WLAN網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計

1、精品文檔 目前，我國的 WLANO絡(luò)在企業(yè)和家庭應(yīng)用日益廣泛；而運營級的WLANfe點主要分布在機場、星巴克等熱點地區(qū)，業(yè)務(wù)量較少，分布較為分散，所以WLA幽絡(luò)規(guī)劃相對簡單，并未引起足夠重視。據(jù)相關(guān)機構(gòu)預(yù)測，隨著 WLAN術(shù)的日益普及、 市場的不斷發(fā)展，運營商的 WLANO絡(luò)將與企業(yè)結(jié) 合，熱點不斷擴(kuò)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)O絡(luò)規(guī)劃不合理，容易造成網(wǎng)絡(luò)之間的相互干擾，降低用戶體驗。本文針對運營級的WLA曲絡(luò)規(guī)劃做一簡單介紹，為 WLAN)O絡(luò)的部署提供參考。1、WLAN)O絡(luò)規(guī)劃流程WLAN網(wǎng)

2、絡(luò)規(guī)劃流程可以分為以下幾個步驟：調(diào)研及勘查、覆蓋設(shè)計、頻率規(guī)劃、容量規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò) 優(yōu)化幾個步驟。通過調(diào)研了解客戶需求，明確網(wǎng)絡(luò)覆蓋目標(biāo)、應(yīng)用背景，分析用戶對象群及數(shù)量、業(yè)務(wù)特征等；并對WLANJ蓋現(xiàn)場進(jìn)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(chǔ)上制定合理的WLAN網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃總體原則和策略。覆蓋設(shè)計階段首先確定 WLANJ絡(luò)的覆蓋方式，即采用室內(nèi)還是室外覆蓋方式、單獨建設(shè)還是與移 動通信網(wǎng)絡(luò)合路等。確定覆蓋方式之后根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)進(jìn)行鏈路預(yù)算，在此基礎(chǔ)上初步確定AP點位及數(shù)量。在有條件f#況下，進(jìn)行 WLAte真，預(yù)測規(guī)劃效果，并根據(jù)仿真結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，直到各項參數(shù)達(dá)到 目標(biāo)值。覆蓋設(shè)計

3、之后根據(jù)前面確定的 AP點位及數(shù)量進(jìn)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(diào)整AP的點位及數(shù)量。然后根據(jù)用戶需求進(jìn)行容量規(guī)劃。容量規(guī)劃與頻率規(guī)劃是相互關(guān)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(luò)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(jié)合點。最后，在 WLA曲絡(luò)建成之后，進(jìn)行實際的測試，做相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)整，使網(wǎng)絡(luò)性能達(dá)到最優(yōu)。當(dāng)然，WLAN)O絡(luò)規(guī)劃的這幾個步驟之間是相互關(guān)聯(lián)、不可分割的，進(jìn)行實際規(guī)劃設(shè)計時應(yīng)綜合考 慮這幾方面，這樣才能減少網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃往復(fù)次數(shù)，并使最終的WLANO絡(luò)性能接近最優(yōu)。2、調(diào)研及勘查前期調(diào)研和規(guī)劃是網(wǎng)絡(luò)規(guī)

4、劃的基礎(chǔ)，是獲得規(guī)劃輸入?yún)?shù)的過程。調(diào)研階段需與運營商進(jìn)行良好 溝通，以確定準(zhǔn)確的覆蓋目標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計容量以及網(wǎng)絡(luò)的預(yù)期質(zhì)量。由于WLANW號在空間衰減較快，且 WLAN；應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境，建筑結(jié)構(gòu)、房屋材質(zhì)對WLANW號的影響很大，需進(jìn)行現(xiàn)場的勘查，為WLAN勺規(guī)劃、仿真做好前期準(zhǔn)備。另外，WLAN1用的是非授權(quán)頻段，前期勘查的另一目的是確認(rèn)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(shè)計3.1 覆蓋方式精品文檔WLAN網(wǎng)絡(luò)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(shè)方式、共用室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)方式；(2)室外覆蓋：室外型 AP覆蓋

