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1、 Wi-Fi 6 时代的校园无线网络建网标准 技术白皮书 Wi-Fi 6 时代的校园无线网络建网标准 摘摘 要要 文档版本 01 (2019-04-08) 版权所有 华为技术有限公司 ii 摘摘 要要 传统校园是基于 KPI (Key Performance Indicator, 关键性能指标) 来建设自己的 Wi-Fi 网络, 可以满足覆盖范围和接入容量的要求。但是随着 VR/AR、4K 等高带宽需求和时延敏感的业务增多, 面向用户的网络指标 KQI(Key Quality Indicator,关键质量指标)更能反映真实的用户体验,更好 地评估和管理网络质量。 作为业界首个基于 KQI 和
2、KPI 的校园全场景 Wi-Fi 6 建网指导,华为在本白皮书中结合实验验 证结果,对不同场景下的业务模型、Wi-Fi 6 建网标准(包括 KQI 级别)、网络规划和 AP 选型都进 行了具体定义和详细阐述。 Wi-Fi 6 时代的校园无线网络建网标准 目 录 文档版本 01 (2019-04-08) 版权所有 华为技术有限公司 iii 目目 录录 摘摘 要要 . ii 1 学校学校 Wi-Fi 网络的发展历程网络的发展历程 . 1 2 学校学校 Wi-Fi 网络面临的挑战网络面临的挑战 . 3 2.1 如何衡量 Wi-Fi 网络的好与坏. 3 2.2 学校 Wi-Fi 网络面临的问题 . 5
3、 2.3 学校 Wi-Fi 建网标准:KPI 和 KQI 一个都不能少 . 5 3 学校精品学校精品 Wi-Fi 网络建网标准网络建网标准 . 7 3.1 教室场景 . 7 3.1.1 业务模型. 7 3.1.2 建网标准. 8 3.1.3 网络规划. 8 3.1.4 AP 选型 . 9 3.2 VR 教室场景(新增) .10 3.2.1 业务模型.10 3.2.2 建网标准.10 3.2.3 网络规划. 11 3.2.4 AP 选型 . 11 3.3 办公室场景 .12 3.3.1 业务模型.12 3.3.2 建网标准.12 3.3.3 网络规划.13 3.3.4 AP 选型 .14 3.3
4、.4.1 小型办公室 .14 3.3.4.2 大型办公室 .15 Wi-Fi 6 时代的校园无线网络建网标准 目 录 文档版本 01 (2019-04-08) 版权所有 华为技术有限公司 iv 3.4 会议室/报告厅场景 .15 3.4.1 业务模型.15 3.4.2 建网标准.16 3.4.3 网络规划.16 3.4.4 AP 选型 .17 3.4.4.1 会议室 .17 3.4.4.2 大型报告厅 .18 3.5 图书馆场景 .18 3.5.1 业务模型.19 3.5.2 建网标准.19 3.5.3 网络规划.19 3.5.4 AP 选型 .20 3.6 实验室场景 .20 3.6.1 业
5、务模型.21 3.6.2 建网标准.21 3.6.3 网络规划.22 3.6.4 AP 选型 .22 3.7 食堂场景 .23 3.7.1 业务模型.23 3.7.2 建网标准.23 3.7.3 网络规划.24 3.7.4 AP 选型 .24 3.8 操场场景 .25 3.8.1 业务模型.25 3.8.2 建网标准.25 3.8.3 网络规划.26 3.8.4 AP 选型 .26 3.9 宿舍场景 .27 3.9.1 业务模型.27 3.9.2 建网标准.27 3.9.3 网络规划.28 3.9.4 AP 选型 .28 Wi-Fi 6 时代的校园无线网络建网标准 目 录 文档版本 01 (2
