無線網(wǎng)絡(luò)AP室外覆蓋規(guī)劃指導(dǎo)書

1、無線局域網(wǎng)絡(luò)AP室外覆蓋規(guī)劃指導(dǎo)書(僅供內(nèi)部使用)目錄1概述51.1WLAN無線側(cè)主要設(shè)備51.2WLAN用戶端基本工作方式52大功率AP產(chǎn)品WA1208介紹53AP規(guī)劃63.1生活小區(qū)應(yīng)用環(huán)境63.1.1站址選擇63.2室外空曠地帶應(yīng)用83.2.1地形83.2.2信號接入門限及覆蓋距離83.3高層建筑（局部覆蓋）應(yīng)用93.4概念的澄清93.5天線選擇104總結(jié)12無線局域網(wǎng)絡(luò)AP室外覆蓋規(guī)劃指導(dǎo)書關(guān)鍵詞：WLAN大功率AP室外覆蓋生活小區(qū)高層建筑站址選擇天線選擇AP覆蓋范圍摘要：本文介紹大功率AP應(yīng)用于室外進(jìn)行規(guī)模覆蓋的規(guī)劃方法，針對其主要常見的應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)，介紹了站址選擇、天線選型以及規(guī)劃

2、時(shí)的常見問題，供WLAN現(xiàn)場室外覆蓋工程設(shè)計(jì)參考?？s略語清單：縮略語清單WLANWireless local area network 無線局域網(wǎng)APAccess point 無線接入點(diǎn)ISM頻段Industrial Scientific Medical 工業(yè)科學(xué)醫(yī)藥專用頻段1 概述WLAN（Wireless Local Area Network 無線局域網(wǎng)）屬于一種短距離無線通信技術(shù)，它是以無線信道為傳輸媒介構(gòu)成的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)，通過無線射頻技術(shù)在空中傳輸數(shù)據(jù)、話音和視頻信號。無線局域網(wǎng)可以在一些特殊的應(yīng)用環(huán)境中彌補(bǔ)依靠銅纜或光纜構(gòu)成的有線局域網(wǎng)的不足，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的延伸，使個(gè)人計(jì)算機(jī)能夠迅速、

3、方便地解決以有線方式不易實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)連通問題。1.1 WLAN無線側(cè)主要設(shè)備最基本的WLAN無線側(cè)設(shè)備包括AP、無線終端、Wireless Bridge等幾類。AP（Access Point 無線接入點(diǎn)），AP相當(dāng)于基站，一個(gè)AP能夠在幾十至上百米的范圍內(nèi)連接多個(gè)無線用戶，AP的主要作用是將無線網(wǎng)絡(luò)接入以太網(wǎng)，其次要將各無線網(wǎng)絡(luò)客戶端連接到一起，相當(dāng)于以太網(wǎng)的集線器，使裝有無線網(wǎng)卡的PC可以通過AP共享有線局域網(wǎng)絡(luò)甚至廣域網(wǎng)絡(luò)的資源。Wireless LAN Card（無線網(wǎng)卡），一般有PCMCIA、ISA、PCI等幾種，主要有用于便攜機(jī)的PCMCIA無線網(wǎng)卡，和用于臺式機(jī)的USB無線終端安裝到

4、PC上，相當(dāng)于無線MODEM。Wireless Bridge（無線橋接器），主要是用來進(jìn)行長距離傳輸（如兩棟大樓間連接）時(shí)使用，由AP和高增益定向天線組成。無線局域網(wǎng)AP天線可選擇定向型（Uni-direction）和全向型（Omni-direction）兩種。1.2 WLAN用戶端基本工作方式無線局域網(wǎng)的用戶端有兩種基本的工作方式：一種為Infrastructure （構(gòu)架）模式，接入無線局域網(wǎng)的PC機(jī)通過AP接入以太網(wǎng)或通過AP彼此共享網(wǎng)絡(luò)資源；另一種為對等模式，使用Peer to Peer（對等網(wǎng)絡(luò)）操作系統(tǒng)，構(gòu)成一個(gè)Ad hoc（簡易網(wǎng)絡(luò)），使多個(gè)安裝了IEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品

