企业级无线局域网（WLAN）架构：高效部署策略与威廉希尔官方网站 指南

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属性前言：无线网络直接影响整体网络性能，在当今企业网环境中，已有超过一半的数据流量通过无线信道传输，随着[物联网]威廉希尔官方网站 的普及，无线网将承载更多的关键业务流量。企业/园区场景的无线网络值得考虑的关键因素有很多，例如终端移动性，AP 漫游能力和覆盖范围、带宽和吞吐量、延迟、信道、射频干扰等。当然，还有[网络安全]配置和用户认证等等。

无论是新建还是升级无线网络，在采取行动之前回顾并更新有关无线网的关键知识是绝对必要的，我们将从以下几个方面入手，希望这篇文章帮助您做出更好的选择。

• 无线网络基础概念和参数速查
• 无线标准/协议的演进
• 不同无线组网模式和适用场景：1、常见的园区无线组网、2、新一代云化网络
• 无线AP部署要点

无线网基础概念和参数速查

在无线通信系统中，信息可以是图像、文字、声音等。信息需要先经过信源编码转换为便于电路计算和处理的数字信号，再经过信道编码和调制，转换为无线电波发射出去。其中，发送设备和接收设备使用接口和信道连接，对于有线通信很容易理解，设备上的接口是可见的，连接可见的线缆；而对于无线通信，接口是不可见的，连接着不可见的空间，称为空口(空间接口)

无线网络分类

无线网络根据应用范围可分为个人网络、局域网、城域网和广域网。

无线射频

无线电波是由振荡电路的交变电流产生的电磁波（日常使用中也被称为射频或无线电等），它能够通过天线发射和接收，无线电波的频率范围称为频段。所有的射频设备都有灵敏度等级，即无线终端在某个信号强度之上可以正确地解释和接收无线电信号。灵敏度单位是dBm。接收灵敏度值越小，说明接收性能越好。

天线传播覆盖

天线是一种变换器，是在无线设备中用来发射或接受电磁波的部件，它可以将传输线上传播的导行波和在空间中传播的电磁波相互转换。天线一般有全向和定向两种信号覆盖模式（如下图所示）。

空间流和MIMO

无线电在同一时间发送多个信号，每一份信号都是一个空间流。通常情况下一组收发天线间可以建立一个空间流。

MIMO指多输入多输出威廉希尔官方网站 ，也称多天线威廉希尔官方网站 ，分别使用多个发射天线和接收天线，实现多发多收，成倍地提高信道容量。空间流数是决定最高物理传输速率的参数。我们常用(AxB:C)数据格式表示多天线威廉希尔官方网站 支持的最大发射天线数量(A)、最大接收天线数量(B)和最大空间数据流数量(C)。当前主流的802.11ac和802.11ax协议规定一个射频最大8个空间流；大多数智能终端使用 2×2:2 或 3×3:3 MIMO 无线电。

MIMO系统中，发射端的多个天线可以各自独立发送信号（引入发射波束成形威廉希尔官方网站 使多个天线的发射信号在接收机达到相同相位，从而增强信号强度），同时在接收端用多个天线接收信号并重组原始信息。

MIMO威廉希尔官方网站 让1×1的客户端也能间接从中受益

传播衰减

⑴ 自由空间路径损耗

自由空间路径损耗(FSPL)是指无线电波因自然扩展导致信号强度下降，这是波传播的自然属性。我们可以通过以下近似公式算出。

FSPL=32.44+(20log 10 (f))+(20log 10 (D))

*FSDL=路径损耗(dB) ；f =频率(MHz)；D=天线之间的距离(km)*

实际部署时我们通常使用6dB法则进行估算，即：传输距离加倍将导致信号衰减6dB。

⑵ 穿透损耗（吸收）

电磁波穿过墙体、车体、树木等障碍物，被不同材质的吸收，导致信号衰减。下表总结了常见障碍物对无线信号的影响

⑶ 反射损耗

当波撞击到一个比波自身更大的光滑物体时，波可能会往另一个方向传递。当无线发射信号与接收位置需要经过多次反射才可触达，我们可以通过尝试调整信号源位置并辅以定向天线来改善通信。