6、019-04-08) 版权所有 华为技术有限公司 v 4 总结总结 . 29 A 缩略语缩略语 . 30 Wi-Fi 6 时代的校园无线网络建网标准 1 学校 Wi-Fi 网络的发展历程 文档版本 01 (2019-04-08) 版权所有 华为技术有限公司 1 1 学校学校 Wi-Fi 网络的发展历程网络的发展历程 校园网是为学校师生提供教学、 科研、 生活、 社交一体化的综合信息服务的最基础载体。 校园网既需要承载科研信息共享、多媒体教学、电子阅览、教学资料存储等教学相关的 网络业务,也要承载行政和总务管理、教师办公、学校论坛、师生生活及社交等其他网 络业务。无线网络最初作为有线网络的辅助进
7、入校园网,随着移动互联网时代的到来, 无线网络给大家的工作、学习和生活带来了极大的便利,随时随地的上网成了人们的基 本诉求,目前无线已经从补充作用逐渐转变为校园网的重要组成部分,校园网无线化成 为学校的一种普通需求。 随着数字化转型深入,智能的网络终端和越来越多的创新应用正在改变教育行业,智能 移动设备保有数量迅猛增涨,如平板、PC、智能手机的占比越来越高,学生与教师期望 在不断的提高,他们希望可以得到更好的无线网络服务,获得更丰富的多媒体体验,包 括在线学习、社交娱乐、教学办公、科研、授课。并且希望在学校公共场所、教室、图 书馆、礼堂、会议室、宿舍等任何地点,任何时间,实现一致的网络体验。
8、一般学校的师生数量从几千到几万不等, 接入终端的类型有智能手机、 PAD、 笔记本等, 师生通过无线终端登录学校网站、 校内公共平台和 Internet 浏览网络内容, VDI(虚拟化 桌面)在线学习,不同专业对于网络带宽需求也不一致如医学和生命科学需要上传和下 载高清视频和图片,无线网络提供稳定、流畅、的网络体验;无线终端的接入的时间也 具有规律性,如上课时间段接入数量少,而在晚自习后、下课后,接入数量多,观看在 线视频并发访问高要求无线网络能承受高并发高带宽网络体验;同时学校作为园区,其 移动用户区域包括教室、报告厅、办公楼、操场、宿舍等场所,不同场所的建筑结构不 同、 用户访问特点不同,
9、 如报告厅的吊顶高、 用户密度高; 又如学生宿舍, 墙体隔断多, 每宿舍 48 人,在线视频流量大、并发高,一般 Wi-Fi 易导致信号衰减大带宽不能满 足要求等。 需要通过定制化的 Wi-Fi 产品深度满足高教园区内教室、 会议室、 学生宿舍、 体育场馆等不同场景的 Wi-Fi 网络覆盖需求。 另外校园科研及创新的教学应用对 WI-FI 的并发、带宽、延时需求更苛刻,目前主力发 货的是 11ac wave2 的无线接入设备,根据 DellOro 公司预测,随着搭载创新技术的 Wi-Fi 6 标准的正式发布,2019 年支持 11ax(Wi-Fi 6)的企业级室内 AP 的出货量将 Wi-Fi
10、 6 时代的校园无线网络建网标准 1 学校 Wi-Fi 网络的发展历程 文档版本 01 (2019-04-08) 版权所有 华为技术有限公司 2 超过 400 万,并从 2020 年开始 11ax 的市场占有率将飞速增长,随着支持 Wi-Fi 6 终 端的日益普及,Wi-Fi 6 将成为市场的主流。Wi-Fi 6 必将是未来几年校园无线覆盖的首 选。 Wi-Fi 6 时代的校园无线网络建网标准 2 学校 Wi-Fi 网络面临的挑战 文档版本 01 (2019-04-08) 版权所有 华为技术有限公司 3 2 学校学校 Wi-Fi 网络面临的挑战网络面临的挑战 随着校园网络信息化的普及,越来越多
