無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)

1、隨著WLAN技術(shù)的成熟和終端的普及，WLAN網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)與應(yīng)用逐漸豐富，為越來越多的終端用戶所喜愛，各大運(yùn)營商與企業(yè)也不斷加大對WLAN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投入，在各熱點(diǎn)樓宇（寫字樓、酒店、機(jī)場等）規(guī)劃部署WLAN網(wǎng)絡(luò)，以滿足終端用戶不斷上漲的業(yè)務(wù)需求。本文將對無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)原則加以總結(jié)和分析，可作為無線網(wǎng)絡(luò)部署的指導(dǎo)意見。無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)當(dāng)前WLAN網(wǎng)絡(luò)采用的主流協(xié)議為802.11a/g/n，在設(shè)計(jì)無線網(wǎng)絡(luò)部署方案時(shí)，首先應(yīng)對這些協(xié)議有所了解，特別是與網(wǎng)絡(luò)部署相關(guān)的信道、頻率等信息，最終根據(jù)協(xié)議規(guī)定的相關(guān)原則來指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。本文主要以802.11g協(xié)議為例闡述無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。1、

2、802.11g協(xié)議頻譜如圖1所示，IEEE 802.11g協(xié)議的頻譜范圍是2.42.4835GHz。802.11協(xié)議在2.4GHz 頻段定義了14個(gè)信道，每個(gè)頻道的頻寬為22MHz。兩個(gè)信道中心頻率之間為5MHz。信道1 的中心頻率為2.412GHz，信道2 的中心頻率為2.417GHz，依此類推至位于2.472GHz 的信道13 。信道14 是特別針對日本所定義的，其中心頻率與信道13 的中心頻率相差12 MHz。圖1 802.11g協(xié)議頻譜劃分圖從圖1可以看到，信道1在頻譜上和信道2、3、4、5都有交疊的地方，這就意味著：如果有兩個(gè)無線設(shè)備同時(shí)工作，且它們工作的信道分別為1和3，則它們發(fā)送

3、出來的信號會互相干擾。為了最大程度的利用頻段資源，可使用1、6、11；2、7、12；3、8，13；4、9、14這四組互相不干擾的信道來進(jìn)行無線覆蓋。下面的表1列出了802.11g在各國家授權(quán)使用的頻段。在北美地區(qū)（美國、加拿大）開放1-11信道，在歐洲開放1-13信道。中國與歐洲一樣，同樣開放1-13信道。表1 802.11g協(xié)議的授權(quán)使用頻段由于只有部分國家開放了1214信道頻段，所以一般情況下，使用1、6、11這一組互相不干擾的信道來進(jìn)行無線覆蓋。注：對于802.11a的5G頻段，在中國一共開放了5個(gè)信道，分別是149、153、157、161、165信道，這5個(gè)信道相互之間不重疊，為互不干

4、擾信道。2、規(guī)劃設(shè)計(jì)原則在了解的802.11g協(xié)議的頻譜分布后，下面將遵照協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。2.1蜂窩式無線覆蓋圖2 802.11g協(xié)議蜂窩覆蓋示意圖依據(jù)802.11g協(xié)議的信道劃分情況，按照蜂窩式無線覆蓋的原則，在二維平面上使用1、6、11三個(gè)信道實(shí)現(xiàn)任意區(qū)域無相同信道干擾的無線部署，如圖2所示。圖3 多樓層蜂窩覆蓋示意圖在多樓層無線覆蓋時(shí)，信道的設(shè)置要考慮三維空間的信號干擾。如圖3所示，在1樓部署3個(gè)AP，從左到右的信道分別是1/6/11，此時(shí)在2樓部署的3個(gè)AP的信道就應(yīng)該劃分為11/1/6，同理3樓為6/11/1。這樣就可最大程度地避免了樓層間的干擾，無論是水平方向還是

