【資料名稱】：WLAN網(wǎng)絡規(guī)劃流程.doc

【資料作者】：不詳

【資料日期】：不詳

【資料語言】：中文

【資料格式】：DOC

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WLAN網(wǎng)絡規(guī)劃流程
目前，我國的WLAN網(wǎng)絡在企業(yè)和家庭應用日益廣泛；而運營級的WLAN熱點主要分布在機場、星巴克等熱點地區(qū)，業(yè)務量較少，分布較為分散，所以WLAN網(wǎng)絡規(guī)劃相對簡單，并未引起足夠重視。

據(jù)相關機構預測，隨著WLAN技術的日益普及、市場的不斷發(fā)展，運營商的WLAN網(wǎng)絡將與企業(yè)結合，熱點不斷擴展，用戶不斷增多，在局部地區(qū)將出現(xiàn)用戶大量集中的現(xiàn)象，如大型寫字樓，會議室；另外，多個運營商可能在同一地區(qū)共存。若WLAN網(wǎng)絡規(guī)劃不合理，容易造成網(wǎng)絡之間的相互干擾，降低用戶體驗。本文針對運營級的WLAN網(wǎng)絡規(guī)劃做一簡單介紹，為WLAN網(wǎng)絡的部署提供參考。

1、WLAN網(wǎng)絡規(guī)劃流程

WLAN網(wǎng)絡規(guī)劃流程可以分為以下幾個步驟：調研及勘查、覆蓋設計、頻率規(guī)劃、容量規(guī)劃、網(wǎng)絡優(yōu)化幾個步驟。

通過調研了解客戶需求，明確網(wǎng)絡覆蓋目標、應用背景，分析用戶對象群及數(shù)量、業(yè)務特征等；并對WLAN覆蓋現(xiàn)場進行勘查，獲得現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)、傳輸及點位等資源情況。在此基礎上制定合理的WLAN網(wǎng)絡規(guī)劃總體原則和策略。

覆蓋設計階段首先確定WLAN網(wǎng)絡的覆蓋方式，即采用室內(nèi)還是室外覆蓋方式、單獨建設還是與移動通信網(wǎng)絡合路等。確定覆蓋方式之后根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)進行鏈路預算，在此基礎上初步確定AP點位及數(shù)量。在有條件情況下，進行WLAN仿真，預測規(guī)劃效果，并根據(jù)仿真結果進行調整，直到各項參數(shù)達到目標值。

覆蓋設計之后根據(jù)前面確定的AP點位及數(shù)量進行合理頻率規(guī)劃，規(guī)避頻率干擾，力求將干擾降到最小。若頻點始終無法合理規(guī)劃，需重新調整AP的點位及數(shù)量。

然后根據(jù)用戶需求進行容量規(guī)劃。容量規(guī)劃與頻率規(guī)劃是相互關聯(lián)又相互制約的，提升容量將增大干擾，降低干擾又會減少網(wǎng)絡容量，容量規(guī)劃的目的就是找到容量和干擾整體最優(yōu)的結合點。

最后，在WLAN網(wǎng)絡建成之后，進行實際的測試，做相應的優(yōu)化調整，使網(wǎng)絡性能達到最優(yōu)。

當然，WLAN網(wǎng)絡規(guī)劃的這幾個步驟之間是相互關聯(lián)、不可分割的，進行實際規(guī)劃設計時應綜合考慮這幾方面，這樣才能減少網(wǎng)絡規(guī)劃往復次數(shù)，并使最終的WLAN網(wǎng)絡性能接近最優(yōu)。

2、調研及勘查

前期調研和規(guī)劃是網(wǎng)絡規(guī)劃的基礎，是獲得規(guī)劃輸入?yún)��?shù)的過程。調研階段需與運營商進行良好溝通，以確定準確的覆蓋目標、網(wǎng)絡設計容量以及網(wǎng)絡的預期質量。