5、方式、Mesh型網(wǎng)絡(luò)覆蓋方式。3.1.1 室內(nèi)單獨建設(shè)方式這是目前最簡單、應(yīng)用最廣的WLAN!設(shè)方式。如圖1為某辦公樓 WLANO絡(luò)點位圖。圖1某辦公樓 WLAN)O絡(luò)點位圖采取單獨建設(shè)方式時，主要根據(jù) WLAN勺覆蓋和容量需求在相應(yīng)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(yù)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®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(luò)容量。3.1.2 共用室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)方式目前很多高檔寫字樓已經(jīng)進(jìn)行了移動通信的室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)，在引入WLAN寸可以考慮采用共用室分系統(tǒng)的建設(shè)方式；另外，

6、沒有室分系統(tǒng)的樓宇在規(guī)劃建設(shè)室內(nèi)分布系統(tǒng)時可以將WLAN言號一同考慮。如圖2所示，將 WLAN勺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(jìn)行覆蓋。圖2室內(nèi)型由于WLAN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(jì)快捷。另一方面，應(yīng)注 意WLAN1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(jìn)行鏈路預(yù)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(luò)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(jìn)行覆蓋。如圖3

7、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(jìn)行覆蓋。出戰(zhàn)室外AP圖3室外型采用室外型覆蓋方式建設(shè)速度快，網(wǎng)絡(luò)維護(hù)簡單，投資少見效快。但應(yīng)注意下面幾方面問題。(1)室外 WLAN言號和室內(nèi) WLAN1號之間的干擾；(2) WLA的共享帶寬，無法保障單個用戶的帶寬；(3)室內(nèi)WLAN言號的覆蓋效果。3.1.4 Mesh型網(wǎng)絡(luò)覆蓋方式對于室外較大面積(如城市、校園等)的WLANf蓋可以采用Mesh型網(wǎng)絡(luò)覆蓋。如圖4所示，Mesh 技術(shù)采用網(wǎng)狀網(wǎng)結(jié)構(gòu)，通過若干個基于無線互聯(lián)的AP群對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行覆蓋，并將數(shù)據(jù)回傳至有線 IP骨干網(wǎng)。交換機圖4Mesh型網(wǎng)絡(luò)覆蓋此種建設(shè)方式部署靈

8、活、建設(shè)快捷，對傳輸?shù)荣Y源需求較少。部署時應(yīng)注意頻率規(guī)劃及對周邊WLAN網(wǎng)絡(luò)的影響。3.2 鏈路預(yù)算在確定WLANO絡(luò)部署方式之后，就要進(jìn)行鏈路預(yù)算。設(shè)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：PL(d)dB =4) +10NMF lg()doPr=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(jìn)而確認(rèn)AP覆蓋范圍。下面討論在室外、室內(nèi)的WLAN1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

9、間電磁波的傳播路徑損耗符合：L0(dB)=92.4+20lg(d)+20lg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 GHz3.2.2 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 (4Ttd0/入),一般取 d0=1m,當(dāng)頻率為 2.45GHz時，其值為 40dB; NM昧示基 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。建筑物1I路徑nt找tra(N)3.142.76穿日一 4A9穿過兩£11穿過三值5.一表1典型建筑物的路徑損耗指數(shù)經(jīng)過鏈路預(yù)算，可以初步確定 AP的點位。3.3 仿真通

