如今,全球移动化、社交化消费需求正以极高的速度在影响人类生活,各类大型活动层出不穷,花样多多,无论是企业的年会,还是品牌发布会,或者动漫展等等,现场都可能超过200人,甚至上千人,那么就需要一个大型场馆来开展这些活动。但想要办好一个活动,除了要布置好场馆之外,解决无线wifi上网问题。
一、网络除了空口侧,只有成本问题
现在WLAN组网可以达到很大规模,浙大有2万AP,运营商在上海有20万台AP。所以AP数量、管理、维护不存在太大的难点,无非就多拉网线,多装交换机,多部署AC,多安排维护人员,然后就是成本的衡量了。万人级的活动不频繁,装的设备多数时间是空闲的,不建议建这样的WIFI网络。
如果钱多又想打造个品牌,但是WIFI技术的空口原理就成瓶颈了。
二、空口是道无法逾越的鸿沟
大型场馆、万人级别,看来大量用户聚集环境又开阔的情况(体育馆的观众席、招聘会这样的展览馆)是逃不掉了。难点就在这里。前面几位回答没考虑到WLANC的空口原理CSMA/CA带来的问题。
1、802.11的空口原理
(1)CSMA/CA
CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance,带冲突避免的载波监听多路访问)是802.11规定的信道共享使用的机制。
其工作流程为:AP/STA发送数据前,监听媒体状态,一段时间内没有人使用媒体,再等待一段随机的时间(contention window,竞争窗口,也称退避窗口)后依信道然空闲,才送出数据。由于每台设备采用的随机时间不同,所以可以减少冲突的机会(这也是CSMA/CA和CSMA/CD的区别)。
所以在AP和STA多的时候,大家就听载波吧,好不容易空闲了,随机时间最小的那台设备,恭喜你,你可以发送一个帧了。其他设备在等待了随机时间后发现信道已经被被人抢先一步占用了,他会把退避窗口延长以进一步回避冲突。所以在高压力的网络下,WIFI网络的吞吐量是很低的。(Tips:现在市面上有速率能达到300Mb/s、450Mb/s的无线路由器,但这只是网卡和AP的协商速率。由于CSMA的机制,网络的吞吐量只能达到协商速率的50%左右,而且是无干扰单STA时,如果有两台STA,两台STA的吞吐量加起来比单STA的还低,STA越多,网络能支撑的吞吐量越低。)
如果觉得CSMA/CA已经很好的规范了信道竞争的秩序,但是还有其他因素使信道竞争的秩序变得混乱。请看隐藏站点问题。
(2)隐藏站点
隐藏站点简单说来说,有AP、STA1、STA2 ,STA1和STA2由于距离或者阻隔的原因无法感知彼此,假如STA1正在占用信道,STA2要向AP发送帧,侦听载波,信道空闲,等个随机时间还是空闲,发送,对于AP来说此时发生了冲突,STA1和STA2的帧都要丢弃。对此802.11引入了RTS/CTS机制。但是RTS/CTS机制只能解决同一AP下的隐藏站点问题,而多AP时隐藏站点问题就无法避免了。
(3)数据包的发送操作
WIFI网络无论是AP还是STA发送一个数据包都要经历RTS-->CTS-->DATA-->ACK4个报文的交互过程,其中任何一个报文丢失,整个发送操作都要重来。
2、以体育场为例
体育场的组委会办公区、媒体工作区、运动员休息室这类办公室型的区域的WIFI网络建设没太大难点,毕竟人数有限,有信号阻隔。AP该接室内分布系统接室内分布系统,该放装的放装,该放几个放几个(不推荐一个房间AP多于6台),合理设备AP发射功率和信道。
但是万人级的WIFI网络不只覆盖以上区域,怎么能少了观众席呢。
观众席,用户密集,空间开放。空间开放,虽然给施工带来了方便,但是信号传播距离无法限制。放定向天线,信号都打到体育场对面了,放全向天线,信号覆盖上百个用户了。
解决的方法可以是:
(1)使用定向天线,天线安装在走道栏杆上,波瓣对向观众席;天线隔10列座位装一面;一台AP带一面天线;如下图。
(2)降低AP发射功率,根据测试结果调天线朝向,严格控制AP的覆盖范围,做到主AP信道强度达到-65dBm,同频AP的信道强度小于-85dBm。
以上是我的想法,未经实践,第二步是很耗功夫,到底能不能做到要求,我认为做不到。。。即使AP的信号控制了,STA的信号却无法控制。
网络实际运行的时候,将会是设备苦等信道空闲,好不容易能占用信道了,又容易与同频信号冲突,RTS/CTS/DATA/ACK中任何一个帧丢失,数据报文都要重传。网络吞吐量极低,几乎不可用。
三、不严谨的802.11协议
802.11协议规定了WLAN的框架,但是一些影响设备运行操作的内容留给设备厂家自己把握。例如:STA发起关联请求时,802.11未规范如何判断是否允许关联;空口监听信道,同频信号强度低于多少算是信道空闲;不同SNR下的工作表现如何;以何种方式评估信号质量,何种程度的信号质量使用使用怎样的发送速率;何种程度的信号质量该让终端漫游或是断开连接。正是这些厂家自己把握的内容和设备能力的差异在复杂WLAN网络环境会成为不稳定因素,影响难以估计也不容乐观。
四、渣一般的校园WIFI网
2009年三大运营商开始全国范围的大规模建设WLAN网络。其中一大热点就是高校。网络建成后,接到的投诉不断,用户的感受也不好。曾亲自感受过,一个AP就关联了3个用户,带宽测试不到2Mb。对此厂家也没给出有效的解决方法。见:浅谈复杂环境下的WLAN干扰分析及优化思路
五、总结
WIFI技术的空口原理简单,正是他比3G网络便宜(建设成本和资费),速率还比3G网络快的原因。这也限制了WIFI网络的规模。WIFI网络的系统容量不是1台AP能承载多数用户,而是一个信道能承载多少用户。
讲述802.11底层原理的资料不多,应用者不会接触这么底层的细节,搞研发的清楚,但是为了卖产品,都会回避这一缺陷。本人是保障了一次失败的展会后才去专研这个问题的(9台AP都接入了40个用户,网络就崩溃了,无线ping丢包60%,但AP有线口的流量只有10+KB/s)。
以上就是为大家介绍的所有内容,希望对大家有所帮助。
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来源:知乎