由于WLAN信號在空間衰減較快，且WLAN多應用于室內(nèi)環(huán)境，建筑結構、房屋材質對WLAN信號的影響很大，需進行現(xiàn)場的勘查，為WLAN的規(guī)劃、仿真做好前期準備。另外，WLAN使用的是非授權頻段，前期勘查的另一目的是確認附近是否有干擾源，是否需要與其他運營商或企業(yè)商議頻率問題或采取其它干擾規(guī)避措施。

3、覆蓋設計

3.1　覆蓋方式

WLAN網(wǎng)絡大體可以分為下面兩種場景、4類覆蓋方式。

（1）室內(nèi)覆蓋：單獨建設方式、共用室內(nèi)分布系統(tǒng)建設方式；

（2）室外覆蓋：室外型AP覆蓋方式、Mesh型網(wǎng)絡覆蓋方式。

3.1.1　室內(nèi)單獨建設方式

這是目前最簡單、應用最廣的WLAN建設方式。如圖1為某辦公樓WLAN網(wǎng)絡點位圖。



圖1　某辦公樓WLAN網(wǎng)絡點位圖

采取單獨建設方式時，主要根據(jù)WLAN的覆蓋和容量需求在相應的位置布放，并將走線長度控制在允許范圍內(nèi)。隨后的鏈路預算只需計算空間損耗即可。

一般來說，單獨布放點位選擇比較靈活，基本可以使用適合WLAN覆蓋的最佳點位；并且由于使用了較多的AP，可以獲得較大的網(wǎng)絡容量。

3.1.2　共用室內(nèi)分布系統(tǒng)建設方式

目前很多高檔寫字樓已經(jīng)進行了移動通信的室內(nèi)分布系統(tǒng)建設，在引入WLAN時可以考慮采用共用室分系統(tǒng)的建設方式；另外，沒有室分系統(tǒng)的樓宇在規(guī)劃建設室內(nèi)分布系統(tǒng)時可以將WLAN信號一同考慮。

如圖2所示，將WLAN的無線射頻信號通過合路器饋入室內(nèi)分布系統(tǒng)，各頻段信號共用天饋進行覆蓋。



圖2　室內(nèi)型

由于WLAN設備輸出信號強度較小，一般采用后端合路，使AP盡量接近天線。

共用室內(nèi)分布系統(tǒng)的優(yōu)點在于可以充分利用原有資源，工程量較小，經(jīng)濟快捷。另一方面，應注意WLAN使用與原有系統(tǒng)不同的頻段，需更換支持2.4GHz的元器件；需重新進行鏈路預算。共用室內(nèi)分布系統(tǒng)時天線點位可能不是最優(yōu)的；且由于使用的AP較少，網(wǎng)絡容量較低。

3.1.3　室外型AP覆蓋方式

對于居民樓、校園等以覆蓋需求為主的地區(qū)，可以使用室外型AP進行覆蓋。如圖3所示，AP置于建筑物頂端或外墻，使用室外型AP和高增益天線，對室內(nèi)進行覆蓋。



圖3　室外型

采用室外型覆蓋方式建設速度快，網(wǎng)絡維護簡單，投資少見效快。但應注意下面幾方面問題。

（1）室外WLAN信號和室內(nèi)WLAN信號之間的干擾；

（2）WLAN為共享帶寬，無法保障單個用戶的帶寬；

（3）室內(nèi)WLAN信號的覆蓋效果。

3.1.4　Mesh型網(wǎng)絡覆蓋方式

對于室外較大面積（如城市、校園等）的WLAN覆蓋可以采用Mesh型網(wǎng)絡覆蓋。如圖4所示，Mesh技術采用網(wǎng)狀網(wǎng)結構，通過若干個基于無線互聯(lián)的AP群對目標區(qū)域進行覆蓋，并將數(shù)據(jù)回傳至有線IP骨干網(wǎng)。



圖4　Mesh型網(wǎng)絡覆蓋

此種建設方式部署靈活、建設快捷，對傳輸?shù)荣Y源需求較少。部署時應注意頻率規(guī)劃及對周邊WLAN網(wǎng)絡的影響。

3.2　鏈路預算

在確定WLAN網(wǎng)絡部署方式之后，就要進行鏈路預算。

設發(fā)射機的輸出功率為Pt，空間路徑衰耗PL（d），電纜及各類器件的損耗Ls，發(fā)射天線增益為Gt，接收天線增益Gr，則接收機接收的功率電平Pr可用下面公式表示：