5、的PC機(jī)相互連接，無需通過AP，共享資源。2 大功率AP產(chǎn)品WA1208介紹規(guī)格項(xiàng)目規(guī)格說明網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11b擴(kuò)頻技術(shù)DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum）數(shù)據(jù)速率1、2、5.5、11Mbps調(diào)制技術(shù)BPSK（用于1Mbps）QPSK（用于2Mbps）CCK（用于5.5Mbps和11Mbps）頻帶范圍ISM頻帶：24002483.5MHz信道數(shù)13個(gè)非重疊信道（歐洲和中國）11個(gè)非重疊信道（美國）無線口輸出功率250mW500mW可調(diào)節(jié)（大功率模式）20mW60mW可調(diào)節(jié)（小功率模式）覆蓋范圍于室內(nèi)，覆蓋范圍大于30米，開放空間內(nèi)，覆蓋范圍大于

6、150米；于室外，開闊環(huán)境下，可覆蓋600米，半開闊環(huán)境下，可覆蓋300米。接收靈敏度-88dBm（11Mbps數(shù)據(jù)率時(shí)）-91dBm（5.5Mbps數(shù)據(jù)率時(shí)）-93dBm（2Mbps數(shù)據(jù)率時(shí)）-96dBm（1Mbps數(shù)據(jù)率時(shí)）天線類型偶極子天線 增益12dBi3 AP規(guī)劃WLAN于室外有如下幾種常見的應(yīng)用環(huán)境：生活小區(qū)、室外空曠地帶、高層建筑（局部區(qū)域），一般AP覆蓋半徑在1km以內(nèi)，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果受應(yīng)用環(huán)境內(nèi)建筑物的密度、高度，以及墻壁厚度、材料等因素影響很大。3.1 生活小區(qū)應(yīng)用環(huán)境生活小區(qū)的特點(diǎn)是建筑物排列比較規(guī)則。按樓層高度可以分為：高層住宅區(qū)，10層（30米）以上；普通住宅區(qū)，41

7、0層（1230米）；別墅區(qū)和低矮住宅區(qū)，4層（12米）以下。按建筑密度可分為：高密度住宅區(qū)，樓間距10米以內(nèi)；中等密度住宅區(qū)，樓間距1020米；低密度住宅區(qū)，樓間距 20米以上。按建筑材料分：混凝土框架結(jié)構(gòu)；磚混結(jié)構(gòu)；新型空心磚墻壁。另外受氣候影響，各地建筑物墻壁的厚度差別較大?？偟膩碚f，南方地區(qū)墻壁較薄，一般小于40cm；而北方墻壁較厚，一般大于50cm。3.1.1 站址選擇在做WLAN系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮無線傳播環(huán)境、AP設(shè)備性能、天線、站址、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)要求等各方面因素。首先，在做站址選擇前，需獲取覆蓋目標(biāo)地區(qū)的建筑平面分布圖，在了解大致環(huán)境情況的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)地勘查，并掌握以下幾點(diǎn)信息：1

8、、 了解覆蓋區(qū)域的面積，信號覆蓋質(zhì)量要求，不同的地點(diǎn)有不同的覆蓋要求。2、 考察覆蓋區(qū)域的現(xiàn)有信號分布情況，了解信號的盲點(diǎn)、熱點(diǎn)和信號碰撞區(qū)域；3、 考察覆蓋區(qū)域建筑物的構(gòu)成，對信號的阻擋情況；4、 考察設(shè)備可以安裝的位置。在生活小區(qū)內(nèi)安裝天線比較困難，因此在選擇天線安裝位置時(shí)需要仔細(xì)考慮。站址通常選擇在生活小區(qū)內(nèi)，并盡可能選擇在覆蓋目標(biāo)區(qū)域較近的地方。1、 當(dāng)生活小區(qū)規(guī)模較大且樓群排列規(guī)則時(shí)，AP天線安裝位置可按如下示意圖思路規(guī)劃：AP天線安裝位置示意圖天線安裝在墻角的好處是：天線主瓣可以直接輻射到樓之間的空隙。一般應(yīng)該避免天線主瓣直接正對著附近樓房的墻壁。天線方向盡量保持一致?？梢圆捎霉Ψ?/p>