⑷ 衍射损耗

由于射频信号被局部阻碍，射频信号在物体周边发生的弯曲。位于障碍物正后方的区域称为射频阴影，它可能成为覆盖死角，一般是可以通过另一个AP的无线信号去消除。

无线标准/协议的演进

WiFi与 IEEE 802.11

WiFi 通常是指基于 IEEE 802.11 标准的无线网络。“Wi-Fi”一词由Wi-Fi 联盟（WFA）创造，该联盟是一个全球性联盟，致力于促进和认证无线设备的互操作性。简单来说，Wi-Fi 是描述无线网络威廉希尔官方网站 的流行术语，而 IEEE 802.11 是定义无线通信底层协议和规范的威廉希尔官方网站 标准。

WiFi6 的核心威廉希尔官方网站

根据Wi-Fi联盟的报告，Wi-Fi 6 自2019年推出以来仅用3年就在全球市场份额超过了50%，而Wi-Fi 5用了4年时间。WiFi 6 为每个用户提供更大的总带宽，总频谱和信道，能够在高并发接入的环境下为每个用户较前代威廉希尔官方网站 高 4 倍的吞吐量，其高带宽、高并发、低时延、低耗电的特点为未来的智能基础设施奠定基础。

⑴ 提升吞吐量：1024-QAM调制

802.11ax采用1024-QAM正交幅度调制，每个符号位传输10bit数据（2^(10)=1024）；相对于802.11ac（采用256-QAM正交幅度调制，每个符号传输8bit数据）来说，802.11ax的单条空间流数据吞吐量提高了25%。使用1024-QAM调制对信道条件有较高要求。

⑵ 改善多用户并发接入：OFDMA 和上行+下行的MU-MIMO

MU-MIMO 代表多用户的多输入多输出，它允许单个 AP 设备同时通过多个通道与多个用户进行通信，802.11ax（WiFi 6）在原有基础上进行了增强，提高了并发上行用户数量，理论上能够在上行和下行链路上为最多 8 个用户提供服务，并向单个客户端同时提供 4 个流。MU-MIMO生效需要通信双方都支持MU-MIMO。

OFDMA（正交频分多址）将信道进一步细分为可单独分配的“资源单元”，这是实现性能优势的关键。它允许多达 30 个用户同时共享一个信道，从而减少延迟、提高容量并提高效率。

OFDMA 和 MU-MIMO 的威廉希尔官方网站 作为先进无线网络中的互补威廉希尔官方网站 ，可以基于所服务的应用类型来改善用户体验。

对于流媒体电影或游戏等高带宽应用，MU-MIMO 允许多个终端并发传输数据，建立高带宽网络以达到每个客户端的的最大速率。此外，MU-MIMO 使访问无线网络的队列从一个变为多个，多个设备可同时访问而无需等待。

对于即时消息、电子邮件或网页浏览等低带宽应用，分配给每个客户端的资源单元数量取决于数据包大小、终端设备限制以及流量服务质量（QoS）配置等因素，而OFDMA使用单个频段可以为多个用户提供这类低流量传输服务，起到类似“拼车”的效果，大大提高了网络资源利用率。

⑶ 降低信道间干扰：空分复用威廉希尔官方网站 （SR） & BSS Coloring

当相同或相邻信道上的AP和终端检测到单个信道资源利用率偏高，噪声强度超过阈值时，则会需要排队等待（CCA功率调节机制）。

WiFi6协议里采用了空间复用和着色机制以提升信道利用率，减少排队。它可以类比为在客户端和AP之间建立起了虚拟的“高架桥”，根据不同目的地在空间上划分为互相独立不干扰的通路。不同的AP会各自给下连的终端着色（例如下图左，同为信道6的3个AP分别着色），只要信道资源没有完全占满，就依然会传输数据。

⑷ 降低能耗调度：目标唤醒时间 TWT

TWT（目标唤醒时间）最早出现在 802.11ah “Wi-Fi HaLow” 标准中，用于支持大规模物联网环境中的能效，并随着 IEEE 802.11ax 的发展而得到扩展。它使用计划机制来告诉客户端何时唤醒和睡眠，而不是让它们一直在某个频道上监听。

