WLAN网络容量

WLAN网络容量

本节讨论WLAN网络容量问题，这些问题涉及到IP语音、视频和多媒体数据的传输。

语音压缩和VoIP

语音压缩算法帮助网络设计人员从基础设施中获得尽可能多的容量，但是压缩算法涉及到效率与开销之间的折衷，设计人员应当对此加以考虑。

在无线网络中，语音利用G.711编码标准进行数字化，然后以64Kbps速率传送。尽管G.711是用于收费质量语音服务的主流数字编解码器，但是一些效率更高的编码被用于蜂窝和语音“线对增益应用”。在IP网络中，语音编解码器被放到采样语音持续时间为5、10或20毫秒的包中，这些采样被封装在VoIP包中。对于IPv4来说，包开销是40字节。随着业界向IPv6迁移，这种开销将增加到60字节。显然，VoIP存在开销问题，这个问题在使用高水平压缩并且短持续时间的语音包时更显突出。

IP视频

尽管语音将成为第一种WLAN上需要QoS功能的应用，然而其他几种多媒体应用不久也将出现在WLAN上，其中包括WLAN上的音频(网络电台广播、MP3音乐等)和视频(流视频、DVD、HDTV等)的传送。对于网络规划人员来说，媒体压缩编解码器将缓解这些多媒体应用的带宽要求。具体地说，像MPEG4这样的视频编解码器质量的改进，将实现在1Mbps左右的吞吐速率上对DVD质量的压缩。对于HDTV来说，标准的MPEG2视频流可以从19.2Mbps减少到8Mbps左右。

在使用最大IP分组长度时，各种视频编解码器设备的单向吞吐量是不同的。应当注意相关规定。例如FCC已经作出规定，到2006年时所有在美国销售的电视机都必须内置数字接收器。到那时，将无线接口集成到电视电路中可能将成为普遍现象。

视频会议和IP流媒体

WLAN规划与设计人员应当认识到，尽管视频会议还没有像预期的那样在企业或家庭市场中普及，但这项技术将成为影响WLAN网络容量的应用。随着宽带连接在家庭中的普及、远程办公工作人员数量的增加以及企业为更多地使用视频而改进IT资源，视频会议技术在企业与家庭市场中的状况将得到改变。因此，WLAN设计人员在部署基础设施时应当考虑视频会议技术的要求。

与DVD和HDTV类似，预计在今后几年里更低分辨率视频技术和会议压缩技术将出现同样的改进。网络容量模型，尤其在家庭网络中的网络容量模型，将越来越多地使用这些应用。

WLAN接入点吞吐量

为了优化WLAN在传送语音或多媒体应用时的网络容量，网络规划人员必须特别注意无线接入点的吞吐量，其控制着数据输入到网络中的速度。以下两个基本函数会影响接入点的吞吐量。

1．蜂窝所支持的区域和调制密度。小蜂窝可以支持高数据速度调制(峰值速率)；较大蜂窝将使用速率较低的802.11调制，并且是所覆盖区域和调制速率的总和。

2．WLAN MAC协议将产生以下影响：以太网(CSMA/CA)协议、DCF和EDCF将容量限制在峰值数据速率的37%左右；计划采用的TDMA协议(如HCF)理论上可以达到网络容量的90%左右，但是在全负载下，它们一般只能传送75%左右的容量；当接近容量限制时，DCF/EDCF MAC不能有效地控制网络时延；HCF协议提供公平加权排队，通过使所有的用户在全负载条件下都能得到服务，来控制时延。当用于以较低容量调制运行的大蜂窝时，吞吐速率会降低。

在规划WLAN时，网络设计人员基本上不使用理论峰值性能速率。作为一条经验，大多数网络规划人员将理论数字减少到峰值容量的70%到80%左右。

企业容量分析

由于企业802.11 WLAN部署涉及到利用多台接入点覆盖工作场所，网络规划人员必须分析每个蜂窝的带宽容量和用户在网络中每一个蜂窝中的带宽需求。在企业部署中，接入点将直接或通过一台以太网交换机连接到路由器上。

在更大型的企业中，多个子网可能分级地连接在一起，因此无线用户实际上经过多台路由器连接到IP网络上。这类WLAN实际上是一种微蜂窝架构，它采用通过以太网上的宽带IP链路互联在一起的802.11 接入点。

本文对企业网络容量的分析基于如下假设：企业用户的平均密度为每200平方英尺建筑空间一个用户；工作时间为8小时；每位用户在WLAN传输150MB的文件、电子邮件和Web访问数据，不支持流媒体；以三种应用的持续峰值当作平均数据吞吐量，从而使平均数据负载为3×150MB，即450MB；一条VoIP连接给WLAN带来64 Kbps的负载(G.726和G.711组合)。

根据上述条件，下表给出了一个WLAN蜂窝上的峰值忙时负载与蜂窝半径的函数关系。

蜂窝半径（英尺）

50

75

100

125

用户

39

88

157

245

语音线路

12

22

34

49

密度X∶1

3.25

4.00

4.62

5.00

带宽（Mbps）

语音上连

0.77

1.41

2.18

2.18

语音下连

0.77

1.41

2.18

2.18

数据下连

3.25

7.33

13.08

20.42

数据上连

1.63

3.67

6.54

10.21

总吞吐量

6.41

13.82

23.98

34.98

网络容量分析显示，甚至对于半径只有50英尺的小蜂窝而言，典型的802.11b网络都不具有满足VoIP或“完全无线的工作场所”等应用需要的容量。但是，如果一个100英尺半径的蜂窝中采用54Mbps调制的802.11a/802.11g WLAN和HCF MAC的话，这个蜂窝将具有近40%的保留(额外)带宽。另一方面，如果使用低效率的EDCF MAC，覆盖同样大小的蜂窝将需要双模式802.11a/g解决方案。如果使用EDCF MAC的话，则需要两条RF信道。