无线网络的基础及优化方案

Posted 2020-08-16

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了无线网络的基础及优化方案相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

一、理论基础

注：关于射频等通信技术，本人不是太了解，相关总结如下，如有不当，欢迎指正。

①无线网络信号的本质是电磁波，电磁波的传播速率等于频率与波长的乘积，而这个乘积实际上是一个固定值，就是光速，换句话说电磁波的频率越高，波长就越短，因此5GHz信号的波长显然要比2.4GHz信号的要短，而波长越短的电磁波穿透力就越强。（2.4G波长≈12.5cm 5G波长≈6cm）

②因为波源的震动频率不同，所以会有不同频率的电磁波。

③有关电磁波的频率与穿透力的关系。理论上，频率越高,穿透力越强，所以5g比2.4g在穿墙上来说，应该是5g信号更强一些。那为什么现实中又说2.4g信号比5g信号的穿透力要好呢，原因总结有两点：

1)电磁波的衍射散射问题，电磁波有绕过障碍物继续向前传播的能力，波长越长，能绕过障碍物的限度就可以越大。对于2.4GHz和5GHz频段的电磁波来说，其主要传播方式是直线传播，在碰到障碍物时会产生穿透、反射、衍射等多种现象，其中穿透是主要现象，只有小部分的信号会发生反射和衍射。然而电磁波信号在穿透障碍物时会损失大量的能量，有时候尚未穿透障碍物，能量就已经消耗殆尽，结果接收端收到的是通过反射和衍射而来信号，简单来说就是绕过了障碍物的信号。5GHz频段的电磁波比2.4GHz频段电磁波有更强的穿透力，但相比之下反射和衍射的能力就不如后者了。当两种频段的电磁波在碰到障碍物的时候，5GHz信号几乎全部能量都会用在穿透上，而2.4GHz信号则有部分会产生反射和衍射，绕过了障碍物继续传播。因此5GHz信号虽然选择了路程最短的传输路径，但是在传输过程中的会有很大的能量损失，2.4GHz信号走得路径会更长一些，但是保留下来的能量却更多，在我们看来就是信号强度更强了。因此我们不应该说“2.4GHz信号穿墙能力比5GHz信号更强”，应该说“2.4GHz信号绕墙能力比5GHz信号更强” 。

2)能量问题，高频率的电磁波相比于低频率电磁波能量衰减更快一些。

③数据传输可能会随机选择信道内的某一个空闲频率来数据传送（是不是并发，所以带宽越大，速率越高？）。

④具有相同频率，振动方向相同，相位差恒定的两列波互相叠加才会产生干涉现象。所以现实中相同频率的电磁波在空气中传播也不会产生干扰。干扰只会发生在设备端。当设备（AP）收到一个它所在信道频率的电磁波时，它就会认为该频率被占用，无法再使用该频率发送接收数据。所以处于同信道的设备之间会有信道干扰。

⑤WLAN协议认为，低速率发送报文时携带的信息要比高速率少，所以发送成功的概率就会高。所以当无线客户端的信号强度比较低时，数据报文的发送通常会使用较低的物理速率发送，这样会使得整个WLAN网络的性能下降。AP发送的控制报文、管理报文等广播报文默认也是使用最低速率进行发送。（默认为1Mpps发送）。一个报文如果使用低速率发送，那么它占用信道频率的时间也就会越久。

⑤AP是一直在广播发送Beacon报文的，即使关闭了SSID广播，这个报文也是在发送的，只是在发送的Beacon报文中不会再有SSID的相关参数。设备默认的发送频率为100ms。

⑥不同的SSID最好属于不同的vlan网段（肯定是在使用相同信道的前提下），这样可以避免本SSID发送的广播被同网VLAN中的SSID信号，收到并进行处理（因为每个接入服务SSID都会发送自己的管理报文），占用AP资源。 //这个不知道理解的对不对。。

⑦相同的无线VLAN

信道及带宽

2.4GHZ信道及带宽

技术分享

信道中心频率（MHz）信道低端/高端频率

1 2412 2401/2423

2 2417 2406/2428

3 2422 2411/2433

4 2427 2416/2438

5 2432 2421/2443

6 2437 2426/2448

7 2442 2431/2453

8 2447 2426/2448

9 2452 2441/2463

10 2457 2446/2468

11 2462 2451/2473

12 2467 2456/2478

13 2472 2461/2483

1）IEEE 802.11b/g标准工作在2.4G频段，频率范围为2.400—2.4835GHz，共83.5M带宽

2）划分为14个子信道

     3）每个子信道宽度为22MHz
     4）相邻信道的中心频点间隔5MHz
     5）相邻的多个信道存在频率重叠(如1信道与2、3、4、5信道有频率重叠)
     6）整个频段内只有3个（1、6、11）互不干扰信道。（不干扰信道之间有2MHZ的隔离带宽，类似于高速公路上的安全隔离带）。

