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H3C全网最强无线调优案例,没有之一!调优不止涉及信道/功率,还有...

【背景介绍】

某股份公司是一家主营共享充电宝、线上线下电器销售的一体化零售商,在深圳万达商场设有一家直营门店,现场使用某C的AC+AP组建无线网络供无线终端上网。现场还有一些分布在各处的2.4G票机需要接入网络,工作人员手持PDA在下订单后会控制小票机打印出小票。
基本AP布点如下:

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其中:

  • AP设备共9台,手机、笔记本、PDA支持5G,而小票机仅支持2.4G无线,

  • 2G信道按照1-6-11隔离规划,并做AP功率自适应调优,减小干扰;

  • 现场共发射了5个SSID,均绑定所有AP设备的2.4G和5G射频。


【问题描述】

2.4G接入的小票机、手机延时非常高,有线PC ping该设备频繁丢包、延时高达1000ms以上,对比5G无线使用无太大问题。该问题直接导致客户那边无法正常下订单、打印小票,业务无法正常进行。

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PS:这个是典型的无线调优案例,并且需要针对2.4G无线进行调优。


【分析思路】

  1. RSSI信号弱:小票机所处位置信号差,可能存在距离过远和障碍衰减;

  2. 无线信道利用率高,可能原因有:

    1. 网络中广播/组播泛洪占用了无线信道资源

    2. 正常使用中,客观环境造成的邻频/同频干扰造成信道资源吃紧

按照上述思路我们依次分析排查。


【排障分析】

第一步:确认问题现象

我们将PC接入有线网络长ping小票机,可以看到其响应时延高达1000ms并伴随丢包。问题现象存在,下一步确认2.4G小票机的信号强度。

第二步:确认小票机RSSI

在小票机页面上能看到其信号强度为“满格”:

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在AC上看到该STA的RSSI也是非常好,下一步需要确认小票机所处2.4G信道的利用率情况。

第三步:确认无线AP 2.4G信道利用率

吐槽一下:某C的AC上不能直接显示各个AP的信道利用率,需要telnet登录该AP才行,相当麻烦。继续吧,telnet到小票机所在AP后,通过下述命令:







display ar5drv 'radio'  channelbusy
命令注释:> radio表示射频接口号> 单频AP则只有一个射频口> 双频AP则1表示5G射频,2表示2.4G射频。

本例是双频AP,信道率显示如下:

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  • CtlBusy高于60时,则表示该射频繁忙

  • TXbusy AP接收方向的繁忙程度

  • RXbuys AP发送方向的繁忙程度

  • EXTBUSY 一般是指能明确发现的非wlan干扰。

从上述打印可以看到小票机所在AP的射频为6信道,总利用率已经打到了90%以上,完全不可用,并且可以看到AP TX和RX均是处于繁忙状态,且无明确非WIFI干扰。同时我们另外同步测试了现场的1信道和11信道工作的AP,结果类似,信道也相当繁忙完全不好使。

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于此,基本能推出1个结论:该环境的无线空间中,1-6-11信道资源已经占满,从log能看出TX和RX方向均处于繁忙区间,并能排除非明确的非WLAN干扰(ExtBusy=0),2.4G体验差是由于门店内所有存在的无线设备共同竞争导致的。


但是我们还得思考:是什么原因导致信道利用率高?

一般有2个情况:

  • 根因1:内网的广播流量会转出到2.4G无线过大,占用了信道资源;

  • 根因2:2.4G的Beacon(信标)广播过于频繁占用了无线信道资源。

接下来就是深度分析是否存在这两个问题。


【深度分析】

确认根因1:内网的广播流量会转出到2.4G无线,占用了信道资源

现场的网络简单没有划分VLAN,所以直接将PC接入有线交换机上空口抓包去确认内网广播量:

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从抓包结果来看,内网广播流量峰值约200Kbps,而AP 2.4G的默认广播发送速率为1Mbps,所以判断内网的广播流量对无线信道的占用约20%。
确认根因2:2.4G的Beacon(信标)广播过于频繁占用了无线信道资源

前面说到现场设置了5个SSID均绑定了所有AP的双频,也就是说,每一台AP的2.4G射频会发射5个SSID信号,五种不同的Beacon广播。即SSID1、SSID2....SSID5,接下来我们做个计算:

每个AP的2.4G射频对于每个SSID都会定时发送Beacon广播,每个Beacon帧大小约250字节,默认发送间隔为100ms,那么1个2.4G射频绑定1个SSID发出的Beacon帧对信道的利用率就约为:

250Bytes×8÷0.1s÷1Mbps×100%≈2%。

所以基于现场的AP数量和SSID数量,进一步计算如下:

  • 现场处于1信道的AP有3个,分别发射5个SSID信号,所以1信道Beacon占用率最高达:3×5×2%=30%

  • 现场处于6信道的AP有3个,分别发射5个SSID信号,所以6信道Beacon占用率最高达:3×5×2%=30%

  • 现场处于11信道的AP有3个,分别发射5个SSID信号,所以11信道Beacon占用率最高达:3×5×2%=30%

当然同一个位置不会搜到所有的AP信号,所以在某个物理位置上假设6信道仅能搜到2个AP,这两个AP也分别发射5个SSID信号,那么其信道率占用实际会在:2×5×2%=20%左右,也是相当高了。

综上总结:

  1. 商场门店的2.4G无线体验差的原因是因为1-6-11信道利用率都很高;
  2. 造成信道利用率高的原因不是非WLAN干扰,而是内网广播流量+beacon帧通知占用,其中:
    • 内网广播量可达200Kbps,在AP默认以1Mbps广播发送速率下的无线信道占用越20%;
    • 每个AP的2.4G射频均会发射5个SSID(即五种不同的beacon),默认情况下250字节的beacon帧以100ms发送,通过计算,1、6、11信道光是beacon广播就已消耗了20%~30%的信道资源。

所以在这个现场,广播流量+beacon广播占用AP信道资源就达到40%~50%,意味着还没怎么用信道资源就已经消耗的差不多了!!

PS:上述计算是基于无线CSMA/CA的标准通信,半双工通信机制,可通过速率百分比去计算无线信道利用率,是相对标准可观的计算方法,至于细节原理我不过多陈述,有兴趣的可以与我探讨。


【解决方案】

解决广播量对信道占用:

在接入交换机上做广播抑制,比如限制其为50Kbps,AP默认1Mbps发送速率下对信道占用可减小到为5%;

解决Beacon帧损耗对信道的占用:

通过上述分析我们知道:SSID开的太多(beacon帧种类多)会占用信道,Beacon帧发送速率快也会占用信道。所以我们将这2个指标修改即可:

  1. 将原有2.4G射频下的5个SSID,减少为只开2个;

  2. 将原有Beacon帧发送速率以100ms变更为200ms。

    H3C全网最强无线调优案例,没有之一!调优不止涉及信道/功率,还有...

通过修改,以6信道为例最大信道占用率为:

    • 1个AP单SSID信道占用:250Bytes×8÷0.2s÷1Mbps×100%=1%

    • 现场工作在6信道的AP有3个,各发射2个SSID,所以6信道占用最大为:3×2×1%=6%


优化后,未通信情况下的内网广播+Beacon帧无线信道占用由原来的40%~60%骤降到10%以下!

H3C全网最强无线调优案例,没有之一!调优不止涉及信道/功率,还有...

通过本次调优,2.4G无线网络体验也就都上来了,小票机接入无线网络均能正常通信使用~上述调优方法同样适用于5G频段,不同场景可以做不同的调优方案。


关键字:Beacon帧信标速率、无线广播速率、SSID数量


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