在 TWT 中，客户端和 AP 之间会商定一个时间表，该时间表由时间段组成。它通常包含一个或多个信标（例如几分钟、几小时，甚至长达几天）。当时间到了，客户端被唤醒，等待 AP 发送的触发帧并交换数据，然后重新进入休眠状态。AP 和终端设备会独立协商特定时间，或者 AP 可以将终端进行分组，一次连接到多个设备。

Wi-Fi 6E 及其他

在 Wi-Fi 6 标准发布一年后，由于频谱短缺，Wi-Fi 6e 应运而生，将现有威廉希尔官方网站 扩展到 6GHz 频段。Wi-Fi 6E 使用 WPA3 代替传统的 WPA2 来增强安全性，但它仍然使用 802.11ax，因此它算作 WiFi 6 的附加增强功能，而不是下一代标准。

此外，Wi-Fi 的演进还包括几个小众项目。例如，毫米波 Wi-Fi (802.11ad/ay) 以极低的覆盖范围为代价，支持高达 275 Gbps 的标称数据速率。大量用户无线访问的新兴交互式应用和新服务，例如8K 流媒体、AR/VR、游戏、远程办公、工业物联网、云计算等等，正在推动行业支持更高吞吐量的无线网络。

WiFi 7 还有多远？

Wi-Fi 7在Wi-Fi 6的基础上引入了320MHz带宽、4096-QAM、Multi-RU、多链路操作、增强MU-MIMO、多AP协作等威廉希尔官方网站 ，使得Wi-Fi 7相较于Wi-Fi 6将提供更高的数据传输速率和更低的时延。

• 由于国内暂未开放6G频段给Wi-Fi使用，Wi-Fi 7特性未能完整发挥。目前Wi-Fi7实际生效的有以下几项：
• 4096QAM：每个符号位传输 12bit 数据，相比Wi-Fi 6 提升20%
• 16x16MIMO：由8×8提升到16×16空间流，增强高并发能力
• 多链路传输：AP 和 客户端之间同时建立多个链路进行数据通信，可以利用多条链路进行负载分担，提升单用户峰值吞吐量；利用多条链路进行多发选收，提高链路可靠性。
• Multi-RU：Wi-Fi 6 标准下同一周期单用户只能分配到 1 个 RU ，必然有部分 RU 资源被闲置。Wi-Fi 7 突破了限制，允许单用户同时占用多 RU，且不同大小的 RU 之间可以进行组合，使得业务延时降低25%。

• 前导码打孔：支持把受干扰的20M信道打孔、屏蔽，然后剩余的140MHz信道继续捆绑在一起传输信息，极大提高了信道利用率；Wi-Fi 6中的做法一般是将工作信道限制在20M内传输，剩余信道受阻。

常见的无线组网模式

自治AP（胖AP）

此类AP设备是最早进入无线网络市场的类型，因其可以近乎“即插即用”的方式工作且无需额外的控制器，建网成本极低，非常适合例如家庭、小型商户和办公室等小型无线网场景，正如其名，每个自治AP都可独立工作并且内置了基础的网络配置、流量控制、认证等功能的完整逻辑，所以每个 AP 都需要单独手动配置。

瘦AP+ AC（无线AP控制器）

这种集中式方法涉及 2 个无线产品，包括 AP 和无线 AP 控制器 (AC)。AC在该解决方案中扮演着最重要的角色，AP 仅提供基本的无线电频率，在物理层传输 802.11 数据包，并通过无线接入点控制和配置协议（CAPWAP）与控制器建立通信。

AC 可处理多种功能，例如访问控制、AP 配置和监控、数据包转发、漫游、安全控制。它的工作原理就像无线网络的大脑一样，允许在一个地方配置和管理整个无线网络。这些使其适用于具有许多接入点的大型企业网络。

