中國移動(dòng)-WLAN抓包案例分析

1、北京惠捷朗科技有限公司2011.3WLANWLAN技術(shù)交流技術(shù)交流本文由本文由http:/http:/ 我要我要2 2影視網(wǎng)整理發(fā)布影視網(wǎng)整理發(fā)布.802.11標(biāo)準(zhǔn)演變Mesh 擴(kuò)展擴(kuò)展QoS 擴(kuò)展擴(kuò)展安全擴(kuò)展安全擴(kuò)展 射頻管理射頻管理更高的速率更高的速率基于基于802.11的標(biāo)準(zhǔn)演化的標(biāo)準(zhǔn)演化.基于CAPWAP的WLAN運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)WLAN MAC：Split MAC、Local MAC數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)：集中轉(zhuǎn)發(fā)、本地轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)：集中轉(zhuǎn)發(fā)、本地轉(zhuǎn)發(fā)組網(wǎng)方式：組網(wǎng)方式：2層組網(wǎng)，層組網(wǎng)，3層組網(wǎng)層組網(wǎng)管理和狀態(tài)：協(xié)議預(yù)定義、廠家私有管理和狀態(tài)：協(xié)議預(yù)定義、廠家私有.WLAN相關(guān)新技術(shù)Wi-Fi Dire

2、ctWi-Fi Display 超低功耗Wi-FiWireless protect setup（WPS）Wi-Fi 熱點(diǎn)認(rèn)證計(jì)劃.WLAN空口性能空口性能21WLAN連接管理機(jī)制連接管理機(jī)制WLAN與室分合路與室分合路34WLAN抓包分析案例抓包分析案例.掃描與關(guān)聯(lián) 掃描的過程是識別當(dāng)前空間存在的掃描的過程是識別當(dāng)前空間存在的WLANWLAN無線網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)絡(luò)。 掃描中主要的參數(shù)：掃描中主要的參數(shù)：BSStypeBSStype、DSSIDDSSID、SSIDSSID、掃描方式、信道、掃描方式、信道列表、探測延時(shí)、最大和最小信道時(shí)間列表、探測延時(shí)、最大和最小信道時(shí)間 關(guān)聯(lián)是關(guān)聯(lián)是STASTA和和

3、APAP建立連接的過程建立連接的過程StationAP1AP2被動(dòng)掃描：偵聽被動(dòng)掃描：偵聽BeaconBeacon主動(dòng)掃描：主動(dòng)掃描：Probe requestProbe request連接過程：連接過程： STASTA對對發(fā)發(fā)Probe RequsetProbe RequsetAPAP發(fā)發(fā)Probe response Probe response Sta Sta選擇選擇APAP Station Station 發(fā)發(fā)Association request Association request APAP回應(yīng)回應(yīng)Association ResponesAssociation Respones封包

4、告封包告知知STASTA取得取得AIDAIDReassociationReassociation即即Roaming/Roaming/漫游漫游/ /切換：切換：空口類似于連接過程，但對空口類似于連接過程，但對APAP和和StationStation會(huì)產(chǎn)生一些不同的處理會(huì)產(chǎn)生一些不同的處理BeaconAP3.信道掃描使用廣播使用廣播BSSIDBSSID和空的和空的SSIDSSID發(fā)送發(fā)送Probe requestProbe request。開始一個(gè)開始一個(gè)ProbeProbe的的 Timer Timer如果在最小如果在最小Probe responseProbe response時(shí)間內(nèi)沒有收到時(shí)間內(nèi)

5、沒有收到responseresponse，則切換到下一個(gè)信道，則切換到下一個(gè)信道或者到底最大或者到底最大Probe responseProbe response時(shí)間，處理所有收到的時(shí)間，處理所有收到的responseresponse，然后掃描下一個(gè)，然后掃描下一個(gè)channelchannel后臺(tái)掃描：后臺(tái)掃描：StationStation在關(guān)聯(lián)狀態(tài)中，選擇空閑時(shí)進(jìn)行信道掃描在關(guān)聯(lián)狀態(tài)中，選擇空閑時(shí)進(jìn)行信道掃描客戶端AP1AP2ProbeDIFSP ResponseSIFSACKDIFSP ResponseACKSIFS最小最小Probe response時(shí)間時(shí)間最大最大Probe respon