5GHZ信道及带宽

Channel Spectrum Width(信道带宽): 40MHZ

42-5210MHZ 5.21GHz

50-5250MHZ 5.25GHz

58-5290MHZ 5.29GHz

152-5760MHZ 5.76GHz

160-5800MHZ 5.8GHz

Channel Spectrum Width(信道带宽): 20MHZ
36-5180MHZ 5.18GHz DFS

40-5200MHZ 5.2GHz DFS

44-5220MHZ 5.22GHz DFS

48-5240MHZ 5.24GHz DFS

52-5260MHZ 5.26GHz DFS

56-5280MHZ 5.28GHz DFS

60-5300MHZ 5.3GHz DFS

64-5320MHZ 5.32GHz DFS

149-5745MHZ 5.745GHz

153-5765MHZ 5.765GHz

157-5785MHZ 5.785GHz

161-5805MHZ 5.805GHz

165-5825MHZ 5.825GHz

注：

1）5G信道的单信道带宽频率范围在网上没有找到，不过可以从核心频率看出5GHz的信道之间不存在重叠的情况。

2）标有DFS的信道具有动态频率选择功能，由于5GHz频段与军事雷达频段重合，5.15～5.35GHz和5.47～5.725GHz是全球雷达系统的工作频段。具备DFS功能的设备，如果能监测到雷达脉冲，则当前工作频率上的数据传输会被中止，并且寻找其它"空"频率进行重新传输。放弃使用的频率在随后的30分钟内不再使用，这些动作都是由设备自动完成，使用者一般情况下不会注意到的。

二、优化实施

最近公司同事一直有人在反映无线不好用，掉线、闪断、连接后无法访问互联网等问题频出。所以有以下的优化过程，优化完成后大体上已经解决问题，已经很少有人反映无线问题了。（本人感觉主要还是信道问题，最好还是手动的进行信道的规划）

公司的无线网络是由老款的思科胖AP以及新购置的华三AP/AC混合部署的。其中老思科AP只支持2.4G天线，新华三AP支持2.4g及5g天线。

1. 思科胖AP优化

因为思科AP只支持2.4g信道，所以我将这些ap都安装在了公司的边缘，基本上人员较少的区域。并且根据实际测试将信道等一些参数进行手工指定。

无线终端连接到AP成功后，提示日志信息：

*Apr 9 16:36:54.316: %DOT11-6-ASSOC: Interface Dot11Radio0, Station f49f.f34a.0e4d Associated KEY_MGMT[WPAv2 PSK]

终端主动断开连接或者关闭wifi后，提示日志信息：

*Apr 9 16:36:19.402: %DOT11-6-DISASSOC: Interface Dot11Radio0, Deauthenticating Station f49f.f34a.0e4d Reason: Sending station has left the BSS

终端漫游离开AP范围后，提示日志信息：

*Apr 9 16:25:42.607: %DOT11-4-MAXRETRIES: Packet to client f49f.f34a.0e4d reached max retries, removing the client

*Apr 9 16:25:42.607: %DOT11-6-DISASSOC: Interface Dot11Radio0, Deauthenticating Station f49f.f34a.0e4d Reason: Previous authentication no longer valid

*Apr 9 16:25:42.624: %DOT11-4-MAXRETRIES: Packet to client f49f.f34a.0e4d reached max retries, removing the client

注：

Packet to client f49f.f34a.0e4d reached max retries, removing the client说明：由于客户端未回复AP发出的最大保持连接消息，所以AP解除了与此客户端的关联。这种情况的原因可能是：①终端正常漫游离开。②存在不良RF。为了避免这个问题的发生，并启用客户端以防止断开连接。使用命令：packet retries 128 drop-packet 参数范围（1-128），默认值为32。

Previous authentication no longer valid说明：这个Previous authentication no longer valid 是最讨厌的一条日志了，一是因为跟这个日志挂上钩的客户端就会出现连接不稳定，在几个AP之间相互乱跳，二是因为关于它的说法众说纷纭，其中最经常提到的解决办法就是 ① 无线接口下“no dot11 extension aironet” 刚刚说的禁用掉思科的这个feature来提高Apple设备稳定性的办法之一来源 https://supportforums.cisco.com/discussion/10073326/aironet-1240ag-error-previous-authentication-no-longer-valid-help ，同样也被大家拿来应对刚刚上面这个日志。② 还有资料显示提高WPA握手超时时间阈值也可以缓解，所以全局配置里有这一条 “dot11 wpa handshake timeout 2000”，来源http://www.kevintaber.com/2013/02/02/cisco-1140-error-previous-authentication-no-longer-valid/ 。总之这俩我都用上了，到目前还是会有这个讨厌的日志报出来，但是数量和频率已经大大降低了。