專注計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成
質(zhì)量為根本
市場(chǎng)為導(dǎo)向
人才為核心
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(lái)越多的終端用戶所喜愛(ài)，各大運(yùn)營(yíng)商與企業(yè)也不斷加大對(duì)WLAN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投入，在各熱點(diǎn)樓宇（寫(xiě)字樓、酒店、機(jī)場(chǎng)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(duì)無(wú)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)部署的指導(dǎo)意見(jiàn)。
無(wú)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)部署方案時(shí)，首先應(yīng)對(duì)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(lái)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。
1、802.11g協(xié)議頻譜
如圖1所示，IEEE 802.11g協(xié)議的頻譜范圍是2.4~2.4835GHz。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(lèi)推至位于2.472GHz 的信道13 。信道14 是特別針對(duì)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(wú)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)送出來(lái)的信號(hào)會(huì)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(lái)進(jìn)行無(wú)線覆蓋。
下面的表1列出了802.11g在各國(guó)家授權(quán)使用的頻段。在北美地區(qū)（美國(guó)、加拿大）開(kāi)放1-11信道，在歐洲開(kāi)放1-13信道。中國(guó)與歐洲一樣，同樣開(kāi)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(guó)家開(kāi)放了12~14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(lái)進(jìn)行無(wú)線覆蓋。
注：對(duì)于802.11a的5G頻段，在中國(guó)一共開(kāi)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。
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(wú)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(wú)相同信道干擾的無(wú)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(wú)線覆蓋時(shí)，信道的設(shè)置要考慮三維空間的信號(hào)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(wú)論是水平方向還是垂直方向都按照無(wú)線蜂窩式覆蓋原則進(jìn)行部署。
2.2信號(hào)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)
無(wú)線覆蓋區(qū)域的信號(hào)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(hào)的有效交互，從而保證無(wú)線覆蓋的效果。覆蓋區(qū)信號(hào)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)。
但在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)勘測(cè)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(hào)強(qiáng)度作為保證。一般情況下，對(duì)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(hào)強(qiáng)度應(yīng)≥-75dBm（經(jīng)驗(yàn)值，適用于絕大部分無(wú)線網(wǎng)卡），重點(diǎn)覆蓋區(qū)域信號(hào)強(qiáng)度應(yīng)≥-70dBm。
圖4 不同用戶業(yè)務(wù)帶寬需求的部署方案對(duì)比
無(wú)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(cè)的結(jié)果。例如圖4所示，以兩種不同的速率勘測(cè)同一開(kāi)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(duì)帶寬的需求是非常重要的。
2.4信號(hào)穿透損壞估測(cè)
在WLAN 工程中，需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查的方式了解建筑物和周?chē)鞣N物質(zhì)的材質(zhì)，并估測(cè)其對(duì)無(wú)線信號(hào)的影響，從而來(lái)確定WLAN設(shè)備的安裝位置。例如將AP置于相對(duì)較高的位置，可以有效地消除AP與無(wú)線終端之間的固定或移動(dòng)的遮擋物，從而能夠保證AP與無(wú)線終端之間信號(hào)的有效交互，提高WLAN的覆蓋質(zhì)量，保障WLAN網(wǎng)絡(luò)的暢通。
2.4GHz電磁波對(duì)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(mén)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(duì)于AP信號(hào)的穿透損耗時(shí)，需考慮AP信號(hào)入射角度。
例如，一面0.5米厚的墻壁，當(dāng)AP信號(hào)和覆蓋區(qū)域之間直線連接呈45°角入射時(shí)，無(wú)線信號(hào)相當(dāng)于穿透近1米厚的墻壁；在2°角時(shí)相當(dāng)于超過(guò)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(hào)能夠垂直的穿過(guò)墻壁。
2.5 802.11n協(xié)議信道規(guī)劃原則
802.11n同時(shí)定義了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(guò)前面802.11g協(xié)議頻譜的學(xué)習(xí)可以知道，40MHz信道模式對(duì)于2.4GHz頻段有限的頻譜資源來(lái)說(shuō)有些尷尬，因?yàn)樵?.4GHz頻譜中無(wú)法實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相互不干擾的40MHz信道的劃分。
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(guó)也有5個(gè)互不重疊20MHz信道，有足夠的信道來(lái)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
由于無(wú)線信號(hào)的空間傳播是三維的，所以給設(shè)計(jì)、部署和排錯(cuò)帶來(lái)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(wú)線應(yīng)用需求下，要盡可能的減少三維空間中的信號(hào)可見(jiàn)數(shù)量。為了更便于大家的理解，下面我們將通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)闡述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)的原則。
部署某無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，其勘測(cè)到的場(chǎng)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(mén)分割開(kāi)。
2、工程部會(huì)經(jīng)常有大量的用戶存在，他們對(duì)帶寬要求較高。
3、市場(chǎng)部和銷(xiāo)售部辦公人員較少，他們對(duì)帶寬要求不高，但兩個(gè)部門(mén)之間經(jīng)常相互移動(dòng)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(hào)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(duì)帶寬要求較高，所以每一間辦公室都安裝一臺(tái)AP，壁掛在墻壁上，使用自帶2dBi全向天線。
工程部?jī)蓚€(gè)AP安裝位置的墻面為普通隔斷墻，對(duì)信號(hào)的損耗較小，因此市場(chǎng)部、銷(xiāo)售部的大部分區(qū)域也可被這兩個(gè)AP的信號(hào)覆蓋。在市場(chǎng)部與銷(xiāo)售部的辦公室之間部署第三個(gè)AP解決信號(hào)覆蓋的盲區(qū)問(wèn)題即可。
以上部署方案所暴露的問(wèn)題有：
1、沒(méi)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(hào)覆蓋盲區(qū)。
3、在需要經(jīng)常移動(dòng)的市場(chǎng)部和銷(xiāo)售部的辦公區(qū)域，用戶移動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生多次不同信號(hào)覆蓋區(qū)域間的切換。
4、在走廊1移動(dòng)的用戶只能通過(guò)泄露信號(hào)覆蓋，信號(hào)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(duì)帶寬要求較高，所以每一間辦公室都安裝一臺(tái)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(hào)都集中在各自房間內(nèi)，同時(shí)利用承重墻對(duì)信號(hào)的較大損耗以防止信號(hào)泄漏到房間以外。
在市場(chǎng)部和和銷(xiāo)售部之間的AP放置在兩辦公室的門(mén)口處，這樣1臺(tái)AP可覆蓋兩間辦公室的區(qū)域，移動(dòng)辦公的無(wú)線用戶不會(huì)再出現(xiàn)跨小區(qū)域切換的情況。
在走廊1的一端采用高增益定向天線覆蓋走廊1。
通過(guò)方案1和方案2的比較可以看出，方案2明顯更符合無(wú)線網(wǎng)絡(luò)勘測(cè)設(shè)計(jì)的基本原則（空間信號(hào)之間的可見(jiàn)度較?。?，更加貼近用戶的實(shí)際需求和應(yīng)用模型。而除了對(duì)AP部署位置的簡(jiǎn)單調(diào)整外，常用的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)部署優(yōu)化手段還有：信道設(shè)置、功率調(diào)整、天線的選擇（全向、定向、桿狀、平板、八木、吸頂?shù)龋?/span>
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