6、se時(shí)間時(shí)間.漫游p監(jiān)測到和當(dāng)前監(jiān)測到和當(dāng)前APAP的連接質(zhì)量變差，的連接質(zhì)量變差，RSSI/RateRSSI/Ratep掃描可用掃描可用APAP（200ms300ms200ms300ms）p連接到可用連接到可用APAP（10ms200ms10ms200ms）p重新進(jìn)行認(rèn)證（重新進(jìn)行認(rèn)證（802.1x802.1x：10ms10ms，WEBWEB認(rèn)證：秒級）認(rèn)證：秒級）p如果為如果為DHCPDHCP客戶端，則重新獲取客戶端，則重新獲取IPIP地址（地址（500ms500ms）一般的漫游過程一般的漫游過程Scan鑒證關(guān)聯(lián)DHCP認(rèn)證應(yīng)用業(yè)務(wù)恢復(fù)連接狀態(tài)連接狀態(tài)連接狀態(tài)連接狀態(tài)應(yīng)用業(yè)務(wù)恢復(fù)影響漫游的

7、問題影響漫游的問題APStation1. 環(huán)境環(huán)境一般漫游快速漫游后臺(tái)掃描預(yù)認(rèn)證最快漫游重關(guān)聯(lián)應(yīng)用業(yè)務(wù)恢復(fù)Scan斷開斷開斷開斷開斷開斷開.影響關(guān)聯(lián)的主要原因配置匹配問題 AP的模式 配置參數(shù)響應(yīng)超時(shí) 無線干擾 信號弱設(shè)備原因 驅(qū)動(dòng)程序的bug 認(rèn)證程序的bug.WLAN連接管理機(jī)制連接管理機(jī)制12WLAN空口性能空口性能WLAN與室分合路與室分合路34WLAN抓包分析案例抓包分析案例.802.11 PHY和MAC MAC層最主要的功能就是控制傳輸媒體的存取方式,讓上層協(xié)議所送來的數(shù)據(jù)能無誤的經(jīng)由傳輸媒體傳送出去將接收到數(shù)據(jù)解調(diào)譯碼后交給MAC層處理。 MAC層提供額外安全管理工作如驗(yàn)證服務(wù)及

8、WEP加密PHY負(fù)責(zé)將MAC層交付的資料,經(jīng)調(diào)變,編碼處理后傳送出去PHY將接收到數(shù)據(jù)解調(diào)譯碼后交給MAC層處理PHY負(fù)責(zé)實(shí)際的媒體偵測工作并將偵測結(jié)果回報(bào)給MAC層讓MAC層能進(jìn)行媒體訪問控制.天線天線放大器放大器VCO放大器放大器濾波器濾波器混頻器混頻器RX濾波器濾波器LNAAGC調(diào)整調(diào)整放大比率放大比率2.4G降頻降頻基頻輸入基頻輸入放大器放大器VCO放大器放大器天線天線混頻器混頻器濾波器濾波器TXPA升頻升頻Voltage Controlled Oscillator電壓控制輸出頻率電壓控制輸出頻率載波載波發(fā)射功率發(fā)射功率dBm值的參考點(diǎn)為千分之一瓦1mw=0dbm40 dBm 10w3

9、0 dBm 1w20 dBm 100mw10 dBm 10mw 0 dBm 1mw接收靈敏度判斷標(biāo)準(zhǔn)接收靈敏度判斷標(biāo)準(zhǔn)FER-80db最大接收靈敏度：11Mbps -4db鄰頻抑制：間隔25Mhz的信號低于35dbRF鏈路概要.天線switchRFIFBasebandMACPA天線天線switchRFIFBaseband/MACPA天線天線switchRF/IFBaseband/MACPA天線RF/IF/Baseband/MACPA天線switch天線RFRF芯片組合發(fā)展芯片組合發(fā)展.信道資源2.4122.4172.4222.4322.4422.4522.4622.4722.4842.4272

