WLAN無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì).doc

WLAN無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)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(duì)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(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。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(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、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(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1802.11g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)送出來的信號(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1802.11g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(duì)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2802.11g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(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。2.2信號(hào)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)無線覆蓋區(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,適用于絕大部分無線網(wǎng)卡,重點(diǎn)覆蓋區(qū)域信號(hào)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(duì)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(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,需要通過現(xiàn)場(chǎng)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(cè)其對(duì)無線信號(hào)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(duì)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(dòng)的遮擋物,從而能夠保證AP與無線終端之間信號(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:隔墻的阻擋(磚墻厚度100-300mm:20-40dB;樓層的阻擋:20dB以上;木制家具、門和其它木板隔墻的阻擋:2-15dB;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說有些尷尬，因?yàn)樵?2.4GHz 頻譜中無法實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相互不 干擾的 40MHz 信道的劃分。 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， 802.11gn 模式一般 即 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(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 減少三維空間中的信號(hào)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(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)不同部門分割開。 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)部和銷售部辦公人員較少，他們對(duì)帶寬要求不高，但兩個(gè)部門之間 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(hào)覆蓋盲區(qū)。 3、在需要經(jīng)常移動(dòng)的市場(chǎng)部和銷售部的辦公區(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)部和和銷售部之間的 AP 放置在兩辦公室的門口處， 這樣 1 臺(tái) AP 可覆 蓋兩間辦公室的區(qū)域，移動(dòng)辦公的無線用戶不會(huì)再出現(xiàn)跨小