WLAN无线局域网测试与分析实验设计

陈杰 欧冬秀

摘要：介绍了基于实际运营的校园无线局域网测试与分析实验的实验流程及主要内容，并对实验过程中需要关注的问题进行了说明。实验通过实地勘察、测试与分析，发现无线局域网实际运用中的问题并提出优化方案，可锻炼学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生的工程素养。

关键词：无线局域网；无线AP；无线漫游；同邻频干扰；宽带业务

中图分类号：TP393.17 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）01-0254-04

一、引言

无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）是计算机网络和无线通信技术相结合的产物。与有线网络相比，无线局域网具有灵活性强、扩展能力好、部署成本较低、安装简单等优势。随着移动终端产品的不断丰富，无线网络技术的日渐成熟和不断普及，越来越多的高校开始在校园中构建和铺设无线网络。

借助校园无线局域网，开展无线局域网测试与分析实验，能够综合考察和锻炼学生分析问题、运用知识解决问题的能力，使学生对所学课程有直观的认识及深入的了解，提高专业素质，锻炼动手能力，有利于把学生培养成符合社会需求的综合型、应用型技术人才。

二、实验工具

本实验所用测试工具是上海图智通讯科技有限公司的东方龙专业智能测试系统。该工具提供了针对无线局域网的场强及信噪比检测、信号覆盖室内外路测、接入认证测试、无线局域网宽带业务测试、频谱干扰分析、协议分析及故障诊断等功能。

三、实验环境

无线局域网实验环境决定了实验质量和实验效果。为了培养学生实验兴趣和独立思考、分析的能力，考查学生对无线局域网规划、勘察、设计与组网的方法的掌握程度，实验环境定为实际运营的校园无线局域网。图1为典型校园无线局域网结构示意图。如图1所示，无线AP连接至现有有线网络的接入交换机，无线终端通过无线AP接入校园有线网络，在核心网络经过登记、认证、授权等流程后实现接入上网。

实验要求学生在校园内有WLAN信号覆盖的食堂、学院、教室、图书馆、宿舍等建筑物内及商业街、道路等室外场所开展实验测试工作。对于选择建筑物内测试的，测试点位选择尽可能覆盖所选区域的所有房间和墙壁角落。

四、实验流程要求

针对实际运营的校园无线局域网，实验的流程设计如下：（1）要求学生了解校园无线局域结构及组网模式。（2）了解所选区域测试点的覆盖情况，天线的分布情况以及建筑的地形，这是测试前必须做的准备工作。（3）学会测试工具的使用，参见测试软件的使用文档。（4）了解当前的覆盖及网络情况，计划覆盖范围与实际覆盖效果进行对比，看是否达到预期目标。当测试过程中出现异常情况或与预期目标相差甚远时，保存测试数据和了解现场环境，分析出现问题的原因。（5）测试完成后，根据现场测试情况及数据，撰写测试、分析报告，要求描述该点当前的网络状况、出现的问题点、原因及解决方案。（6）测试、分析报告及优化方案要求逻辑结构规范、合理。完成后检查报告，有不妥当之处及时改正。

五、实验内容及指标

无线局域网实验内容广泛，涉及通信、网络、信息安全等专业知识和应用。根据实验工具，WLAN无线局域网实验测试分析的选项包括：覆盖信号场强、信噪比、PING丢包率、PING时延、AP关联成功率、AP间切换成功率、同AP下用户隔离度、Portal页面弹出时延、网页访问首页刷新时延、WEB认证接入成功率、WEB认证接入时延、单AP用户容量、同频干扰、邻频干扰。

本实验内容重点关注无线局域网无线信号的场强、信噪比、同邻频干扰及网络用户漫游及宽带业务应用，实验内容可与无线网络建设过程中的勘察、规划、设计及优化等工作有效结合起来，充分体现实验的工程实践特性。

1.无线覆盖信号强度。信号强度、噪声强度、信噪比是无线局域网测试中最重要的指标。信号强度的测试是验证信号衰减的状态，该参数是無线网络质量的基本参数，信号强度据决定了无线局域网站点能否上网连通以及接收能力和传输速率的大小。

