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海关类仓储环境下的无线网络优化

2015-12-16
       海关场景鸟瞰图

      绝大多数海关类仓储整体如上图,相比其他的场景,海关仓储类场景无线网络覆盖部署更为复杂,主要体现在以下几方面:
       1、海关类仓储场景面积更大,且有室内业务办公和室外集中箱堆放处的区别;
       2、
海关类仓储场景堆放的集中箱高低不定,且集中箱高低位置随时在变动;
       3、移动物的干扰,海关仓储中经常有集装箱车穿梭进出;
       4、
海关业务系统对无线网络要求较高,不能出现数据丢包或大于50ms的延迟;
一、使用常规无线部署方案后可能出现的问题
       1、由于场地原因,
室外天线通常安装到较高的位置,导致室外天线存在接收多个无线AP的信号的情况,干扰室外天线的正常工作;
       2、由于场地原因,在宽敞的位置无线信号很好,一旦走到集装箱等货物堆放处,信号衰减和数据延迟及丢包情况较严重;
       3、无线信号一旦到集装箱内部,集装箱外部的铁质材料会对无线信号产生屏蔽的功能。
二、综合上述复杂情况,信锐技术技术支持团队决定对海关仓储类场景进行现场数据采集,以改善此类场景的无线信号覆盖效果。主要采集的参数包括:无线参数、系统告警日志和客户使用反馈信息等。

1、无线参数
       在海关仓储开阔区域和集装箱背后以及三角堆头等有问题的地方进行Fluke AirMagnet Surveyor或inSSIDer的测试,收集参数,包括所有AP的IP、MAC、位置分布、系统版本、功率、信号强度、信道利用率、误码率、重传率配置、频点分布等。

无线网络信道图

2、系统告警日志及使用反馈
       无线网络系统运行状态、安全状态、AP运行状态、用户上网行为等的众多事件的详细日志监测和统计信息都有详细记录,从相关日志解读中快速方便的查找和分析如漫游、流氓AP等问题。

系统安全状态图

三、综合以上参数情况,信锐技术进行针对性优化,其优化方向如下: 
1、无线AP功率调整
       在无线网络系统中,提高接收端的接收灵敏度与提高发射端的发射功率同等重要,但由于当下查验所用的设备还没有支持802.11n网络,基本都是802.11b/g设备,想要终端网络稳定,虽然提高发射端的AP功率可以很好改善无线体验,但是AP的功率并不是越大越好的,功率大覆盖面广干扰就会增大,另外在Wi-Fi网络中存在最大接收电平,指标为-20dB, 是指当接收到的功率小于此值时,链路丢包少于90%,因此以1dBm粒度进行调整时,功率下限不建议低于13dBm。

无线AP功率调整截图

       在无线漫游模式中,只有当无线终端与一个新的或以前连接的AP进行重新连接时,漫游才算成功,为确保以全向的基于发射区的拓扑方法来实现快速无缝的切换,使得无线终端能够在任一方向移动,并且以2个漫游AP为最佳,那么邻区AP间功率差值需存在5-10dBm的梯度,针对单个AP的发射功率调整,且邻区AP间无线信号重叠需要大于25%。
2、
无线AP信道频点规划
       我国现已放开使用的2.4G信道有1-13,5G信道有36、 40、44、48、52、56、60、64、149、153、157、161、 165,因此在查验区全局范围内可以使用1、6、11或149、153、157等信道进行蜂窝状覆盖,有效的避免相邻AP产生的同频干扰,如图。

蜂窝式无线覆盖图

       在查验区,存在室外AP信号和远处仓库辐射出来的少量室内AP信号,因此室外AP相邻频点的隔离度要大于35dB,室内相邻AP设定相同频点时,间隔须在25米以上,相邻AP设定相邻频点时,AP间隔要在16米以上, AP设定相隔频点时,间隔要在12米以上。
       然而在海关里边还存在着一些多年前的老设备,表现为一直连不上网络或者连上后时常卡顿乃至死机,信锐技术对这些低配置的STA终端使用2.4G频段进行特定区域覆盖,对部分因协商速率低导致频繁掉线或连接不上的的老STA终端,使用802.11b协议连接绑定。针对高配置STA终端(指那些支持802.11n的设备),根据实际使用场景,也进行不同的优化。
       此外,由于查验区偏僻,无线环境信道占用少,因此在广场上可以进行3个AP为一组的绑定,使用固定的一到两个信道,组与组之间信道隔开,一方面节省无线信道资源,另一方面也便于无线终端在移动过程中快速发现下一跳AP,期间甚至无需Probe,只需根据收到的Beacon即可完成连接切换。

无线AP部署示意图

3、室外无线系统
       集装箱三角堆头区域,定向天线环境下是需要调高天线的高度、调整下倾角来使信号辐射近三角区域,注意调整倾角的幅度不要太大,一般不要超过3-5°,全向天线环境下也是增高天线安装高度,但要注意避免天线天线高度带来的死角。此外使用的天线增益不宜很高,天线的增益并不是越大越好,增益越大表示对信号的汇聚程度越高,覆盖角度也就越小。

海关场景无线信号覆盖示意图

4、调整加密方式与WDS
      802.11n标准不支持以WEP加密单播密码的高吞吐率,因此如果用户选择了WEP加密方式或WPA-PSK/WPA2-PSK加密方式的TKIP算法,无线传输速率将会自动降至802.11g水平,即客户端设备的Wi-Fi数据传输速率不会超过54Mbps,毕竟无线加密对无线传输速率的影响仅有15%左右,就是说STA需很小的性能损失就能获得比较安全的无线网络,因此对于802.11n的STA,要选择WPA-PSK/WPA2-PSK AES算法加密,对于802.11b/g的STA,要至少选择WEP无线加密,否则无线传输速率将会自动降低。
       最后对于查验区广场上的那些个临时用来办公的集装箱,由于箱子四周全部为厚铁材质,使用WDS无线桥接可以很好解决这类问题,使用一级AP桥接,并且此时桥接AP功率固定在13dBm防止对外边环境造成干扰,箱子里办公网络延迟可以由原来的2000ms降至30ms,改善明显。

海关场景无线桥接示意图
 
参考信息:景区无线网络覆盖解决方案
                 商场无线网络覆盖解决方案
                 酒店无线网络覆盖解决方案
                 企业无线网络覆盖解决方案
                 政府无线网络覆盖解决方案
                 银行无线网络覆盖解决方案
                 学校无线网络覆盖解决方案
                 医院无线网络覆盖解决方案