校园无线网络建设培训讲座PPT.ppt
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1、如何建设一个可运营可管理的校园无线网络,内容安排,终端发展趋势及高校无线网络现状,当前的高校用户无线需求,思科的无线解决方案,为什么选择思科,TIME,Source:*ABI Research,*IDC,*Morgan Stanley Market Trends 2010,Big,移动改变一切,新一轮全校范围内无线覆盖的浪潮开始802.11n是高校的首选技术基本以教学区和公共区域覆盖为主基本以瘦AP架构为主,部分学校实现控制器透传方式基本以Web 认证为主,部分学校开通了802.1x认证基本都会和有线网络用户一起实现统一认证无线环境不是很好各教研室很多已经有无线网络(产品纷杂,部署年限较久,规
2、模很小),目前教育无线网络现状,校园移动应用举例,电子学习在线课程数字图书馆无线上网,无线视频监控园区安全新生入学校庆运动会,网上办公在线研究远程授课科研研讨,访问学者使用网络家长使用网络,学生,管理者,教职员工,访客,无线网络在教育行业的典型部署场景,先期建设,后期建设,校园具体无线设计需求要点,要实现对图书馆、教室高密度覆盖的设计要考虑一个SSID下用户容量及VLAN设计要考虑部署11n AP后,现在大多数a/g客户端的关联问题要考虑和运营商合作的问题要考虑射频干扰问题要考虑统一认证计费问题,思科校园网无线解决方案要点,校园网大规模部署无线网络考虑因素,高密度用户接入问题传统客户端和11n
3、客户端混合存在问题2.4G和5G的频段选择问题射频干扰问题视频在无线中的传输问题基本网络接入安全问题减少广播域的问题为各院系广播单独的SSID和运营商合作的方式多种手机终端和平板电脑和无线网络的互操作问题和认证系统的结合问题无线网络运维问题,目标:建设一个可运营、可管理的校园无线网络,一、高密度用户接入的问题,用户面临的问题,图书馆、自习室、体育场馆等学生密集区域对无线的需求是最迫切的如何能让学生在这些区域有更好的无线体验,不掉线,高带宽,高密度用户接入,思科的解决方案,共信道干扰射频传播天线类型和无线接入点类型无线射频信号发射装置的安装位置环境噪声 和信噪比客户端数据传输速率传统客户端射频干
4、扰占空比和信道利用率接入点客户端容量,通过管理这些要素,我们可以操控无线蜂窝尺寸和增加总的信道容量,共信道干扰,共信道干扰实际上是因为重叠蜂窝里的客户端和无线接入点共用相同的射频信道而产生的冲突。这种干扰不同于其他干扰,因为共信道干扰是由可解码的无线局域网数据包组成。共信道干扰可能来自附近其他无线局域网或非法接入点装置。一般来说共信道干扰是一种可管理的无线局域网的副产品。在高密度用户环境中,例如一个礼堂,客户端设备是共信道干扰最大的来源,因为它们彼此之间距离很近。为了减少共信道通道干扰和提高共享射频频谱的效率,必须对信道的覆盖范围加以管理。共信道干扰产生噪音,影响信噪比。,*=DSSS rat
5、e,射频传播,无线接入点或客户端产生的信号分布或信号模式将通过天线在空中传播。无线信号的传输模式是由天线类型决定的。信号在传播途中遇到障碍物可能被扭曲(反射或吸收)。信号的强度是由信号的发送功率(transmit power)减去线路损失(cable loss)和路径损失(path loss),再加上天线提供的增益。路径损耗发生在当信号穿过空气,人,墙和其他物体时。虽然一般意义上信号越强,传播的越远,但是更强的信号并不总是取得更好的效果。天线的选择十分关键,它决定了射频的传输能量和方向。,客户端数据传输速率 控制无线蜂窝尺寸,客户端设备在与无线接入点进行关联的时候学习到配置在接入点上的数据传输
6、速率。一旦客户端关联到一个接入点,它将只使用该接入点允许的速率。这使得设计人员可以控制这一因素。考虑这一点,一个蜂窝如果既支持802.11b(DSSS)又支持802.11g(OFDM),该蜂窝最多可实现13Mbps的数据吞吐量。如果一个蜂窝只需支持802.11g(OFDM)或802.11a(OFDM),那么最多可实现高达25Mbps的数据吞吐量。,接入点的客户端容量,思科的无线接入点能够在每个频率接入254个在线活动客户(每个双频无线接入点支持400个在线活动客户)。但是真实场景下让无线接入点这样一个共享的半双工的端口接入254个客户实在是个糟糕的设计,因为这样的数据端口还支持可能低于11Mb
