，保证能在任一个时隙内实现波束转换（swithched beam）。自适应智能天线：应用了自适应空间数字处理技术测量不同波束的信号强度，能动态地改变每个扇区的波束宽度和方向角，以适应话务负荷分布状况的改变。自适应智能天线系统具有比波束转换智能天线更为先进的系统性能，但技术更复杂、成本费用更。智能天线可以认为是一种可以快速转动波束方向的小型高增益定向天线，始终朝着终端所在的方向发射信号。,37,智能天线的技术优势,增大覆盖距离利用Beamforming（空间自适应波束赋形）和SDMA（空分多址）技术，可把覆盖距离扩大至普通AP的3倍，覆盖面积扩大至9倍（根据理论计算，以达到同等的接入速率来评估覆盖距离）对建筑物的绕射性能好提高带宽容量利用SDMA技术，可为若干的客户端提供独立的无线波束，真正实现同时通信，较TDMA更节省带宽及频率周期的开销降低天线发射功率发射功率仅为19dBm（不足100mw），带来最高42dBm的等效输出功率也就意味着较低了天线之间的带内干扰,38,智能天线的实测数据,测试目的测试不同环境下智能天线AP基站的覆盖效果测试说明以广西邮电学校实验楼6层楼顶已安装的WLAN室外站作为本次测试站点。把广西邮电学校内各个已开通AP关闭，减少干扰。通过组合不同厂家的AP、不同类型的天线在相同条件下的实际覆盖效果对比测试。在天线主瓣方向内选择11个不同距离不同场景的点作为无线测试地点。AP仅做无线侧测试，即受测AP与原连接网络断开，仅有线连接天线和其中一台笔记本计算机，另一台笔记本计算机通过设置为同一网段在测试地点做无线连接，使用chariot软件通过模拟的真实数据流来对两台计算机终端之间的网络性能如吞吐量、带宽、延时、丢包、抖动等参数进行测试，从而得知受测AP的数据业务性能。在各个测试地点使用Network Stumbler软件进行信号方面的测试。,39,测试点情况,测试点情况测试地点1：距离天线62米，视距范围内无阻挡物，该点在校园小路大树旁，周围环境对信号覆盖影响较小；测试地点2：距离天线100米，视距范围内无阻挡物，该点在校园小路，周围环境中网球场铁丝网对信号覆盖有较小影响；测试地点3：距离天线140米，视距范围内无阻挡物，该点在校园小路大树旁，周围环境对信号覆盖影响较小；测试地点4：距离天线150米，非视距，有阻挡物墙，该点在校园小路旁边房子的后面，周围树木较多，环境对信号覆盖影响较大；测试地点5：距离天线194米，非视距，有阻挡物墙，该点在校园小路旁边的门卫室里面，并且在直线距离内有树枝阻挡，周围环境对信号覆盖影响非常大；测试地点6：距离天线225米，非视距，直线视距有茂密大树阻挡，该点在校园宿舍区的楼道口，周围环境对信号覆盖影响非常大；测试地点7：距离天线240米，视距，视距范围内无阻挡物，该点在校园宿舍区的过道上，周围环境对信号覆盖影响较小。测试地点8：距离天线240米，非视距，视距范围内阻挡物很多，包括很多树木及房屋，该点在校园宿舍区过道旁边的空地上，周围环境对信号覆盖影响非常大。测试地点9：距离天线490米，视距，该点在校园外清川大道人行桥上，周围环境对信号覆盖影响非常大 测试地点10：距离天线850米，视距，该点在校园外清川大桥桥头上测试地点11：距离天线1000米，视距，该点在校园外清川大桥中段。,40,测试数据,41,测试结果分析与结论,结论一：采用智能天线的WLAN基站覆盖效果优于使用普通天线的WLAN基站的覆盖效果。结论分析：在250米距离内的测试地点不管是视距还是非视距，三种组合得到的覆盖效果相差不大，普通天线在非视距环境下表现较差，有的点无法连接。在500米距离的测试地点，普通AP+普通天线无法连接，普通AP+智能天线数据勉强属于有效覆盖的边缘状态，智能AP+智能天线在该处仍然能达到非常好的覆盖效果；在5001000米距离的两个测试地点只有智能AP+智能天线仍有可接受的覆盖数据；由上述比较可知智能天线基站的技术优势在于能够较远距离进行有效覆盖及较好处理上下行数据平衡问题（接收灵敏度较高）。,42,测试结果分析与结论（续）,结论二：不论智能天线型WLAN基站还是普通WLAN基站，天线的性能指标都是影响其覆盖能力的关键因素。结论分析：天线性能一个很重要的原因，包括天线增益、天线的带外抑制能力。实验表明，通过使用单根高增益的定向天线，同样可以扩大普通WLAN基站的覆盖半径，但在距离较远或无线环境较恶劣的情况下，抗干扰能力明显降低，上行信号未能达到有效覆盖的要求。从此次实测结果得知，在距离250米内的测试地点视距情况下，普通天线的覆盖效果并不差，但在非视距及250米以上远距离的测试地点得到的覆盖效果较差，说明了天线的性能指标对信号覆盖的影响。结论三：在非视距范围内，使用智能天线WLAN基站覆盖效果较好。结论分析：测试地点4、5、6均为测试环境相对恶劣的测试地点，在相同条件下智能天线WLAN基站表现最好，在有严重阻挡的情况下仍能有一定的数据流传送，上、下行也较为平衡；普通AP+智能天线表现差一些，但如果连接入网，其覆盖效果可以接受；普通AP+普通天线掉包现象严重，有的点甚至无法连接；由此可知，在非视距范围内，智能天线WLAN基站通过多路径接收提高了链路增益，能够有效解决较恶劣的无线环境下的覆盖问题。,43,小结,技术成熟度DFS技术在国内应用的条件尚不成熟，可以继续跟踪智能天线技术已有试用条件，中国电信可以开始对其进行试商用测试智能天线引入的建议可以优先在现有覆盖情况不佳、或重点保障的WLAN热点引入智能天线引入智能天线的试商用主要关注以下几方面可比较普通AP+普通天线，普通AP+智能天线，智能AP+智能天线这三种组合主要比较项目：覆盖范围：指满足一定网络指标下的WLAN覆盖区域。应综合考虑视距、非视距的不同情况投资成本：可以就单AP的造价与其覆盖范围的比例进行评估；也可选取若干实际热点进行AP覆盖的成本评估,44,请各位领导专家指正！,世界触手可及,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,