【摘 要】移動(dòng)通信大行其道，WLAN網(wǎng)絡(luò)重要性日益明顯，而校園有其特殊性，一方面使用需要旺盛，另一方米有人員密集區(qū)，如教室，但同時(shí)又有外部大面積區(qū)域，如教學(xué)樓外、大學(xué)城等，本文一方面介紹了普通WLAN網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃思路，同時(shí)結(jié)合校園的特殊性，對(duì)其網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法進(jìn)行了介紹。

【關(guān)鍵字】WLAN； 校園； 網(wǎng)絡(luò)； 規(guī)劃 ； IEEE802.11b/g 2.4G

一、概述

21世紀(jì)，移動(dòng)通信大行其道，3G方興未艾，4G已粉墨登場，而WLAN網(wǎng)絡(luò)的重要性也日益明顯，中國電信目前也直接將WLAN網(wǎng)絡(luò)定義為其第四張網(wǎng)。一般WLAN網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程可以分為以下幾個(gè)步驟：調(diào)研及勘查、覆蓋設(shè)計(jì)、頻率規(guī)劃、容量規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化幾個(gè)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，分析校園對(duì)象及用戶數(shù)量、業(yè)務(wù)特征等；并對(duì)WLAN覆蓋現(xiàn)場進(jìn)行勘查，獲得現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)、傳輸及點(diǎn)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(jì)階段首先確定WLAN網(wǎng)絡(luò)的覆蓋方式，即采用室內(nèi)還是室外覆蓋方式、單獨(dú)建設(shè)還是與移動(dòng)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(diǎn)位及數(shù)量。覆蓋設(shè)計(jì)之后根據(jù)前面確定的AP點(diǎn)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。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(huì)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(diǎn)。

在WLAN網(wǎng)絡(luò)建成之后，進(jìn)行實(shí)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)。

二、調(diào)研及勘查

前期調(diào)研和規(guī)劃是網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的基礎(chǔ)，是獲得規(guī)劃輸入?yún)?shù)的過程。調(diào)研階段需覆蓋目標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)容量以及網(wǎng)絡(luò)的預(yù)期質(zhì)量。

由于WLAN信號(hào)在空間衰減較快，且WLAN多應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境，建筑結(jié)構(gòu)、房屋材質(zhì)對(duì)WLAN信號(hào)的影響很大，需進(jìn)行現(xiàn)場的勘查，為WLAN的規(guī)劃、仿真做好前期準(zhǔn)備。

三、覆蓋設(shè)計(jì)

（一）覆蓋方式

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(dú)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覆蓋方式、Mesh型網(wǎng)絡(luò)覆蓋方式。

1.室內(nèi)單獨(dú)建設(shè)方式

室內(nèi)單獨(dú)建設(shè)方式是目前最簡單、應(yīng)用最廣的WLAN建設(shè)方式。

采取單獨(dú)建設(shè)方式時(shí)，主要根據(jù)WLAN的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(jì)算空間損耗即可。

一般來說，單獨(dú)布放點(diǎn)位選擇比較靈活，基本可以使用適合WLAN覆蓋的最佳點(diǎn)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。

2.共用室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)方式

目前很多校園教學(xué)樓已經(jīng)進(jìn)行了電信運(yùn)營的室內(nèi)分布系統(tǒng)建設(shè)，在引入WLAN時(shí)可以考慮采用共用室分系統(tǒng)的建設(shè)方式。

該種方式將WLAN的無線射頻信號(hào)通過合路器饋入室內(nèi)分布系統(tǒng)，各頻段信號(hào)共用天饋進(jìn)行覆蓋。由于WLAN設(shè)備輸出信號(hào)強(qiáng)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(diǎn)在于可以充分利用原有資源，工程量較小，經(jīng)濟(jì)快捷。共用室內(nèi)分布系統(tǒng)時(shí)天線點(diǎn)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。但綜合成本及用戶需求，一般校園內(nèi)建議覆蓋采用此種方式，雙SSID接入。

3.室外型AP覆蓋方式

對(duì)于校園內(nèi)辦公樓、校區(qū)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。AP置于建筑物頂端或外墻，使用室外型AP和高增益天線，對(duì)室內(nèi)進(jìn)行覆蓋。

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信號(hào)和室內(nèi)WLAN信號(hào)之間的干擾；

