WLAN维护流程与故障排除方法

任务描述

某企业网络由总部网络和分部网络构成,总部无线网络采用“FIT AP+AC”组网方式。总部无线网络中主AC旁挂于核心交换机下,所有的AP通过网络采用OPTION43三层注册方式注册到主AC上,且通过接入层交换机POE供电,数据转发方式为本地转发方式;另外,网络中还有一台备份AC。总部的无线网络部署好之后,需要进行WLAN的日常维护,并针对网络出现的某些故障进行分析排除。

任务分析

WLAN的故障问题可能会涉及网络硬件、无线接入点的连接性、网络设备的配置、无线信号的强度、网络标识SSID、加密机制的密钥等。解决WLAN故障问题需要系统的分析方法,首先分析故障现象,确定故障的范围,然后再通过故障分析方法解决问题。对于企业WLAN需要例行日常维护,然后针对本次网络中某些用户不能正常获取IP地址以及某些用户不能通过认证的故障进行具体的故障分析和排除。

任务目标

一、知识目标

(1)掌握WLAN维护工作的内容和流程。

(2)掌握WLAN维护常用工具的使用方法。

(3)掌握WLAN常见故障分类。

(4)掌握WLAN常见故障解决方法。

二、能力目标

(1)能够完成WLAN的日常例行维护工作。

(2)能够正确使用维护工具。

(3)能够完成具体的WLAN故障分析与排除。

专业知识链接

一、无线射频信号强度

1.无线射频信号强度表示

在无线网络中最常用的参考功率为1 W或1 m W,通常我们采用d Bm表示无线信号相对于1W的强度,采用dBm表示无线信号相对于1 mW的强度。

在WLAN中,AP的发射功率通常为100 mW,即20 dBm,而最大发射功率通常不超过500 m W,即27 d Bm。我们在实际AP设备中看到的发射功率标称指的是发射器的输出功率,没有考虑天线增益和电缆衰减,而EIRP(等效全向辐射功率)则考虑了发射天线增益和电缆衰减,更能真实地反映AP的发射功率,其计算方法为EIRP=发射功率(dBm)+发射天线增益(dBi)-电缆衰减(dB)。例如,若使用5 dB衰减的电缆将发射功率为100 m W的AP连接到增益为15 dBi的天线上,则该发射器的EIRP=20 dBm+15 dBi-5 dB=30 dBm。

2.无线射频信号增益

无线射频信号增益主要指的是发射天线增益和接收天线增益。天线本身并不会增加信号的功率,天线增益指的是天线接收射频信号以及沿特定方向发射射频信号的能力,通常增益越高的天线能够将信号传输得更远。

3.无线射频信号衰减

无线射频信号处于复杂的传播环境中,会因为各种外部因素影响而降低强度。影响WLAN信号质量的主要因素如下。

(1)电缆衰减(包括发射器和天线之间、接收器和天线之间)。

(2)空间传输无线信号的自由空间衰减。

(3)外部噪音和各种干扰(同频干扰、邻频干扰等)。

(4)外界的各种障碍物影响。

在较复杂的室内环境中,即使是最普通的建筑材料都会导致无线射频信号的衰减。表3-8给出了常见材料的衰减强度。

表3-8 2.4 G电磁波对于各种建筑材质的穿透损耗经验值

二、WLAN日常维护

为了保证WLAN网稳定可靠地运行,需要对网络采取有效的日常维护措施。按照维护实施方法,WLAN日常维护分为正常维护和非正常维护。正常维护是通过正常维护手段对设备性能和网络运行情况进行观察、统计、测试和分析;非正常维护是人为制造一些特殊情况,检测网络性能是否下降,设备性能是否老化等。

WLAN维护主要实行日常维护、月度巡检、现场测试、年度检查、故障处理等,下面具体介绍日常维护、月度巡检、现场测试。

1.日常维护

日常维护工作内容包括WLAN设备维护、系统监控、性能分析等方面,具体日常维护工作内容如表3-9所示。

表3-9 WLAN日常维护工作

2.月度巡检

每月需要对WLAN进行巡检,巡检内容主要如下。

(1)检查机房接入设备的周围环境。

(2)检查AP接入交换机和路由器运行情况。

(3)检查交换机和AP间连接线缆指标。

(4)检查AP运行情况。

(5)检查天线连线情况,检查AP天馈线系统。

(6)对设备进行清洁、除尘。

(7)定期修改设备密码等。

(8)检查核对资料。

3.现场测试

(1)信号强度测试。对所有AP进行信号覆盖场强和信噪比(SNR)测试,记录信号覆盖情况,通常要求WLAN信号覆盖强度大于-75 d Bm,信噪比大于25 d B。