10、.4372.4472.4572.4671611頻率頻率/GHz啟動(dòng)時(shí)信道選擇啟動(dòng)時(shí)信道選擇 Scanning select Apply定時(shí)掃描的信道選擇定時(shí)掃描的信道選擇BG Scanning Channel change手動(dòng)設(shè)定手動(dòng)設(shè)定局限性與靈活性自動(dòng)信道選擇自動(dòng)信道選擇信道選擇算法.調(diào)制技術(shù)DSSS/CCK：802.11b 1，2,5.5,11MbpsOFDM: 802.11a/g 6,9,12,18,24,36,48,54Mbps改進(jìn)的OFDM：802.11n 6.5, 13, 19.5, 26, 39, 52, 58, 65Mbps.OFDM概念.影響空口傳輸?shù)脑蚵窂剿p、障礙物造

11、成的信號弱頻率偏移時(shí)變偏移時(shí)序匹配峰均功率比（峰均功率比（PAPR)PAPR).傳輸層問題傳輸網(wǎng)絡(luò)問題 傳輸網(wǎng)絡(luò)的鏈路帶寬 傳輸網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備響應(yīng)速度多用戶產(chǎn)生的空口用戶容量下降 管理幀泛濫 低速率客戶端 低信號客戶端.影響業(yè)務(wù)性能的原因多連接的HTTP業(yè)務(wù)FTP 下載和上行小封包造成性能損失Ping包延時(shí)、丟包率.WLAN性能優(yōu)化案例(1/3) 背景：中國移動(dòng)云南分公司全球通大廈，2003年采用放裝使802.11b AP進(jìn)行了全樓WLAN覆蓋，2010年底進(jìn)行容量升級，選用802.11N AP，但升級后無明顯的速率提升的，反而比擴(kuò)容前要差。CMNETBRAS 光設(shè)備其他樓層交換機(jī)全球通大樓10

12、/100M5層設(shè)備間APAP1、2層無線局域網(wǎng)APAP7層配線間APAP6層無線局域網(wǎng)7層無線局域網(wǎng)5層無線局域網(wǎng)12層WLAN中心交換機(jī)文廟移動(dòng)機(jī)房2層設(shè)備間6層配線間AP光設(shè)備APAP8層無線局域網(wǎng)8層配線間AC.WLAN性能優(yōu)化案例(2/3)開放辦公區(qū)倉庫會(huì)議室網(wǎng)絡(luò)部總經(jīng)理辦公室網(wǎng)絡(luò)部副總經(jīng)理辦公室辦公室網(wǎng)絡(luò)部副總經(jīng)理辦公室弱電井問題問題1：沒有進(jìn)行信道規(guī)劃，：沒有進(jìn)行信道規(guī)劃，AP都工作在信道都工作在信道1上上問題問題2：多種模式：多種模式AP共存，造成空口性能的降低共存，造成空口性能的降低問題問題3：忙時(shí)上網(wǎng)速度慢，傳輸網(wǎng)絡(luò)性能影響，經(jīng)調(diào)查認(rèn)為是：忙時(shí)上網(wǎng)速度慢，傳輸網(wǎng)絡(luò)性能影響，經(jīng)