⑴ AC部署模式

• 串联模式：AC 串接进网络，现在比较少见。
• 旁路模式：AC只管理AP，旁路连接到汇聚交换机，让据包经由AC集中转发再传输到上层网络，适合在不改变现有网络的情况下对无线网络进行改造。

⑵ 数据转发模式：直接转发和隧道转发

并不是所有的数据包都需要经过集中式AC的封装和处理。某些情况下，数据包可以直接转发到网络的上层，但这仅适用于二层网络。隧道转发模式下，数据包被封装在CAPWAP隧道中，然后由AC转发到上层网络。如下图所示，CAPWAP隧道可能是控制数据隧道，也可能是业务数据隧道。

⑶ VLAN 规划和 AC 备份

VLAN规划主要包括两个方面，一是划分管理VLAN和业务VLAN，二是根据需要映射业务VLAN和SSID。由于是集中式部署，需要考虑冗余的设备、链路、交换策略，确保单点故障不影响整个系统功能，所以AP+AC架构中往往还需要多个AC互为备份。如果要为大量无线接入用户实现AP漫游，这对网络工程师来说可能是一个巨大的挑战。

• 方案一：尽量在二层网络中规划漫游区域，但二层网络越大，安全性越差。
• 方案二：建立连接两个WAC的隧道，将漫游流量传回原AC，但这会导致网络配置复杂，流量绕行，影响漫游性能。

除了配置相对复杂之外，多家供应商都有自己的专有协议，并在自己的产品中不断更改这些协议以改善通信。一般来说不同供应商的产品无法实现通信和交互。

无线Mesh网络（WMN）

无线mesh网络最初是为军事应用而开发的，它是一种由无需连接到有线端口的无线电设备组成的架构。无线Mesh网络中的每个设备都像路由器一样工作，其中各个节点不仅可以增强信号，还可以计算网络拓扑并进行 路由 ，将长距离数据传输划分为多个短跳。当配置好主节点信息后，配置将⾃动同步给整个网络中其他的节点。

Mesh组网在难以或无法布线的情况下特别有用，例如临时的室内或室外区域、老旧历史建筑内等。目前已有不少厂商提供了面向企业和家庭的Mesh网络解决方案，不过一般来说无线 Mesh AP 不兼容多供应商。

在为较小的区域设计无线Mesh网络时，我们可能只需要将一两个Mesh AP连接到有线网络，如果范围扩大，我们仍然需要将多个Mesh AP 插入有线网络以确保网络可用性。部署Mesh AP 时，应综合考虑数量、传输距离和电源位置，并且应将它们放置得更近以获得更好的信号，因此往往需要更多的 AP 来覆盖给定的区域，成本随之上升（甚至会抵消其他方面节省的费用）。

值得注意的是该种组网方式最大的问题：带宽损耗。因为无线mesh组网会占用一半的带宽（还有无线传输本身的损耗），经过中继后的AP的吞吐量一般会下降约50%。

新一代云化园区无线组网模式

分布式网关转发

云网络很早就开始采用分布式的网关架构，将网关部署到更靠近终端的接入/边缘层。这种架构在转发路径、网络[运维]、表项空间、安全性等方面都有着显著的优势，也为企业网络的创新提供了一种很好的思路。

在这样的 IP Fabric 中，分布式网关意味着所有子网都存在于每个接入交换机上，它们会自动同步整个网络的端点 IP/MAC 和安全策略。这样，每个接入交换机都得到充分利用，所有跨子网流量的转发/漫游都由最近的交换机处理，而无需经过很长的路径到达集中式 AC。

去CAPWAP的集中式转发

这种新型WLAN的设计同样基于云网络威廉希尔官方网站 ，相比上文的“分布式网关”其最大的优势在于无需改变现有的有线网络架构，只需部署一台可编程交换机接入核心交换机作为集中式网关，然后将旧AP替换为新AP即可完成无线网络的升级。

每台网关交换机拥有 3.2Tbps 吞吐量，轻松支持 10K+ 接入点 100K+ 无线终端。接入点通过 VXLAN 隧道与网关通信，接入点上运行多个 VTEP 以实现网络隔离。此外，接入点可以是完全基于开源威廉希尔官方网站 的白盒硬件，而且相对于CAPWAP，VXLAN 威廉希尔官方网站 也更加开放和标准化。