10、過手工計算鏈路預(yù)算比較繁瑣，目前有很多公司開發(fā)了針對WLANS劃的仿真軟件，規(guī)劃效率較高，方案修改方便，且鏈路預(yù)算更為準(zhǔn)確、直觀。圖5是針對某辦公樓 WLAN勺信號強度仿真。*KSSI (7.7%)RSSISOjdBnu> 60 riBmRSSI (22.4>RSSERSSt OL7%)KSSl (7J%)>"(SjdBnuKSSI (J.4%).>-S5 dBmRSSI (7.2%)>-9O_dBm_RSSI J7.P；)>-的-tlHm 一RSSI (3.5%)ATOO/EmRSSI (2. |)*> |RSSI 12.(FC> 1

11、20 dBm> l2o_dBtnlRSM 氤 1%)RSSIGrid Cnvcrje, urwa門 1 Link圖5針對某力公樓WLAN勺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(gòu)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(biāo)，通過結(jié)果可 以對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重新調(diào)整和仿真。部分仿真軟件甚至能夠根據(jù)客戶需求自動進(jìn)行WLANS劃。2.417 2.427 2.437 2.447 2.457 2.4672,412 2.422 2.432 2.442 2.452 2,462 2.472 2.484圖6頻率規(guī)劃4、頻

12、率規(guī)劃IEEE802.11b/g 設(shè)備使用2.42.4835GHz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(yīng)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(jìn)行頻率復(fù)用，但應(yīng)確保使用同一信道的AP之間應(yīng)有足夠遠(yuǎn)的距離，避免干擾。理想的WLAN?署情形如圖7所示。圖7理想的WLA向B署情形AP覆蓋區(qū)域之間應(yīng)有重疊區(qū)，以保證無縫覆蓋和適應(yīng)負(fù)載均衡。5、容量規(guī)劃隨著WLAN勺普及，出現(xiàn)了一些用戶密集的熱點區(qū)域，這些區(qū)域是WLAf計計的難點和重點。下面討論AP接入能力、干

13、擾對 WLANt率的影響幾個方面的問題。5.1 單AP接入能力由于WLANfl用CSMA/CAJWJ,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(dǎo)致系統(tǒng)的癱瘓。工 程設(shè)計上一般每AP接入用戶數(shù)在2030臺左右應(yīng)該比較合適。5.2 信道干擾5.2.1 其它設(shè)備的干擾經(jīng)過測試，使用2.4GHz頻段的設(shè)備中，藍(lán)牙等小功率設(shè)備對WLANO絡(luò)的影響很小，可以忽略；微波爐等大功率設(shè)備對 WLA麗絡(luò)的影響較大，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時應(yīng)注意遠(yuǎn)離此類設(shè)備。圖8是微波爐對WLAN(802.11b)傳輸速率影響的曲線圖。微波爐叮AP之

14、間的距離圖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(kuò)頻技術(shù)的擴(kuò)頻碼是標(biāo)準(zhǔn)的，不同的設(shè)備使用相同的擴(kuò)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(luò)吞吐量。吞吐M 匕.6.0000Enr 1 iWir IOtUOiOO弧國：箝OrO；ROM i'j HmmN圖9兩AP分別使用1、6信道Group/r(Mbit/i?)最?。∕bU/H）ttk Nbit/GAH Fairs

15、5. 丁制a IM6.4W)Pair 14.7000.473Pair 2i0J345.2W總計5.7690JM5.4W卷吐量 00 6.0000J. MXK*2.0000l.ootxr(1.1 k I.時何(himmissOh 0000 + u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 11Mbit/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(luò)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

16、 間隔分別為05情況下的總吞吐量曲線。AP傳輸速器71且C能留"亡圖11兩AP信道間隔分別為05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?cè)萘康靡约疤嵘?、提升效果還有待進(jìn)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(luò)容量，尤其是在小范圍提供大容量的無線局域網(wǎng)是WLAN設(shè)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(jìn)行頻率復(fù)用是 WLA陋絡(luò)規(guī)劃的基本方

17、法，802.11a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(jìn)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(fù)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(shè)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(shù)用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，使容量得以提升。WLAN1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(diào)，STA之間的干擾依然無法避免；另一方面，WLANS蓋半徑一般不會大于 200