Pr=Pt+Gt-PL(d)-Ls+Gr

根據(jù)此公式可以計算得到各處的接收電平，進而確認AP覆蓋范圍。

下面討論在室外、室內(nèi)的WLAN信號傳播損耗。

3.2.1　室外環(huán)境

無線局域網(wǎng)小區(qū)的覆蓋范圍較小，因此采用自由空間傳播模型。2.4GHz自由空間電磁波的傳播路徑損耗符合：

L0(dB)=92.4+20lg(d)+20lg(f)

其中L0為自由空間損耗；d為傳輸距離，單位是km；f為工作頻率，單位是GHz。

3.2.2　室內(nèi)環(huán)境

選取衰減因子模型作為室內(nèi)無線傳播模型，其表示式為：

其中PL(d0)=20lg（4πd0/λ），一般取d0=1m，當頻率為2.45GHz時，其值為40dB；NMF表示基于測試的多樓層路徑損耗指數(shù)。典型建筑物的路徑損耗指數(shù)如表1所示。



表1　典型建筑物的路徑損耗指數(shù)

經(jīng)過鏈路預算，可以初步確定AP的點位。

3.3　仿真

通過手工計算鏈路預算比較繁瑣，目前有很多公司開發(fā)了針對WLAN規(guī)劃的仿真軟件，規(guī)劃效率較高，方案修改方便，且鏈路預算更為準確、直觀。圖5是針對某辦公樓WLAN的信號強度仿真。



圖5　針對某辦公樓WLAN的信號強度仿真

通過軟件，可以將實際的環(huán)境中各項參數(shù)在仿真中體現(xiàn)出來，包括房屋構造、墻體材料、門窗位置、家具布局等，再現(xiàn)一個近乎實際的場景。仿真后可以得到信號強度、信噪比等多項指標，通過結果可以對網(wǎng)絡進行重新調整和仿真。部分仿真軟件甚至能夠根據(jù)客戶需求自動進行WLAN規(guī)劃。



圖6　頻率規(guī)劃

4、頻率規(guī)劃

IEEE 802.11b/g設備使用2.4～2.4835 GHz頻段。工作頻率帶寬為83.5MHz，劃分為14個子頻道，每個子頻道帶寬為22MHz；互不干擾的子信道有3個。（802.11a使用5.8GHz頻段，目前應用較少，本文暫不做討論。）

與蜂窩網(wǎng)類似，3個互不干擾信道可以進行頻率復用，但應確保使用同一信道的AP之間應有足夠遠的距離，避免干擾。理想的WLAN部署情形如圖7所示。



圖7　理想的WLAN部署情形

AP覆蓋區(qū)域之間應有重疊區(qū)，以保證無縫覆蓋和適應負載均衡。

5、容量規(guī)劃

隨著WLAN的普及，出現(xiàn)了一些用戶密集的熱點區(qū)域，這些區(qū)域是WLAN設計的難點和重點。下面討論AP接入能力、干擾對WLAN速率的影響幾個方面的問題。

5.1　單AP接入能力

由于WLAN采用CSMA/CA機制，如果接入用戶過多，那么同一時刻發(fā)生沖突的概率明顯增大，也必定會延長每個用戶等待的時間，而使得系統(tǒng)帶寬閑置；如果用戶超過一定的限度，會導致系統(tǒng)的癱瘓。工程設計上一般每AP接入用戶數(shù)在20～30臺左右應該比較合適。

5.2　信道干擾

5.2.1　其它設備的干擾

經(jīng)過測試，使用2.4GHz頻段的設備中，藍牙等小功率設備對WLAN網(wǎng)絡的影響很小，可以忽略；微波爐等大功率設備對WLAN網(wǎng)絡的影響較大，在網(wǎng)絡設計時應注意遠離此類設備。圖8是微波爐對WLAN（802.11b）傳輸速率影響的曲線圖。