(2)干扰测试。对无线信号的同频干扰和邻频干扰进行测试,通常要求同频的第二强的无线信号应小于-80 dBm。

(3)网络连通性测试:通过无线网卡PING本地网关的响应时间小于或等于10 ms;对应外网地址PING包的丢包率不大于3%,PING包大小为32 B。

(4)WEB认证接入测试:选择几个无线覆盖地点分别进行10次WEB接入,统计认证成功次数,记录接入时长;然后再进行下线,并统计下线成功的次数。

(5)单AP下挂用户数测试:AP下挂用户数通常不应超过16,可以从接入POE交换机端口读出用户的MAC地址,进行用户数统计。

(6)下载业务测试:成功接入WLAN后,使用FTP软件下载3 MB左右的文件5次,计算平均文件下载速率。

(7)漫游业务测试:在不同的AP覆盖区之间进行无间断漫游切换测试。

三、WLAN故障维护

1.WLAN故障分类

WLAN故障主要为设备类故障和业务类故障。表3-10给出主要的故障分类,其中设备类故障主要为接入设备故障、核心设备故障、传输设备故障和终端设备故障。

表3-10 WLAN主要的故障分类

续表

2.WLAN故障的一般处理流程

WLAN故障处理需要先针对故障现象的描述进行故障初步判断,然后在故障处理之前通过相关测试对故障初步定位,最后确定故障解决方式。WLAN故障处理流程如图3-96所示。

图3-96 WLAN故障处理流程

任务实施

一、任务实施流程

为了企业WLAN的正常运行,需要制订严谨的维护管理计划,并详细记录维护日志,对于网络出现的故障也需要详细记录,便于日后更快速地恢复网络。WLAN维护实施流程如图3-97所示。

图3-97 WLAN维护实施流程

二、制订维护计划

根据WLAN日常维护内容、巡检内容、现场测试内容等制订日常维护计划记录表(如表3-11和表3-12所示)。

表3-11 WLAN巡检检查记录表

表3-12 WLAN现场测试记录表

续表

三、WLAN测试仪使用

WLAN主要的测试参数为站点信号覆盖参数和网络性能参数。站点信号覆盖参数主要包括信号覆盖强度、同邻频干扰、信噪比、空口低速率占比、空口丢包率等;网络性能参数主要包括网络PING包、FTP上传下载、WEB认证等参数。

我们可以采用网络测试仪器对WLAN相关参数进行测试。这里使用WLAN测试仪器LGHSTR ES2进行测试。

1.LGHSTR ES2测试仪的外观和主页面

LGHSTR ES2测试仪遵循IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g、IEEE 802.11n、IEEE 802.11ac标准,支持多种速率,支持2.4 GHz和5 GHz频段,其外观和主页面如图3-98所示。

图3-98 LGHSTR ES2的外观和主页面

2.启用WiFi功能

在LGHSTR ES2分析仪上启用WiFi功能。

(1)在“主页(HOME)”屏幕上,触按“工具”

(2)轻触WiFi按钮,确保“启用WiFi(Enable WiFi)”已“打开(ON)”。

(3)进行WiFi设置,设置选择频段、需要接入的SSID、安全密钥、信号和底线噪声偏差电平等,如图3-99所示。

图3-99 WiFi设置

3.WLAN分析

WLAN分析选项卡上会提供所有已发现的Wi-Fi网络的可排序列表,且带有每个网络的摘要信息,如图3-100所示。

图3-100 WLAN网络分析选项

如果网络SSID为Aruba-Test,则轻触该网络,以显示网络详情,如图3-101所示。

图3-101 WLAN网络详情

4.AP分析

在AP分析选项卡上显示了已发现AP的可排序列表,且带有每个AP的摘要信息,如图3-102所示。轻触某一AP可以显示其详情,图3-103显示了一个在双信道上运行的AP的详细情况。

图3-102 AP分析选项

图3-103 AP分析详情

5.客户端分析

客户端分析选项卡上提供了所有已发现客户端的可排序列表,并带有每个网络的摘要信息。如图3-104所示。轻触某一个客户端可以显示其详细情况,一次只能显示一个客户端详情,如图3-105所示。