7、ps的多种数据传输速率。在高密度部署中的瓶颈常常是射频(RF)信道容量和使用率,而不是接入点本身。,每用户吞吐量和汇聚吞吐量,802.11像以太网一样是共享介质汇聚吞吐量是同一蜂窝内的所有用户的共享带宽一般来讲,蜂窝尺寸越大,蜂窝内的用户越多每用户吞吐量越高意味着蜂窝尺寸越小,以及在给定区域内部署更多的无线接入点每个无线接入点接入多少个用户?每个无线接入点的汇聚吞吐量是多少?你需要为每个用户提供多大吞吐量?,二、传统客户端和11n客户端混合存在的问题,IT移动技术发展802.11n,实际网络终端协议统计,用户现有终端的最大投资保护整体用户体验及网络效能的提升全场景的无线服务部署能力更加先进的频
8、谱感知能力,802.11n产品及技术的综合考虑,用户面临的问题,现在大部分无线终端还是传统的A/G终端,尤其是平板电脑和手机无线网络是共享介质,11n客户端会抢占更多的空口资源,会导致大部分传统用户在11nAP下的接入体验没有提升甚至更差如何保证传统客户端的接入速率,提升AP的整体吞吐量,思科的解决方案,ClientLink技术,基于软件的波速成型专门针对11a/g客户端可以实现虚拟的指向11a/g客户端的波速为11a/g设备提供更高的吞吐量增加无线系统整体的信道容量对于 11a/g 设备减少覆盖漏洞,传统客户端和11n客户端混合存在的问题,传统客户端和11n客户端混合存在问题,对于 11a/
9、g 设备减少覆盖漏洞更高的数据率和更少的丢包,ClientLink 的性能优势Miercom 实验室测试验证,ClientLink 优势,Miercom 实验室测试结果,增加无线系统整体的信道容量11a/g设备更快的处理时间意味着11n设备可以利用更多的“空口”时间,同样改善了11n设备的性能,为11a/g设备提供更高的吞吐量扩展现有设备的使用寿命,节省客户端升级费用,Throughput vs.Distance,对于 11a/g 设备可以实现高达 65%的吞吐量增长,高达 27%的信道容量增长,在动态的射频环境中减少覆盖漏洞,ClientLink Disabled,ClientLink En
10、abled,Channel Util of 74.2%,Channel Util of 45.2%,ClientLink Disabled,ClientLink Enabled,25%,75%,56%,44%,三、规避2.4G信道干扰和高利用率问题,用户面临的问题,双频段客户端一直连接 2.4 GHz 频段2.4GHz 频段存在大量 802.11b/g 客户端,造成拥塞2.4GHz 频段容易受到干扰,很多运营商和私自接入的AP都工作在2.4G,思科的解决方案,无线接入点辅助无线客户端 选择 5 GHz 频段BandSelect 将客户端导向 5 GHz 频段来优化射频频谱的利用更好的利用高容量
11、的 5GHz 频段为只支持 2.4 GHz 频段的客户端保留空间,如何提高双频客户端的无线体验,5,2.4,通过将双频段客户端从拥挤的2.4 GHz频段导向到5 GHz频段来优化射频频谱利用率,802.11n,BandSelect无线接入点辅助无线客户端选择 5 GHz 频段,支持 2.4/5GHz 双频段客户端,发送 Probes查找无线接入点,解决方案,BandSelect 将客户端导向 5 GHz 频段来优化射频频谱的利用更好的利用高容量的 5GHz 频段为只支持 2.4 GHz 频段的客户端保留空间,挑战,双频段客户端一直连接 2.4 GHz 频段2.4GHz 频段存在大量 802.1
12、1b/g 客户端,造成拥塞2.4GHz 频段容易受到干扰,BandSelect 行为抓包,客户端在 2.4GHz 频段发送Probes无线网络基础设施暂时不响应,客户端在 5GHz 频段发送Probes无线网络基础设施立即响应,BandSelect算法,Probe 抑制 识别双频客户端(2.4GHz 和 5GHz 能力)抑制 2.4 GHz 信道的 Probe 回应 等待双频客户端扫描 5 GHz 信道不在 2.4 GHz 回应双频客户端的Probe请求容纳只支持 2.4GHz 的客户端以及双频段客户端退回 2.4GHz 双频客户端 2.4GHz probe 请求抑制超时 标记只支持 2.4
13、GHz 的客户端并相应 probe 请求,四、射频干扰问题,来自频谱的挑战,有限的频谱资源,性能,802.11 系统性能下降,系统过载!,$,$,$,$,用户面临的问题,工作在2.4G/5G频段的设备非常多,而且还会越来越多,这些设备会对无线网络照成干扰,影响用户的无线接入及使用无线网络自身对wifi的干扰源还是发现的,但是对于一些非无线的干扰源,如双鉴报警器、视频摄像头、微波炉等等设备却不能发现和回避,导致用户故障处理非常困难,思科的解决方案,思科的CleanAir技术将一块硬件的频谱分析ASIC芯片放在AP中,和WIFI芯片并行工作思科的CleanAir技术可以发现、定位并且规避非wifi