13、調(diào)查認(rèn)為是BRAS性能瓶頸性能瓶頸.WLAN性能優(yōu)化案例（3/3)優(yōu)化建議： 空口優(yōu)化，根據(jù)AP覆蓋區(qū)域的重要性，進(jìn)行信道規(guī)劃；如領(lǐng)導(dǎo)辦公室及會(huì)議室使用11信道，其他AP使用1、6信道 AP使用802.11bg模式優(yōu)化效果 優(yōu)化前，空口FTP速率510Mbps，優(yōu)化后達(dá)到20Mbps.WLAN連接管理機(jī)制連接管理機(jī)制13WLAN與室分合路與室分合路WLAN網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化24WLAN抓包分析案例抓包分析案例.WLAN與室分合路的挑戰(zhàn) 覆蓋盲區(qū) 覆蓋盲區(qū)的往往是用戶經(jīng)常使用WLAN上網(wǎng)的位置，如天線部署在走廊，窗口附近區(qū)域很容易形成盲區(qū)。 上下行鏈路的不平衡 室分合路一般采用大功率AP，形成了W

14、LAN是一個(gè)上行受限的系統(tǒng)，判斷室分系統(tǒng)是否適合WLAN網(wǎng)絡(luò)，在于是否滿足上行鏈路的要求 多天線對單天線的多徑效應(yīng)，產(chǎn)生的自身干擾 隱藏節(jié)點(diǎn)的存在 通過RTS/CTS機(jī)制解決隱藏節(jié)點(diǎn)問題。但問題是現(xiàn)在使用的802.11g AP在默認(rèn)配置下為關(guān)閉RTS/CTS 功能 建議廠家針對室分系統(tǒng)的AP，進(jìn)行自動(dòng)識別客戶數(shù)量，根據(jù)誤報(bào)率來自動(dòng)打開RTS/CTS.WLAN與室分系統(tǒng)合路典型問題覆蓋盲區(qū)的直接影響用戶使用，室分系統(tǒng)在項(xiàng)目完成后往往很難與業(yè)主協(xié)調(diào)進(jìn)行改進(jìn)，建設(shè)期間的優(yōu)化尤為重要。上行鏈路的不平衡是一個(gè)隱性問題，比較難從表象上完全的判斷原因，如何進(jìn)行鏈路上下行的檢測？PCF方式解決了隱藏節(jié)點(diǎn)問題，

15、但帶來的性能下降，影響用戶的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，是否有方法可以解決？.WLAN室分案例:現(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化 背景：無錫市湖濱醫(yī)院是中國移動(dòng)背景：無錫市湖濱醫(yī)院是中國移動(dòng)20092009年建成的一個(gè)年建成的一個(gè)CMCC WLANCMCC WLAN熱點(diǎn)，有用熱點(diǎn)，有用戶投訴在病房內(nèi)無法使用戶投訴在病房內(nèi)無法使用CMCCCMCC WLANWLAN網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng) 問題：經(jīng)過網(wǎng)優(yōu)測試人員調(diào)查，大部分病房，在門口處問題：經(jīng)過網(wǎng)優(yōu)測試人員調(diào)查，大部分病房，在門口處APAP信號非常好，但到信號非常好，但到底病房內(nèi)部出現(xiàn)底病房內(nèi)部出現(xiàn)20dBm20dBm的差別。的差別。.WLAN室分案例:現(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化 發(fā)現(xiàn)問題及熱點(diǎn)整體評估如下：

16、住院部病房里的信號衰減嚴(yán)重，門口和最里面的病床信號強(qiáng)度相差20dBm左右，病房內(nèi)大部分位置ping包丟包率非常高，在房間最里面的病床位置信號強(qiáng)度-80dBm 在大樓走廊頂端的A區(qū)40-42病房和B區(qū)28-30病房，在這兩個(gè)病房測試終端與AP失去關(guān)聯(lián)，ping包丟包率極高 根據(jù)現(xiàn)場的情況，我們提出了以下可選優(yōu)化方案： 1. 調(diào)制室分天線， 2. 增加AP功率和立體化進(jìn)行信號增補(bǔ) 3. 調(diào)制AP參數(shù) 4. 采用無線無線中繼路由進(jìn)行信號放大.WLAN室分案例:現(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化優(yōu)化實(shí)施 通過比較，采用方案4，針對覆蓋盲區(qū)針對性進(jìn)行信號補(bǔ)充.優(yōu)化前后對比如下表WLAN室案例:現(xiàn)網(wǎng)優(yōu)化測試測試log名稱名稱WEB

