專注計算機(jī)系統(tǒng)集成
質(zhì)量為根本
市場為導(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
當(dāng)前WLAN網(wǎng)絡(luò)采用的主流協(xié)議為802.11a/g/n，在設(shè)計無線網(wǎng)絡(luò)部署方案時，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。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。
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個信道，每個頻道的頻寬為22MHz。兩個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：如果有兩個無線設(shè)備同時工作，且它們工作的信道分別為1和3，則它們發(fā)送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個信道，分別是149、153、157、161、165信道，這5個信道相互之間不重疊，為互不干擾信道。
2、規(guī)劃設(shè)計原則
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。
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，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AP，從左到右的信道分別是1/6/11，此時在2樓部署的3個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垂直方向都按照無線蜂窩式覆蓋原則進(jìn)行部署。
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，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。
圖4 不同用戶業(yè)務(wù)帶寬需求的部署方案對比
無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AP覆蓋用戶區(qū)，而如果在5.5Mbit/s的速率下，則需要6個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，在衡量墻壁等對于AP信號的穿透損耗時，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，無線信號相當(dāng)于穿透近1米厚的墻壁；在2°角時相當(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20MHz信道進(jìn)行捆綁，其中一個是主信道，一個是輔信道。
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個互不重疊20MHz信道，在中國也有5個互不重疊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)計原則
由于無線信號的空間傳播是三維的，所以給設(shè)計、部署和排錯帶來了較大的困難。在進(jìn)行室內(nèi)部署時，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實(shí)例來闡述無線網(wǎng)絡(luò)在優(yōu)化設(shè)計時的原則。
部署某無線網(wǎng)絡(luò)時，其勘測到的場景如下：
1、兩個十字交叉的走廊分四個辦公室，將三個不同部門分割開。
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，但兩個部門之間經(jīng)常相互移動辦公。
4、每個房間靠近兩個走廊交叉區(qū)域的位置為承重墻，同時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)計方案1的設(shè)計思路
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2dBi全向天線。
工程部兩個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)計方案2的設(shè)計思路
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AP的信號都集中在各自房間內(nèi)，同時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，移動辦公的無線用戶不會再出現(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。
通過方案1和方案2的比較可以看出，方案2明顯更符合無線網(wǎng)絡(luò)勘測設(shè)計的基本原則（空間信號之間的可見度較小），更加貼近用戶的實(shí)際需求和應(yīng)用模型。而除了對AP部署位置的簡單調(diào)整外，常用的無線網(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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