扫清高密Wi-Fi部署两大“拦路虎”

焦点 | 扫清高密Wi-Fi部署“拦路虎”之终端高并发率

科幻电影《星球大战:原力觉醒》热播后,“May the force be with you(愿原力与你同在)”这句经典台词再度风靡起来。其实在当前Wi-Fi席卷全球的背景下,对于“Wi-Fi控”的一员来说,可能“May the Wi-Fi be with you”这句才更为中意。人们早已习惯用手机/PAD来看视频/新闻、刷微信/微博,因此,相比“原力”我们更需要Wi-Fi

在政府、运营商和企业各方共同推动下,Wi-Fi现在已遍布我们所处城市的各个角落,无论是在商场和餐馆,还是在酒店和车站,又或是在展览馆和会议厅,打开手机很快你就能查找到Wi-Fi网络。

但在实际使用时,在一些用户密集的场所,例如展览馆、会议厅和大型商场等,Wi-Fi却并不如家里或办公室那么好用,经常出现连不上网或网络连接速度很慢的情况——打开网页要等上好几秒,视频缓冲也非常明显。

Wi-Fi不好用,到底原因何在?

我们在之前“华为室内高密覆盖方案,让Wi-Fi服务不再坑爹”已经介绍过,信号干扰是高密Wi-Fi部署时的一大“拦路虎”,而高密Wi-Fi还有另外一个“拦路虎”,那就是终端高并发率。

一般而言,在车站、商场和球场等这类高密场景,虽然人数很多,但并非人人都有联网需求,因此终端并发率通常会维持在30%左右;但在多媒体教室和电子课堂这类特殊场景,由于电子书包等业务的出现,几乎所有人都需要同时接入网络,这会将终端并发率提高到接近100%。在AP性能相同的情况下,用户在这两类不同场景中的业务体验将会产生很大差异。

以电子书包业务场景为例,使用一台最高性能为900Mbps的 AP(3空间流)和总计60台PAD终端(单空间流)进行测试,当终端并发率为30%时,并发终端数为18台,单终端平均可用带宽为6Mbps左右,整体吞吐量为110Mbps;当终端并发率为100%时,并发终端数为60台,单终端平均可用带宽为1.2Mbps左右,整体吞吐量只有72Mbps。

上述的测试环境中并不存在严重的干扰,为什么AP的并发用户数从18增长到60后,对应的整体吞吐量会从110Mbps下降到72Mbps呢?

这还要从Wi-Fi的数据处理机制谈起。在Wi-Fi的信道使用上采用的是竞争机制,即所有终端竞争一个传输通道,终端数量越多,彼此发生冲突的概率也就越大,简而言之就是千军万马过独木桥。对于并发率达到100%的高密接入场景,AP所承担的压力将达到一般情况下的3倍多,可以说这是高密场景中最难应付的情况。

所以说,Wi-Fi的空口机制本身已经决定了AP射频的多用户性能,从单个射频芯片的角度来看,一块2.4GHz或5GHz射频在30个用户并发时,只能提供1.2Mbps左右的平均可用带宽。

那么这1.2Mbps带宽用在电子书包这样的业务场景中会带来什么样的体验效果呢?老师在进行屏幕共享、自动教材翻页和课堂画板等操作时,所有PAD终端的平均时延将达1秒;在推送480P分辨率视频时,所有PAD终端完成视频缓冲并开始同步播放的时间将需要10秒左右,甚至更长。

目前,高分辨率的教学视频下载与播放已成为学生的普遍需求,因此,构建优质的教室无线网络,为终端提供更高的业务能力,以有效支撑各类教学活动的开展已成为教育行业的重点话题之一。

AP增加射频数量是否可行?

如何解决高并发场景下用户体验变差的问题?很多人首先想到的就是增加AP数量,这当然可以满足电子课堂业务的终端带宽要求,但也会带来如下两个现实问题:

1
网络部署成本翻番

一个教室部署两台AP,相比单台AP,其设备采购成本、施工成本和配套传输/供电成本都将翻番,从而带来了较大的成本压力。

2
管理运维难度增加

AP数量翻番后,管理节点数量和工作量也同步翻番,对于学校本已捉襟见肘的网络运维力量提出了更高要求。

有没有更优的解决方案?

回到Wi-Fi的空口机制,AP射频的整体性能随着并发终端数的增加而逐渐下降,那么减少单射频下的并发终端数就应该可以减少终端的冲突概率,进而减少冲突导致的空口开销,从而提升AP射频的整体性能和单终端性能。

例如电子书包业务,可选用支持3射频的AP,然后将单射频并发用户数从30减少到20,如此单终端平均可用带宽将从1.2Mbps提升到2.5Mbps以上(具体数据与AP能力和现场环境相关)。

相比单教室部署两个双频AP的方案,3射频AP覆盖单教室方案可节省设备采购、安装和配套的成本(包括交换机端口数以及功耗等),并简化网络和设备的日常运维与管理。

华为AP4030TN
华为推出的AP4030TN就采用了2.4GHz/5GHz+2.4GHz/5GHz+5GHz的3射频设计,其中两个射频支持SDR(软件定义射频)技术,可实现射频工作频段从2.4GHz到5GHz的灵活切换。3个射频同时进行业务覆盖,提升了多用户并发处理能力和单用户业务性能,单台AP可最大支持100个用户并发,单用户平均可用带宽为4Mbps,完全可以满足同时向100个用户进行高分辨率视频的推送和视频点播的要求(包括720P和1080P等高清视频)。

借助SDR技术,AP可满足不同终端类型的场景需求,并可灵活适应终端变化;同时通过提供多个5GHz射频的业务接入,还可以充分发挥5GHz频段可用信道多、信号干扰低和业务带宽高等突出优势。