基于wifi的动态大规模接入

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宽带估计:为了保证各个节点可以正常使用数据传输,最基本的每个设备要分配100Kbps的可用带宽。如果节点设计音频、视频传输(摄像头),带宽分配需要重新考虑,至少需要1Mbps带宽。

AP规划:虽然11g号称54Mbps带宽,实际可用的最多只有25Mbps,也就是说最多能保证25个设备同时传输视频。11n对于大部分wifi设备只能保证35Mbps,对于支持MIMO的可以保证到70Mbps甚至更高。为了保证通信质量,为了保证比较好的体验,实际上应该控制每个AP接入的设备不超过刚才计算出的数目的一半。

信道分配:国内只能用2.4GHz的频段,这个频段虽然号称有11个信道(有的国家有13个),实际上只有1,6,11三个互相不重叠的信道可以用。把这三个信道尽可能互不重叠地在上图中覆盖起(见下图二)。有时候如果无法做到不重叠地覆盖,那么还要考虑用扇区天线把覆盖区域细分成几个扇区。所以尽可能的把三个信道不重叠的覆盖在区域内,保证网络服务质量。(如下图所示)

部署网络:部署时应该考虑用高增益天线,但是降低每个AP的发射功率,让其覆盖区域基本与规划的区域吻合。功率不是越大越好,应该让每个AP只覆盖规划好的区域。部署时可能需要用一些现场测量工具对于部署的效果进行评价,防止由于多径干扰出现死角。下图就是用11g部署和11n网络部署后整片区域的差异。红色区域表示覆盖不理想的情况,可以看出11n网络对于多径干扰抑制非常好。目前看起来还是需要通过11g接入点自身功率和天线调整,甚至增加额外接入点来弥补,以后11n会逐渐兼容。

                                

有线网络规划部署:每个11g的AP应该接入至少百兆上行口,11n的AP应该接入千兆上行口。最后出口也要保证足够上下行带宽,上行传输传感器实时监测数据,下行传输控制等信息。  

SSID的分配:为了保证动态节点可以直接接入网络,所有AP设置同一个SSID,实际上涉及到瘦AP和AP控制器的管理问题。

用户认证和带宽控制:为了防止恶意蹭网,最好能对用户做基本的认证,同时可以通过额外处理器对流量进行分配与控制。

拒绝弱信号客户端接入:通过AP测量到的客户端信号强度给客户端分配合适的AP,如果某个AP能接收到客户端信号,但是强度太弱不足以支持某个门限速率,就拒绝节点从这个AP接入,防止这种节点占有过多带宽(它传1bit时间你能传54bit!),用最低速率把整个AP性能拉低。

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节点接入时,有三个过程:扫描、认证、关联。由于部署了多个AP点,在被动扫描阶段,节点需要更多的时间来记录各个AP点信息和选择建立连接的AP。关于认证,802.11定义了两种认证方案,分别是开放系统认证,共享密钥认证,前者时延少,后者安全性更高,选择上视情况而定,关联阶段是产生时延的主要部分,完成认证后,节点会给AP发送建立连接请求,AP回复允许连接信号后,才连接。此过程的时延与AP点数量、处理能力,节点数量息息相关。

在设计过程中,我们需要考虑的因素有带宽、时延,带宽足够才能保证节点能够接入和数据传输,同时AP设备性能影响着时延的大小与连接的稳定性。

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