11、的师生拥有个人笔记本、平板电脑、智能手机等 智能终端。师生在教室、实验室、图书馆、学术报告厅、会议室以及室外广场等场所需 要访问学校的教学资源和 Internet 接入, 其中包含许多有线网络无法延伸的场合, 所以 建设校园 Wi-Fi 网络可以最大程度延伸网络半径,让网络渗透到学校的每个角落。 企业级 Wi-Fi 经过了近 20 年的发展,取得了巨大的成功,Wi-Fi 的最大贡献是将人们 从传统的有线网络里解放出来,为个人用户、社会机构提供了便捷的网络服务。在全球 范围内,Wi-Fi 承载了超过一半的数据流量。同时随着移动终端数量的极速增长和新业 务对网络性能要求的不断提升,如沉浸式教学,需
12、要通过高清 VR 眼镜为学生展示教学 内容,对承载的 Wi-Fi 网络要求延时小于 10ms,带宽大于 100M,并发大于 50 人, 当前11ac的网络无法满足要求, 因此高校Wi-Fi网络对新业务诉求面临着巨大的挑战。 2.1 如何衡量 Wi-Fi 网络的好与坏 我们认为:用户体验是判断我们认为:用户体验是判断 Wi-Fi 网络好坏的唯一标准。网络好坏的唯一标准。 通常网络运维人员会根据网络的 KPI 来判断网络质量,基于网络设备提取关键指标,判 断整网的健康程度。 如下图所示, 接入成功率作为衡量 Wi-Fi 网络质量的一项重要 KPI, 伴随着整网用户数的提升,接入成功率开始下降,当下
13、降到 95%以下时,可以得知网络 处于体验较差的状态。 Wi-Fi 6 时代的校园无线网络建网标准 2 学校 Wi-Fi 网络面临的挑战 文档版本 01 (2019-04-08) 版权所有 华为技术有限公司 4 图2-1 KPI 与网络质量的关系 网络设备或者网管服务器反馈的 KPI 信息可以从一定程度呈现网络用户体验的好坏, 但 是不能实现精确的反馈。如下图所示,伴随着接入 Wi-Fi 网络的用户数增加,如果只从 KPI 视角(接入成功率)来看,因为用户数还没有超过一定范围,接入成功率依然保持 在 95%以上,我们会认为这是一个好的体验,但是实际上用户的上网速率已经低于 1Mbps,这其实是
14、一个差的体验;所以站在用户视角来看的网络指标 KQI 才能反映真 实的用户体验。 图2-2 KQI 与网络质量的关系 Wi-Fi 6 时代的校园无线网络建网标准 2 学校 Wi-Fi 网络面临的挑战 文档版本 01 (2019-04-08) 版权所有 华为技术有限公司 5 2.2 学校 Wi-Fi 网络面临的问题 学校无线终端数量的不断增加,师生对随时随地接入网络的需求提升,使得无线校园网 的建设必不可少。 学校各物理区域分散并多样化,包含教室、办公室、会议室/报告厅、图书馆、实验室、 食堂、操场等学习工作区域和生活区域。传统规划的方案不能满足全校园的无线覆盖, 做不到随地的网络接入。 另外部
15、分学校的 Wi-Fi 网络建设时间较早,使用较早的 802.11n 标准的无线 AP,随着 现在网络应用对带宽需求的成倍增长及无线终端数量的大幅度提升,部分区域,例如会 议室,报告厅等高密场景下,用户接入困难或者接入后网速很差,之前规划的容量已经 远远不能满足学校师生的要求,做不到随时接入获得好体验的要求。 传统学校都是基于 KPI 标准来建设自己的 Wi-Fi 网络,从上一节的分析我们可以看出, 通过 KPI 建网标准会带来的弊端:美好的 KPI 结果不代表美好的用户体验。 2.3 学校 Wi-Fi 建网标准:KPI 和 KQI 一个都不能少 要解决上面的问题, 我们就需要建设一个学校精品
16、Wi-Fi 网络, 最终的目标: 让接入 Wi- Fi 网络的师生获得好的体验。将这个目标转化为网络建设的要求,最直接的就是让师生 “随时随地”的接入 Wi-Fi 网络,都有满意的带宽。如下图所示,针对学校区域,接入用 户,业务类型的差异对应带宽需求的差异,需要建设一张基于业务体验的 Wi-Fi 网络。 图2-3 建设精品网络的标准 目标已经明确,那按照什么样的标准去建设网络呢,通过上面的分析可以看出,面向网 络的 KPI 指标和面向用户的 KQI 指标缺一不可。如下图所示,基于 KPI 建设的网络可 以满足覆盖范围和接入容量的要求。 再加上 KQI 指标来建设网络, 可以满足用户的使用 体验