图3-104 客户端分析选项

图3-105 客户端分析详情

6.信道分析

信道分析选项卡提供所有信道的802.11和非802.11利用率以及在每个信道上发现的AP数量的概述,如图3-106所示。轻触“信道概况”按钮可获得所有信道上的接入点和802.11流量的图形摘要,如图3-107所示。轻触某一信道,可以显示该信道详情,如图3-108所示。

图3-106 信道分析选项

图3-107 信道概况

图3-108 信道分析详情

四、WLAN测试软件的使用

我们这里利用WLAN测试软件EastDragonPRO对无线射频信号、WLAN性能进行测试分析。

1.启动EastDragonPRO测试系统

双击桌面图标“”,启动EastDragonPRO应用程序。

2.设置测试AP列表

查看“AP列表”,场强扫描阈值设置为-75 dBm,采用混合模式显示,如图3-109所示。

图3-109 AP列表

3.测试参数设置(https://www.xing528.com)

整个软件主要对WLAN进行四个方面的测试:无线信号检测、WEB认证接入测试、WLAN宽带上网测试、网络连通性测试。

(1)无线信号检测

①场强信噪比参数设置

场强信噪比检测需要设置扫描时长、扫描频率、接收信号强度(RSSI)、信噪比参数,工程中通常RSSI要求大于-75 dBm,信噪比要求大于20 dB,具体设置步骤和设置参数如图3-110所示。

图3-110 场强信噪比检测

②同邻频干扰参数设置

同邻频干扰参数需要设置扫描时长、扫描频率、同频干扰和邻频干扰。工程中通常同频干扰要求小于-80 dBm,邻频干扰要求小于-70 dBm,具体设置步骤和参数如图3-111所示。

图3-111 同邻频干扰参数设置

(2)WEB认证接入测试

WEB认证接入测试主要涉及802.11关联成功率测试、WiFi关联DHCP获取测试、IP地址获取参数测试、PORTAL页面推送测试、WEB接入认证测试和网络中断率测试。下面介绍IP地址获取参数测试。

IP地址获取需要从DHCP服务器自动获取地址,所以需要设置重复测试的次数、两次测试之间的间隔时间、测试成功率以及平均时延。IP地址获取测试的参数设置如图3-112所示。

图3-112 IP地址获取测试

(3)WLAN宽带上网测试

WLAN宽带上网测试主要涉及WLAN业务测试,如FTP文件上传下载、网站访问、无线视频建立、E-mail接收发送等方面。

其中,FTP文件下载测试需要配置FTP服务器、用户名和密码、下载的文件名、下载到本地主机的目录、下载文件的成功率和下载速度,如图3-113所示。

图3-113 FTP文件下载测试

(4)网络连通性测试

网络连通性测试主要涉及多主机PING包测试、路由自动追踪测试和用户隔离效果测试。

其中多主机PING包测试需要设置多个主机地址(如网关地址、网管地址、外部服务器地址等),并需要关注PING丢包率,如图3-114所示。

图3-114 多主机PING包测试

4.测试结果分析

(1)场强信噪比测试结果

场强信噪比测试结果如图3-115所示。

图3-115 场强信噪比测试结果

(2)同邻频干扰测试结果

同邻频干扰测试结果如图3-116所示。

图3-116 同邻频干扰测试结果

(3)多主机PING包测试结果

多主机PING包测试结果如图3-117所示。

图3-117 多主机PING包测试结果

(4)FTP文件下载测试结果

FTP文件下载测试结果如图3-118所示。

图3-118 FTP文件下载测试结果

五、具体网络故障分析排查

(1)用户端无法搜索到WLAN信号。

对于用户无法搜索到WLAN信号的故障,我们可以从两个方面去分析。

①客户端原因

·客户端的网卡。

检查客户端的网卡是否被禁用,如果被禁用,请在“网络连接”中选中无线网卡,将其启用。

·客户端无线网卡的硬件启用开关状态。

检查客户端是否有无线网卡硬件启用开关或者是否有热键开启无线网卡功能,如果有此功能,请开启。

·客户端的WLAN AutoConfig服务状态。

右键单击“计算机”→“管理”→“服务和应用程序”→“服务”,找到并选中“WLAN AutoConfig”,右键击单性“属性”,设置启动类型为“自动”,直到服务状态显示为“启动”即可。