14、的干扰源对非wifi的干扰源在30s内就可以发现和定位快速处理用户故障,提高工作效率和用户满意度,射频干扰问题,射频干扰,工作在ISM频段的Wi-Fi设备遭遇干扰是常见的和不可避免的,ISM频段的频率由各种类型的设备,调制类型,协议和应用共享。干扰对WLAN射频信道效率的影响取决于干扰源与客户端和接入点的接近程度。例如,一个无线客户端可能受到蓝牙设备的严重影响,但是同时对自己连接的无线接入点却没有任何影响。干扰的严重程度可以用两个要素来衡量:功率(Power)和占空比(Duty Cycle)。功率表示和测量的单位是dBm,占空比是与射频利用率直接相关的一个时间百分比。如果在信道中有非Wi-Fi
15、信号传输,Wi-Fi信号将不能使用直到其它无线信号停止传播。802.11协议规定在使用信道通信前需要侦听以减轻冲突(采用的协议是 CSMA/CA,访问冲突避免)。在802.11网络传送数据包之前,无线信号必须先检查RF信道是否达到一定信号能量(称为Clear Channel Assessment,最常见的是-65 dBm)。如果有恒定的功率来源(如模拟视频摄像头),并且数值较大,802.11无线信号将放弃发送,等待30秒钟之后再尝试重新发送。因此,占空比告诉我们信道的时间使用百分比,功率告诉我们Wi-Fi网络在哪些地方受到噪音的影响。,占空比 信道利用率,占空比是对发射端占用介质时间的衡量,用
16、信道所有可用时间的百分比方式表示。它直接关系到信道利用率。802.11协议只有两种方式来应对恶劣的射频环境:通过数据包重传,或者降低数据传输速率减少错误发生来得到更好一些的吞吐量。如果问题是由超负荷利用的信道引起的,那么重传数据包将会进一步增加信道的利用率。如果无线设备发现太多的重传发生,它便会下调数据传输速率,而速率降低将会导致无线设备不再能够在同样的时间内发送相同的数据量,同时也会增加信道的利用率。事实上这两种方式都不能使得问题得到改善,而是使得情况变得更加恶劣。所以我们的目标是在问题发生之前最大限度地提高效率。总之,这两种方式都会增加占空比,并在高密度客户接入部署场景下使得问题更加严重,
17、Duty Cycle and Spectrum 802.11 b/g,思科 CleanAir 技术概述,侦测和分类,消除,定位,思科 CleanAir,系统级功能,通过芯片提供的智能自动消除无线干扰的影响,优化网络性能并降低故障排查的成本,什么是 CleanAir 技术?,思科CleanAir,高分辨率的干扰检测和分类的逻辑电路内置到思科的802.11n 频谱分析芯片设计中,30秒以内快速准确识别并定位干扰源,在有多达10个干扰同时存在时,同样可以快速准确识别。无需AP的CPU参与,对接入无线用户的性能没有任何影响影响。,30秒内快速准确识别干扰源同时识别和跟踪多个干扰源评估干扰对无线网络性能
18、的影响监视无线空口质量,对于每个AP都有一个非常直观的空口质量的显示,什么是 CleanAir 技术?,思科CleanAir,思科 CleanAir 技术对干扰信息的集成从无线接入点扩展到整个系统,无线接入点完成干扰分类处理干扰源数据实时发送到无线控制器WCS 和 MSE 存储数据并提供干扰源的定位以及影响的范围,历史信息和故障排查,可视化和故障排查,XX大学网络中心实际测试效果:,用户:教育行业,现场情况大学发现在比赛中体育场的新闻记者席的无线连接重复不断的中断解决方案和结果裁判所使用的无绳耳机是新闻记者席连接丢失的主要原因在这个82000个座位的体育场内还发现了许多 802.11 跳频设备
19、,大学足球场在体育场的关键区域经历不一致的链路中断,五、高清视频的实现,用户面临的问题,大量的学生拥有笔记本及平板电脑的学生越来越多改善所有学生的学习体验增加学校在教育领域的竞争力可无线网络在运行视频课件的时候经常会出现马赛克、语音不匹配等问题大量无线终端的视频接入,对有线网络的带宽冲击很大,思科的解决方案,思科视频流就绪技术是思科统一无线网络一组新的系统级的特性,它可提供稳定而一致的视频体验质量通过AP实现转单播功能,使得无线客户端视频传输速率更高同时降低了丢包率通过AP和控制器之间运行组播协议,降低了视频流量对有线网络带宽的冲击,高清视频的需求,视频流就绪(VideoStream)技术,思
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