5、垂直方向都按照無線蜂窩式覆蓋原則進(jìn)行部署。 2.2信號強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)無線覆蓋區(qū)域的信號強(qiáng)度應(yīng)滿足一定的標(biāo)準(zhǔn)，才能保證AP與終端之間信號的有效交互，從而保證無線覆蓋的效果。覆蓋區(qū)信號強(qiáng)度至少要在終端的接收靈敏度以上，這樣終端才能發(fā)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)。但在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)勘測設(shè)計(jì)中，為使得AP與終端之間協(xié)商出較高的發(fā)送速率，取得一定的帶寬和好的上網(wǎng)體驗(yàn)，需要有更好的信號強(qiáng)度作為保證。一般情況下，對于有業(yè)務(wù)需求的樓層和區(qū)域進(jìn)行覆蓋時(shí)，目標(biāo)覆蓋區(qū)域內(nèi)95以上位置的接收信號強(qiáng)度應(yīng)-75dBm（經(jīng)驗(yàn)值，適用于絕大部分無線網(wǎng)卡），重點(diǎn)覆蓋區(qū)域信號強(qiáng)度應(yīng)-70dBm。2.3單AP并發(fā)用戶數(shù)圖4 不同用戶業(yè)務(wù)帶寬需求的部署方案對比無

6、線用戶所選擇的速率將極大地影響單AP并發(fā)用戶數(shù)量與覆蓋范圍，從而影響網(wǎng)絡(luò)勘測的結(jié)果。例如圖4所示，以兩種不同的速率勘測同一開放式辦公區(qū)域。如果在2Mbit/s的速率下需要4個(gè)AP覆蓋用戶區(qū)，而如果在5.5Mbit/s的速率下，則需要6個(gè)AP才能覆蓋。因此，充分了解用戶業(yè)務(wù)對帶寬的需求是非常重要的。2.4信號穿透損壞估測在WLAN 工程中，需要通過現(xiàn)場勘查的方式了解建筑物和周圍各種物質(zhì)的材質(zhì)，并估測其對無線信號的影響，從而來確定WLAN設(shè)備的安裝位置。例如將AP置于相對較高的位置，可以有效地消除AP與無線終端之間的固定或移動的遮擋物，從而能夠保證AP與無線終端之間信號的有效交互，提高WLAN的覆

7、蓋質(zhì)量，保障WLAN網(wǎng)絡(luò)的暢通。2.4GHz電磁波對于各種建筑材質(zhì)的穿透損耗的經(jīng)驗(yàn)值如下：l 隔墻的阻擋（磚墻厚度100-300mm）：20-40dB；l 樓層的阻擋：20dB以上；l 木制家具、門和其它木板隔墻的阻擋：2-15dB；l 厚玻璃（12mm）：10dB同時(shí)，在衡量墻壁等對于AP信號的穿透損耗時(shí)，需考慮AP信號入射角度。例如，一面0.5米厚的墻壁，當(dāng)AP信號和覆蓋區(qū)域之間直線連接呈45角入射時(shí)，無線信號相當(dāng)于穿透近1米厚的墻壁；在2角時(shí)相當(dāng)于超過14米厚的墻壁，所以要獲取更好的覆蓋效果應(yīng)盡量使AP信號能夠垂直的穿過墻壁。2.5 802.11n協(xié)議信道規(guī)劃原則802.11n同時(shí)定義了

8、2.4GHz頻段和5GHz頻段信道，沿用了802.11g和802.11a的頻譜資源，分別稱之為802.11gn模式和802.11an模式。但與802.11a/g每信道只用20MHz頻寬不同的是，11n定義了兩種頻帶寬度： 20MHz頻寬和40MHz頻寬。其中40MHz頻寬使用兩個(gè)20MHz信道進(jìn)行捆綁，其中一個(gè)是主信道，一個(gè)是輔信道。40MHz信道模式雖然可以獲得更多的頻譜利用率，獲得20MHz模式兩倍的吞吐量，但是通過前面802.11g協(xié)議頻譜的學(xué)習(xí)可以知道，40MHz信道模式對于2.4GHz頻段有限的頻譜資源來說有些尷尬，因?yàn)樵?.4GHz頻譜中無法實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相互不干擾的40MHz信道的劃分