至于惯常思路里的无线AC，在新一代云化园区的无线网络中已经不存在了，取而代之的是使用云原生控制器（Cloud SDK ）来统一管理园区内的有线和无线网络设备并下发配置——它既可以融合部署在网关交换机或其他本地设备上，也可以灵活部署在云端，从手机、电脑随时随地通过加密域名访问。

无线接入点（AP）部署要点

影响AP覆盖范围的因素

• 无线电发射功率：室内AP不超过100mW/20dBm，室外AP不超过500mW/27dBm
• 天线增益：室内天线增益一般在3-5dBi，室外天线增益一般大于10dBi
• 部署环境：周围环境是否有强电磁场、障碍物遮挡、同类型Wi-Fi干扰、相似类型无线干扰，金属或者电子设备等干扰，相同信道频谱干扰
• 天线和终端接收灵敏度：与终端设备有关

影响AP接入量的因素

芯片性能：同等无线速率下，如果是不同的芯片等级，能同时并发的用户数也不一样

射频：

• 单射频AP最大接入128/512
• 双射频AP最大接入256/1024
• 三射频AP最大接入384/1536

用户流量模型：不同的用户流量也直接影响了能同时并发多少用户。

比如办公场景每人4M，推荐人数在30人；公共上网场景每人1M，推荐人数在60-100人

所需无线带宽估算

估算带宽时可以根据人数模糊概论（尤其适用高密场景），假如要求有1000人同时接入，实际使用时同时接入的人数在600人；接入的600人并非所有终端同时并发，算下来约会在200左右。

并发用户数=估算接入人数 * 并发比率

根据用户数与单用户速率需求分析可以得到总带宽需求：

总带宽＝并发用户数 * 单用户速率

下表仅供参考（单用户速率参考）

AP通用部署原则

• 尽量保证 AP 与终端之间可视无障碍物;
• 优先考虑 AP 面积覆盖与间距合理，后考虑接入人数要求。
• AP 以正六边形方式呈蜂窝状部署(同楼层平面，上下楼层同样）

AP的覆盖部署

1. 尽量减少信号穿过障碍物数量，一般建议最多穿透单层墙体(典型120mm砖墙)设计，部分特殊场景(如石膏墙、玻璃墙体等) 可考虑穿过2层墙体
2. 240mm厚砖墙、混凝土墙体和金属材质墙体不建议穿透覆盖，如在不满足约束条件时仍采用AP穿透覆盖方案，则会导致穿墙后 弱信号和漫游不连续问题，针对此种情况，如需保障良好覆盖和漫游，网络规划时需要基于客户墙体结构新增部署AP点位
3. 重点区域、VIP区域尽量保证单独部署AP以保障用户体验。
4. 路口或拐角单独部署AP，保证信号覆盖连续性(大于-65dBm )，相邻AP可建立邻居关系表，保障良好漫游体验。
5. AP安装位置远离承重柱3米以上

几条重要规则

1. 不要采取在走廊部署吸顶AP去覆盖房间，除非拿设备验证过。像学校宿舍这种场景，如果有运营收费更不能放走廊。
2. 任何场景 AP 间距不少于 8 米。同信道 AP 间距不少于 15 米。
3. AP 吸顶安装时，需考虑吊顶材质，若为无机复合板、石膏板，衰减较小，可安装于吊顶内，若为铝制板，衰减较大，建议安装在吸顶安装于天花上，或用美化天线。
4. 空旷的空间工勘时，一定要考虑后期放什么东西。比如宿舍，前期是空的，但之后可能放了金属桌子;空旷的仓库，之后可能放了很多金属货架。这些都会导致信号覆盖风险。
5. 部署前务必先去现场工勘测试。不要“看图说话”。
6. 室外项目中，为了保证使用效果，需使用定向天线，少用全向天线。不确定的情况找当地客服咨询。
7. 室外项目务必要求施工方做好防水防雷，否则容易造成故障。

审核编辑 黄宇