9、器（Cell Splitter）用一個(gè)小區(qū)提供兩個(gè)方向的覆蓋（如上圖所示），需要注意的是功分器帶來的3dB損耗，對于這種樓群排列規(guī)則的生活小區(qū)，天線建議選擇水平波束寬度90120 °、垂直波束寬度30 °以上的定向小天線。2、當(dāng)樓群排列不規(guī)則時(shí)，天線可以安裝在某一大樓的墻壁上，正對對面的建筑物墻壁，利用其反射信號提供覆蓋。l 天線最佳安裝位置：1、 建筑物外墻壁（而不是樓頂）上；2、 生活小區(qū)內(nèi)的路燈柱上或另加水泥柱；不過，隨著人們生活質(zhì)量要求的提高，人們對電磁輻射也越來越關(guān)注。要在住宅區(qū)內(nèi)找到合適的站址較困難，居民對安裝在小區(qū)內(nèi)的天線也十分敏感。往往最佳的天線安裝位置不可

10、用。當(dāng)天線不得不選擇安裝在樓頂上，則務(wù)必注意將天線盡量考近天臺邊緣，以避免天線主瓣方向信號由于近距離地遮擋而變形，導(dǎo)致較差的覆蓋效果。l 天線高度：為了更好地提供立體覆蓋，建議天線安裝在墻角，且高度在：天線安裝方位角如下圖所示：3.2 室外空曠地帶應(yīng)用3.2.1 地形地形對于信號傳播有很大的影響，一般考慮平原、丘陵和山區(qū)幾種情況。由于地形對AP覆蓋距離的影響，并不能反映基站設(shè)備本身的性能；而且丘陵、山區(qū)與實(shí)際地形的可比性不強(qiáng)。一般情況下，以平原做為覆蓋距離預(yù)測的主要參考地形。平原的標(biāo)準(zhǔn)概念是理想開闊地形，如戈壁、水域、沒有植被樹林阻擋的平原等。3.2.2 信號接入門限及覆蓋距離空間傳播的、經(jīng)衰

11、減的無線信號，在滿足一定能量的情況下，才能保證移動臺接收后獲得一定質(zhì)量的通話需求。一般情況下，88dBm可保證較高數(shù)據(jù)傳輸速率、96dBm為室外覆蓋能力門限、信號小于96dBm時(shí)則不能保證用戶的接入需求。在各類數(shù)據(jù)速率下的理論覆蓋距離如下表：速率（Mbps）靈敏度（dBm）理論覆蓋距離（m）11-834205.5-875282-895931-93746需要注意的是，只有在這種非常理想的傳播環(huán)境下，才可能達(dá)到相應(yīng)的覆蓋距離。在規(guī)劃過程中，需要考慮地形、地貌各方面情況，大致估計(jì)信號可覆蓋范圍。盡量將站址選擇在重點(diǎn)覆蓋目標(biāo)區(qū)域附近。對重點(diǎn)地區(qū)的覆蓋可通過天下下傾角的調(diào)整，增強(qiáng)站址附近的覆蓋。假設(shè)所需