②AP侧原因

·AP断电。

在网管上查看AP设备是否可达,有没有设备告警信息,并根据告警信息做出初步判断。

·AP发出信号非常弱,从而导致用户无法搜索到无线信号。

检查AP的天线和馈线的接触是否良好,检查线路是否正常,进一步排除线路硬件故障问题。

·AP数据配置问题。

需要核对AP标准数据脚本,主要注意以下配置命令是否正常。

·AP自身硬件问题。

可用AP自带天线或其他测试正常的AP进行替换测试,正常情况替换后在附近无遮挡处一般信号强度在-20 d Bm至-40 d Bm。

另外,我们可以通过命令“display ar5drv[1|2]statistics”关注Beacon统计是否增长、繁忙个数是否增加等来确定设备工作状态是否正常。

(2)新增的一些AP分别配置到主备AC后,发现主AC上新增的AP陆续注册上线,但备份AC上的新增AP始终处于Idle状态,有线链路侧已经确认AP和备份AC是可达的。

①对于AP注册到AC出现的问题,一般解决步骤如下。

·检查AP是否自动获取IP,判断OPTION 43是否正确。

·检查AP与AC路由是否相通,以及PING大包是否互通。

·检查AC上配置的AP模板型号与序列号是否一致。

·在AC上查看AP的状态。

·在AC上查看AP在线详细状态。

·在AC和AP上同时收集调试信息。

②现AP在主AC上成功注册上线,而在备份AC上无法注册,因此需要查看主备AC的配置及当前主备AC的状态。

·查看主AC当前同步信息及设备信息。

·查看备AC当前同步信息及设备信息。

从以上查询结果可以看出,主备AC的配置无误,且主备状态等信息也正常。

③检查主备AC当前AP注册上线情况。

·查看主AC当前AP注册在线情况。

·查看备AC当前AP注册在线情况。

从以上查询结果可以看出,主AC上当前注册在线的AP共有594台,而备份AC上只有128台注册在线AP,而备份AC上已经添加过License,完全足够管理当前所有AP。

④备AC开启debugging调试信息,排查AP注册失败原因。

通过debugging调试信息,得知无法注册的原因是资源受限,这应该是新添加的License没有生效导致的,很有可能是因为添加完License后并未重启设备而导致的。故障解决方法是重启备份AC,使得License生效,新增AP即可正常注册上线。

任务成果

(1)制订WLAN日常维护巡检计划,并完成日常维护巡检记录表。

(2)完成WLAN现场测试记录表。

(3)熟练使用网络测试仪器,对WLAN网络性能分析,并记录测试结果。

(4)熟练使用网络测试软件,对WLAN网络性能分析,并记录分析结果。

(5)完成故障维护任务工单1份。

任务思考与习题

一、不定项选择题

1.决定天线性能优劣的两个重要技术指标是(　)。

A.发射功率　B.接收灵敏度

C.增益　D.场型

2.下面因素会造成AP吞吐量降低的有(　)。

A.频率干扰　B.距离增远

C.用户数增多　D.以上都不是

3.无线客户站搜索不到WLAN信号,有可能是什么原因(　)。

A.客户站无线网卡不支持12、13信道　B.AP无线模式为11G

C.AP启用802.1Q VLAN　D.AP设置为桥接模式

4.同频干扰发生的时候可以采用调整(　)和功率来降低干扰。

A.传输速率　B.SSID

C.信道　D.频率

5.在实际应用中,WLAN无线客户端要获得较好的上网效果,边缘场强最好为(　)。

A.＞-60 dBm　B.＞-75 d Bm

C.＞-80 d Bm　D.＞-90 d Bm

6.信噪比测试中一般要求SNR大于(　)d B。

A.10　B.15　C.20　D.25

7.室内AP常用的天线接头为(　)。

A.SMA接头　B.N型接头

C.DIN型接头　D.L9型接头

二、简答题

1.请思考企业WLAN的日常维护步骤。

2.WLAN测试需要使用什么样的工具?

3.WLAN无线热点功能指标参数测试包括哪些内容?

4.无线信号覆盖强度的指标要求是什么?如何进行无线信号覆盖强度的测试?测试中需要注意些什么?

5.无线信噪比的指标要求是什么?如何进行信噪比测试?

6.什么是同频干扰?什么是邻频干扰?如何进行两种指标的测试?