9、。然而5GHz頻段具有豐富的頻譜資源，F(xiàn)CC分配了23個(gè)互不重疊20MHz信道，在中國也有5個(gè)互不重疊20MHz信道，有足夠的信道來實(shí)現(xiàn)40MHz信道的捆綁。因此，40MHz 頻寬的11n模式基本不建議在2.4GHz使用，即802.11gn模式一般都采用20MHz頻寬進(jìn)行部署，獲取更多的信道資源，以滿足蜂窩覆蓋的原則。而想要獲得40MHz頻寬的高吞吐量，建議使用5GHz的11n（即802.11an模式）進(jìn)行部署。3、優(yōu)化設(shè)計(jì)原則3.1室內(nèi)部署位置的優(yōu)化原則由于無線信號的空間傳播是三維的，所以給設(shè)計(jì)、部署和排錯(cuò)帶來了較大的困難。在進(jìn)行室內(nèi)部署時(shí)，在滿足一定用戶密度的無線應(yīng)用需求下，要盡可能的減少

10、三維空間中的信號可見數(shù)量。為了更便于大家的理解，下面我們將通過一個(gè)實(shí)例來闡述無線網(wǎng)絡(luò)在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)的原則。3.2室內(nèi)部署位置的優(yōu)化實(shí)例部署某無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，其勘測到的場景如下：1、兩個(gè)十字交叉的走廊分四個(gè)辦公室，將三個(gè)不同部門分割開。2、工程部會經(jīng)常有大量的用戶存在，他們對帶寬要求較高。3、市場部和銷售部辦公人員較少，他們對帶寬要求不高，但兩個(gè)部門之間經(jīng)常相互移動辦公。4、每個(gè)房間靠近兩個(gè)走廊交叉區(qū)域的位置為承重墻，同時(shí)在走廊外也擺放了許多工藝品，此區(qū)域?qū)ι漕l信號衰減較大。n 部署設(shè)計(jì)方案1的設(shè)計(jì)思路由于工程部經(jīng)常有大量用戶，而且對帶寬要求較高，所以每一間辦公室都安裝一臺AP，壁掛在墻壁上，使用自帶

11、2dBi全向天線。工程部兩個(gè)AP安裝位置的墻面為普通隔斷墻，對信號的損耗較小，因此市場部、銷售部的大部分區(qū)域也可被這兩個(gè)AP的信號覆蓋。在市場部與銷售部的辦公室之間部署第三個(gè)AP解決信號覆蓋的盲區(qū)問題即可。以上部署方案所暴露的問題有：1、沒有從用戶應(yīng)用、用戶密度、工作流程等方面綜合考慮。2、部分區(qū)域還有信號覆蓋盲區(qū)。3、在需要經(jīng)常移動的市場部和銷售部的辦公區(qū)域，用戶移動時(shí)會發(fā)生多次不同信號覆蓋區(qū)域間的切換。4、在走廊1移動的用戶只能通過泄露信號覆蓋，信號質(zhì)量較差。n 部署設(shè)計(jì)方案2的設(shè)計(jì)思路由于工程部經(jīng)常有大量用戶，而且對帶寬要求較高，所以每一間辦公室都安裝一臺AP，而AP安裝位置移至承重墻角落處，采用定向平板天線覆蓋各自的辦公室，這樣可以保證每個(gè)AP的信號都集中在各自房間內(nèi)，同時(shí)利用承重墻對信號的較大損耗以防止信號泄漏到房間以外。在市場部和和銷售部之間的AP放置在兩辦公室的門口處，這樣1臺AP可覆蓋兩間辦公室的區(qū)域，移動辦公的