17、。我们期望建设一个随时随地接入都体验完美的网络,但是基于 Wi-Fi 网络本身易 受影响和开放的特质,需要极高的成本,所以在实际建设时,我们会考虑投入和收益的 Wi-Fi 6 时代的校园无线网络建网标准 2 学校 Wi-Fi 网络面临的挑战 文档版本 01 (2019-04-08) 版权所有 华为技术有限公司 6 关系,我们建议学校 Wi-Fi 网络需要能满足在 95%区域范围内,90%时间范围内能获 得好的带宽体验。 图2-4 建设精品 Wi-Fi 标准 基于 iLab 实验分析,提供 WLAN 网络下 Excellent/Good 体验下 XMbps 速率基线。 业务类型 单业务基线速率(
18、kbps) Excellent Good WEB 2500 1200 Streaming(480P) 4000 3200 Streaming(720P) 8000 6400 Streaming(1080P) 16000 12000 Streaming(4K) 50000 22500 VoIP(Voice) 128 64 VoIP(Video) 300 256 Email 16000 8000 File Transfer 16000 8000 SNS 2500 1200 IM 256 128 Gaming 2000 1000 Other 300 128 Wi-Fi 6 时代的校园无线网络建网标准
19、 3 学校精品 Wi-Fi 网络建网标准 文档版本 01 (2019-04-08) 版权所有 华为技术有限公司 7 3 学校精品学校精品 Wi-Fi 网络建网标准网络建网标准 根据校园中不同的场景和不同的业务需求,对于无线网络的要求也有差异,需要根据差 异性确定不同场景的无线网络建设标准,选择不同的 WLAN 设备进行部署,以达到最 佳的使用效果和最优的建设成本。校园无线覆盖主要可分为以下 8 类场景:教室、办公 室、会议室/报告厅,图书馆,实验室、食堂、操场、宿舍。以下将分别阐述各场景的业 务区别、无线网络建设标准和推荐方案。 3.1 教室场景 教室是学校中最重要的教学区域之一,其特点是用户
20、密度大,对网络质量要求高。在平 时上课、自习等高峰时间段,教室中的无线网络接入用户密度大约为 2 用户/平米。承 载上网查阅资料、观看教学视频、即时学术交流等重要的教学业务。建设一张高质量的 无线网络,是提升教学效率的有效手段。 3.1.1 业务模型 教室场景无线网络承载的主要业务分为 Web、视频、语音、email、IM 等类型。且教 室场景对 WEB、视频业务的 KQI 级别要求较高。 项目 WEB 视频 720P 视频 1080P 语音 Email 桌面 共享 IM 游戏 各业务用户数占 比 45% 10% 10% 5% 5% 5% 10% 10% KQI 级别 Excellent Ex
21、cellent Excellent Good Good Good Good Good 各业务带宽需求 (kbps) 2500 8000 16000 128 16000 2500 256 2000 Wi-Fi 6 时代的校园无线网络建网标准 3 学校精品 Wi-Fi 网络建网标准 文档版本 01 (2019-04-08) 版权所有 华为技术有限公司 8 3.1.2 建网标准 根据教室场景的业务模型以及 KQI 级别,建议按照以下标准进行无线网络规划设计。 带宽设计 16Mbpseverywhere, 即在 95%的无线覆盖区域, 基于上述教室场景业务负载模型, 用户接入带宽最高可达 16Mbps。 容量设计 Wi