（2）WLAN為共享帶寬，無法保障單個(gè)用戶的帶寬；

（3）室內(nèi)WLAN信號(hào)的覆蓋效果。

4. Mesh型網(wǎng)絡(luò)覆蓋方式

對(duì)于室外較大面積（如大學(xué)城、校園等）的WLAN覆蓋可以采用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(gè)基于無線互聯(lián)的AP群對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行覆蓋，并將數(shù)據(jù)回傳至有線教育城域網(wǎng)。

此種建設(shè)方式部署靈活、建設(shè)快捷，對(duì)傳輸?shù)荣Y源需求較少。部署時(shí)應(yīng)注意頻率規(guī)劃及對(duì)周邊WLAN網(wǎng)絡(luò)的影響。

（二）鏈路預(yù)算

在確定WLAN網(wǎng)絡(luò)部署方式之后，就要進(jìn)行鏈路預(yù)算。

設(shè)發(fā)射機(jī)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(jī)接收的功率電平Pr可用下面公式表示：

Pr=Pt+Gt-PL（d）-Ls+Gr

根據(jù)此公式可以計(jì)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WLAN信號(hào)傳播損耗。

1.室外環(huán)境

無線局域網(wǎng)校園的覆蓋范圍較小，因此采用自由空間傳播模型。2.4GHz自由空間電磁波的傳播路徑損耗符合：

L0（dB）=92.4+20lg（d）+20lg（f）

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GHz。

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（4πd0/λ），一般取d0=1m，當(dāng)頻率為2.45GHz時(shí)，其值為40dB；NMF表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。

四、頻率規(guī)劃

目前較成熟的，一般采用IEEE802.11b/g設(shè)備使用2.4～2.4835GHz頻段。工作頻率帶寬為83.5MHz，劃分為14個(gè)子頻道，每個(gè)子頻道帶寬為22MHz；互不干擾的子信道有3個(gè)。（802.11a使用5.8GHz頻段，目前應(yīng)用較少，暫不做討論。）

與蜂窩網(wǎng)類似，3個(gè)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。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。

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(diǎn)位。

五、容量規(guī)劃

隨著WLAN的普及，出現(xiàn)了一些用戶密集的熱點(diǎn)區(qū)域，這些區(qū)域是WLAN設(shè)計(jì)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。下面討論AP接入能力、干擾對(duì)WLAN速率的影響幾個(gè)方面的問題。

（一）單AP接入能力

由于WLAN采用CSMA/CA機(jī)制，如果接入用戶過多，那么同一時(shí)刻發(fā)生沖突的概率明顯增大，也必定會(huì)延長每個(gè)用戶等待的時(shí)間。對(duì)校園場景，工程設(shè)計(jì)上一般每AP接入用戶數(shù)在20～30臺(tái)左右應(yīng)該比較合適。

（二）信道干擾

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(duì)WLAN網(wǎng)絡(luò)的影響很小，可以忽略；微波爐等大功率設(shè)備WLAN網(wǎng)絡(luò)的影響較大，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意遠(yuǎn)離此類設(shè)備。WLAN設(shè)備靠近干擾源時(shí)，傳輸速率迅速下降。

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。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。

3. 鄰道干擾

兩信道中心頻率小于25MHz時(shí)，信道之間存在重疊區(qū)域，會(huì)有部分干擾。

使用鄰頻可以增加可用頻點(diǎn)數(shù)，但會(huì)引入干擾，工程上一般仍采用1、6、11三個(gè)完全不干擾的頻段。對(duì)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(yàn)來驗(yàn)證。

（三）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，尤其是在教室等小范圍空間提供大容量的無線局域網(wǎng)是WLAN設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。針對(duì)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WLAN網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的基本方法，802.11a的使用主要受限于用戶發(fā)展，這里都不再贅述。

六、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化

在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)及建設(shè)完成之后，需要對(duì)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量進(jìn)行測量，并根據(jù)測量結(jié)果對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整，以確保信號(hào)強(qiáng)度、干擾等指標(biāo)達(dá)到目標(biāo)值。

作者簡介：

劉敏，女，漢族，1980年4月生，2003年畢業(yè)于新疆大學(xué)計(jì)算機(jī)客戶與技術(shù)專業(yè)。工作單位為新疆電信公司政企客戶支撐中心，通信工程師職稱。先后曾從事傳輸、數(shù)據(jù)等專業(yè)維護(hù)工作，參與過多項(xiàng)重大工程項(xiàng)目的方案設(shè)計(jì)及實(shí)施。