12、覆蓋半徑為D(m)，天線高度為H(m)，傾角為，垂直半功率角為，則天線主瓣波束與地平面的關(guān)系如圖所示：3.3 高層建筑（局部覆蓋）應(yīng)用天線上/下傾的定向覆蓋；這種室外覆蓋室內(nèi)的方式適用于一些只需局部覆蓋的高層建筑。天線安裝位置選擇在覆蓋目標(biāo)區(qū)域的對面，使用定向天線。根據(jù)天線與目標(biāo)區(qū)域的高度差靈活調(diào)整天下上下傾角。3.4 概念的澄清這里對幾個(gè)概念、單位進(jìn)行一下說明。天線增益：天線作為一種無源器件，其增益的概念與一般功率放大器增益的概念不同。功率放大器具有能量放大作用，但天線本身并沒有把增加所輻射信號的能量，它只是通過天線陣子的組合并改變其饋電方式把能量集中到某一方向。增益是天線的重要指標(biāo)之一，它

13、表示天線在某一方向能量集中的能力。表示天線增益的單位通常有兩個(gè)：dBi、dBd。兩者之間的關(guān)系為：。天線方向圖：天線輻射的電磁場在固定距離上隨角坐標(biāo)分布的圖形，稱為方向圖。用輻射場強(qiáng)表示的稱為場強(qiáng)方向圖，用功率密度表示的稱之功率方向圖，用相位表示的稱為相位方向圖。天線方向圖是空間立體圖形，但是通常用兩個(gè)互相垂直的主平面內(nèi)的方向圖來表示，稱為平面方向圖。一般叫作垂直方向圖和水平方向圖。就水平方向圖而言，有全向天線與定向天線之分。而定向天線的水平方向圖的形狀也有很多種，如心型、8字形等。波束寬度也是天線的重要指標(biāo)之一，它包括水平半功率角與垂直半功率角。分別定義為在水平方向或垂直方向相對于最大輻射方

14、向功率下降一半（3dB）的兩點(diǎn)之間的波束寬度。常用的基站天線水平半功率角有360°、210°、120°、90°、65°、60°、45°、 33°等，垂直半功率角有6.5°、13°、25°、78°等。天線下傾是常用的一種增強(qiáng)主服務(wù)區(qū)信號電平，減小對其他小區(qū)干擾的一種重要手段。通常天線的下傾方式有機(jī)械下傾、電子下傾兩種方式。機(jī)械下傾是通過調(diào)節(jié)天線支架將天線壓低到相應(yīng)位置來設(shè)置下傾角，需要注意的是，機(jī)械下傾角到達(dá)一定的位置，將導(dǎo)致天下主瓣的變形，所以一般情況下，機(jī)械下傾角不應(yīng)大于1

15、4度；而電子下傾是通過改變天線振子的相位來控制下傾角。當(dāng)然在采用電子下傾角的同時(shí)可以結(jié)合機(jī)械下傾一起進(jìn)行。電子下傾天線一般傾角固定，即我們通常所說的預(yù)置下傾。最新的技術(shù)是傾角可調(diào)的電子下傾天線，為區(qū)分前面的電子下傾天線，這種天線我們通常稱作電調(diào)天線。另外，dBm是功率的絕對值，即dB毫瓦，為10lgP（功率值/1mW）；dB是相對值，即兩個(gè)功率的差值； dBi和dBd均是天線在某一規(guī)定方向上的輻射功率通量密度，與自由空間的無損耗半波偶極天線在相同輸入功率時(shí)最大輻射功率通量密度的比值。其中dBi 是以理想點(diǎn)源為參考的天線增益、dBd 是以無損耗半波偶極天線為參考的天線增益，dBidBd+2.15