圖8　微波爐對WLAN（802.11b）傳輸速率影響的曲線圖

從圖中可以看出，WLAN設備靠近干擾源時，傳輸速率迅速下降。

5.2.2　同道干擾

WLAN采用的直接序列擴頻技術的擴頻碼是標準的，不同的設備使用相同的擴頻碼，因此相鄰小區(qū)不能使用相同頻率，否則將造成同頻干擾。圖9、10分別是相距40m的兩個802.11b的AP使用1、6信道和1、1信道時的網(wǎng)絡吞吐量。



圖9　兩AP分別使用1、6信道



圖10　兩AP均使用1信道

在使用非干擾頻段時，兩AP總吞吐量可以接近11 Mbit/s；在同頻時總吞吐量不足6Mbit/s，此時2個AP與非干擾情況下1個AP的吞吐量接近。所以，在有限范圍內(nèi)單純采用增加AP的辦法是無法提高網(wǎng)絡容量的。

5.2.3　鄰道干擾

兩信道中心頻率小于25MHz時，信道之間存在重疊區(qū)域，會有部分干擾。圖11曲線是兩AP信道間隔分別為0～5情況下的總吞吐量曲線。



圖11　兩AP信道間隔分別為0～5情況下的總吞吐量曲線

使用鄰頻可以增加可用頻點數(shù)，但會引入干擾，工程上一般仍采用1、6、11三個完全不干擾的頻段。對于使用鄰頻的能否使系統(tǒng)總容量得以及提升、提升效果還有待進一步的試驗來驗證。

5.3　干擾規(guī)避及容量提升

通過規(guī)避干擾提升網(wǎng)絡容量，尤其是在小范圍提供大容量的無線局域網(wǎng)是WLAN設計的難點。針對干擾規(guī)避和容量提升，業(yè)內(nèi)主要有如下幾種建議：充分利用天然隔斷（如建筑物、墻體等）、使用802.11a、降低AP發(fā)射功率、使用扇區(qū)天線或智能天線。

利用隔斷進行頻率復用是WLAN網(wǎng)絡規(guī)劃的基本方法，802.11 a的使用主要受限于用戶發(fā)展，這里都不再贅述。下面針對后兩種建議進行簡單討論。

5.4　降低AP發(fā)射功率

降低AP發(fā)射功率可以減少AP的覆蓋范圍，從而增大頻率復用度。降低AP發(fā)射功率，可以減少AP之間的相互干擾；但是，STA的發(fā)射功率一般為30mW，部分STA設備的功率用戶是無法控制的，所以AP與STA之間、STA與STA之間的干擾依然存在，所能帶來的容量提升也有限。

5.5　扇區(qū)天線，智能天線

此技術用于蜂窩網(wǎng)絡，使容量得以提升。WLAN使用扇區(qū)天線或智能天線，可以減少AP之間以及STA與AP之間的干擾，在一定程度上能夠提升容量。但是STA均使用全向天線，功率不可調，STA之間的干擾依然無法避免；另一方面，WLAN覆蓋半徑一般不會大于200m，在室內(nèi)或是地形、地物復雜的情景下，折射、反射等因素使得在如此小范圍內(nèi)精確控制天線方向圖比較困難，使用扇區(qū)天線或智能天線帶來的容量提升就會大打折扣。所以，目前定向天線更多地應用于信號回傳和增大覆蓋范圍。

6、網(wǎng)絡優(yōu)化

在網(wǎng)絡規(guī)劃設計及建設完成之后，需要對實際網(wǎng)絡質量進行測量，并根據(jù)測量結果對網(wǎng)絡進行調整，以確保信號強度、干擾等指標達到目標值。

7、總結

隨著WLAN網(wǎng)絡的日益普及，其網(wǎng)絡規(guī)劃的重要性將日益突出，WLAN網(wǎng)絡的規(guī)劃需要在實際工作中不斷完善，并隨著WLAN技術的進步而進一步發(fā)展，使WLAN向著高效、安全、運營級的網(wǎng)絡目標不斷邁進。