17、WEB認(rèn)證認(rèn)證HTTPHTTP頁面訪問測試頁面訪問測試PingPingFTPFTP下載下載FTPFTP上上傳傳基本無線參數(shù)基本無線參數(shù)WEBWEB認(rèn)認(rèn)證時(shí)延證時(shí)延（秒）（秒）WEBWEB認(rèn)認(rèn)證成功證成功率（率（%）訪問時(shí)訪問時(shí)延（秒）延（秒）頁面頁面時(shí)延時(shí)延（秒）（秒）訪問成訪問成功率功率（%）成功率成功率（%）下載平下載平均速度均速度（kb/s）上傳平上傳平均速度均速度（kb/s）RSSIRSSI（dBm)載干比載干比C/I(db)濱湖醫(yī)院12樓A區(qū)25-27病房優(yōu)化前4.27 20.0%5.72 21.91 50.0%95.0%101.1 2435.9 -70.9 17.1 濱湖醫(yī)院12樓

18、A區(qū)25-27病房優(yōu)化后1.00 66.7%3.02 8.44 100.0%100.0%2444.7 1167.1 -57.4 26.6 優(yōu)化后該測試點(diǎn)的無線網(wǎng)絡(luò)的信號強(qiáng)度，載干比和業(yè)務(wù)質(zhì)量有了極大的提升優(yōu)化后該測試點(diǎn)的無線網(wǎng)絡(luò)的信號強(qiáng)度，載干比和業(yè)務(wù)質(zhì)量有了極大的提升。其中信號強(qiáng)度其中信號強(qiáng)度RSSI從優(yōu)化前的從優(yōu)化前的-70.9dBm提高到了提高到了-57.4dBm，載干比，載干比C/I的值由的值由優(yōu)化前的優(yōu)化前的17.1db提高到了提高到了26.6db，都達(dá)到了測試要求。而業(yè)務(wù)質(zhì)量測試的數(shù)，都達(dá)到了測試要求。而業(yè)務(wù)質(zhì)量測試的數(shù)據(jù)也有了大幅度的提升，上網(wǎng)業(yè)務(wù)體驗(yàn)非常流暢據(jù)也有了大幅度的提升

19、，上網(wǎng)業(yè)務(wù)體驗(yàn)非常流暢.WLAN室分案例:建設(shè)優(yōu)化 背景背景：銀川金風(fēng)萬達(dá)廣場總投資約30億元，集高檔寫字樓、頂級品牌專賣店、高檔百貨、多元化特色餐飲、時(shí)尚休閑、娛樂為一體的綜合性、新地標(biāo)商街。 WLAN建設(shè)：銀川市萬達(dá)廣場站點(diǎn)WLAN覆蓋項(xiàng)目是中國移動(dòng)寧夏公司2011年WLAN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重點(diǎn)覆蓋項(xiàng)目，旨在打造寧夏的2G、3G、WLAN的示范工程，為新地標(biāo)的業(yè)主、用戶提供高質(zhì)量的無線寬帶服務(wù)。.WLAN室分案例:建設(shè)優(yōu)化現(xiàn)場勘察和模擬測試現(xiàn)場勘察和模擬測試設(shè)計(jì)問題點(diǎn)測試和優(yōu)化驗(yàn)證設(shè)計(jì)問題點(diǎn)測試和優(yōu)化驗(yàn)證問題點(diǎn)的測試示意圖問題點(diǎn)的測試示意圖全面的現(xiàn)場考察全面的現(xiàn)場考察.WLAN室分案例:建設(shè)優(yōu)化根據(jù)現(xiàn)場模擬測試結(jié)果得出優(yōu)化建議.WLAN連接管理機(jī)制連接管理機(jī)制14WLAN抓包分