由于无线局域网使用的是公共频道，在这些频道中还有其他通信或工业设备，例如微波炉、手提电话、2.4G/5.8G微波传输设施都会给无线局域网造成噪声，对传输造成干扰；另外，无线信号的传播还受无线AP发射功率、障碍物阻挡屏蔽等因素的影响。因此，在测试过程中除了记录数据，还要观察无线AP周边传输环境，并结合频谱图辨识干扰源，比较无干扰和有干扰的环境下用户关联上网的不同体验。

本实验项测试点的选取应均匀分布，能够反映该区域的覆盖情况。要求学生记录所选区域的AP输出的无线信号强度、信噪比等参数以及无线信号频谱图。图2、图3为测试工具提供的场强扫描测试和场强信噪比检测应用界面。

为了获得复杂环境下的信号场强覆盖整体效果图，实验要求学生进行测试区域的信号覆盖打点测试。通过工具所提供的建模绘图功能，绘制出所测区域的平面图形，按照测试行进路线进行信号覆盖打点测试。信号场强打点测试如图4所示。

2.漫游测试。无线局域网络环境存在多个无线AP，无线用户可以在整个无线网覆盖区内移动，移动终端的无线网卡能够自动发现附近信号强度最大的无线AP，并通过这个AP收发数据，保持不间断的网络连接，这就称为无线漫游。无缝切换漫游是无线网络的重要性能指标，如果漫游中断则会造成无线网络连接的中断，影响网络业务应用。在进行该项测试时，测试终端通过认证接入网络，测试终端由目前接入AP的覆盖范围移动至相邻AP的覆盖范围以后，一直进行的PING本地网关应仍然成功，测试应包含所选区域所有相邻AP。记录测试结果，分析实现漫游所需要的重叠区域信号强度及AP分布是否合理。通过漫游测试，了解无线局域网的漫游机制及漫游对无线AP覆盖的要求。

3.同邻频干扰测试。同频干扰是指两个工作在相同频率上的WLAN设备之间的相互干扰，邻频干扰是指相邻或相近的频道的信号之间的相互干扰。测试过程中，需要明确某个AP覆盖区域，并在AP覆盖区边缘选取测试点。对于多个无线AP同时使用的信道，进行单信道测试，查看是否有同频干扰。观察是否有无线AP工作在相邻信道上，查看是否有邻频干扰。实验过程中除了记录同邻频干扰测试数据外，还应关注在干扰的情况下，用户能否正常关联网络及关联后的下载速率，最后分析得出同频干扰对用户速率影响的规律参考值。

4.宽带业务测试。宽带业务测试数据是网络服务质量的重要指标。宽带业务测试主要包括无线流媒体测试、网站访问测试、Email收发测试、语音对话及FTP上下行速率测试等。在进行宽带业务测试前，要求学生了解、分析校园内教学区、办公区、宿舍区、图书馆等不同区域、在不同时间段用户的数量分布及业务应用的特征，因为这些因素将决定网络的无线AP数量和带宽。比如某教学区域需要满足几十名学生同时点播多媒体课件，无线AP的实际负载可能会加重，影响网络应用，这时就需要考虑增加AP的数量来减轻AP的负载，改善宽带业务的服务质量。而了解不同区域用户在无线局域网上运行的主要业务应用，主要是为了分析网络的带宽是否满足业务应用：如宿舍区域学生通常喜欢上网聊天、视频、网络游戏和语音对话等，则对带宽要求较高；办公区域则是连接到校园办公系统、收发电子邮件和处理各类业务，对带宽要求较低。

实验过程中，要求在不同时间段的同一测试点位上，用测试系统调用不同的宽带业务系统，记录其下载速率，并分析用户数、不同功能区域、不同业务应用与下载速率之间的关系。

5.实验关键指标参考。实验过程中，各测试项的关键指标如表1所示，作为学生实验分析的依据。

六、结语

借助实际运营的校园无线局域网，让学生进行实地勘察、测试与分析，发现网络实际运用中的问题，并提出网络优化方案，可使学生深入了解无线局域网原理和技术，也能增强学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生的工程素养。

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