16、。3.5 天線選擇選擇天線型號時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境考慮如下因素：增益、水平波束寬度、垂直波束寬度、極化方式、視覺效果（尺寸、外形、重量）。1. 增益當(dāng)規(guī)劃覆蓋范圍較小，安裝位置距重點(diǎn)覆蓋區(qū)域也很近時(shí)，天線增益可以低一些。增益大于10dBi的天線尺寸也通常較大，容易引起居民的反對。當(dāng)天線置于樓頂，目標(biāo)為滿足本樓與對面樓房覆蓋時(shí)，選擇增益較大的天線為益。2. 水平、垂直波束寬度（1）當(dāng)AP天線安裝在墻壁上時(shí)，天線掛高低于周圍建筑物高度，為了既能充分覆蓋低層室內(nèi)部分，又能兼顧樓層較高部分的室內(nèi)覆蓋，根據(jù)樓層高度不同，可以選擇垂直波束寬度范圍3580°的定向天線。水平波束寬度的考慮與天線的安裝位

17、置及其覆蓋目標(biāo)有關(guān)。可以選擇水平波束寬度60150 °的定向天線，或者全向天線、雙向天線（即8字形天線）。從以下全向天線和定向天線垂直方向的方向圖可以看到，在其的垂直方向，定向天線的旁瓣優(yōu)于全向天線的旁瓣，從而可以得到良好覆蓋。進(jìn)而，定向天線一般可以通過壓低下傾角的方式，進(jìn)一步改善目標(biāo)區(qū)域的覆蓋。所以，這種情況下定向天線具有優(yōu)勢。 圖 全向天線和定向天線垂直方向的方向圖（2）當(dāng)AP天線置于樓頂，也可選擇水平波束寬度較大的定向天線或者全向天線。選擇定向天線，主要是通過對樓反射信號覆蓋本身樓房；而選擇全向天線時(shí)，信號覆蓋將比較均勻。具體方案應(yīng)從現(xiàn)場覆蓋需求，樓身寬度和樓群分布情況角度出發(fā)

18、來確定。當(dāng)樓房建筑較窄，樓層較多時(shí)，一般將選擇定向天線。當(dāng)樓層較少，樓身較寬，目標(biāo)覆蓋距離不遠(yuǎn)時(shí)，可考慮選擇全向天線。另外，此時(shí)可根據(jù)樓房的高度和覆蓋目標(biāo)區(qū)域的絕對高度差來決定是否需要選擇帶預(yù)置下傾角的全向天線。一般來說，超過5層以上的樓房，建議選用預(yù)置下傾角3度左右的天線。3. 天線視覺效果安裝在生活小區(qū)的天線對天線美觀性要特別關(guān)注。尺寸要小，外觀要與周圍建筑物協(xié)調(diào)，使其不太惹人注目。另外天線重量要輕，使其易于在墻壁或路燈柱上安裝。當(dāng)天線本身顏色與周圍建筑物反差較大時(shí)，可以給天線噴上相同顏色。4 總結(jié)由于WLAN工作頻段較高，靈敏度低（與移動基站/手機(jī)相比），其反射和繞射能力較弱，因此對于覆

19、蓋現(xiàn)場，需要工程設(shè)計(jì)人員進(jìn)行多次實(shí)地勘測才能確定天線位置，逐漸積累經(jīng)驗(yàn)才能提高覆蓋質(zhì)量。由于覆蓋區(qū)域情況千差萬別，無法用一種覆蓋模型解決所有問題，因此不能提供計(jì)算模型。在規(guī)劃WLAN網(wǎng)絡(luò)時(shí)，首先考慮到的是滿足AP跟無線網(wǎng)卡信號的交互，以及用戶可有效的接入網(wǎng)絡(luò)。因此如何提高無線信號覆蓋范圍是AP安裝必須要考慮的因素。我們比較WLAN規(guī)劃中經(jīng)常采用的幾種方案，有如下結(jié)論：（一）通過本樓安裝高增益，較大水平波束寬度的定向天線進(jìn)行本樓和對面建筑的WLAN覆蓋的方案，較適合于樓層較多，樓體不寬的小區(qū)單元。低樓層會存在少量覆蓋弱的死角，可通過調(diào)整天線下傾角、方位角的方式加以改善；(二)通過本樓安裝全向天線，對本樓與對面建