无线局域网组网浅析.docx

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无线局域网组网浅析

无线局域网组网浅析

　　【摘要】无线局域网（WLAN）技术实现数据传输，具有简易灵活、综合成本低、扩展能力强的特点，在多种行业和领域有着广阔的应用空间，拥有良好的市场需求。

本文详细阐述了无线局域网络组建的规划设计原则、覆盖方案以及网管、计费认证系统的网络结构部署方法和经验。

　　【关键词】无线WLAN规划设计

　　AnalysisofWLANNetworkingConstruction

　　HeQun（ChinaUnicomCo.LtdFujianbranch，Fuzhou，350007，China）

　　ABSTRACT：

Wirelesslocalareanetwork（WLAN）technologytoachievedatatransmission，hastheadvantagesofsimple，flexible，lowcomprehensivecost，expansionability，inavarietyofindustriesandareashasabroadapplicationspace，hasagoodmarket.Inthispaper，thedesignprinciple，coverageschemeandnetworkstructuredeploymentmethodandexperienceofnetworkmanagementandbillingauthenticationsystemforwirelesslocalareanetworkaredescribedindetail..

　　KEYWORDS：

WLAN，datatransmission；NetworkingConstruction，Optimization

　　一、概述

　　无线局域网（WLAN）技术于20世纪90年代逐步成熟并投入商用，既可以作传统有线网络的延伸，在某些环境也可以替代传统的有线网络。

对比传统的有线传输解决方案，使用WLAN网络实现数据传输具有简易灵活、综合成本较低、扩展能力强等显著特点。

　　无线局域网技术经过十几年的发展，已经历了三代技术及产品的发展。

第一代无线局域网主要是采用FatAP，每一台AP都要单独进行配置，费时、费力、费成本；第二代无线局域网融入了无线网关功能但还是不能集中进行管理和配置，其管理性和安全性以及对有线网络的依赖成为了第一代和第二代WLAN产品发展的瓶颈，由于这一代技术的AP储存了大量的网络和安全的配置，包括加密的钥匙，Radiusclient的安全密码（secret）等，而AP又是分散在建筑物中的各个位置，一旦AP的配置被盗取读出并修改，其无线网络系统就失去了安全性。

另外由于AC或无线网关的硬件多数是基于Pentium架构的，所以当用户接入数量（IPsessions）增多时，无线网的性能会急剧下降，时常会发生掉线或死机情况。

在这样的环境下，基于无线交换机技术的第三代WLAN产品应运而生。

第三代无线局域网采用无线交换机和FITAP的架构，对传统WLAN设备的功能做了重新划分，将密集型的无线网络和安全处理功能转移到集中的WLAN交换机中实现，同时加入了许多重要新功能，诸如无线网管、AP间自适应、无线安管、RF监测、无缝漫游以及Qos。

，使得无线局域网的网络性能、网络管理和安全管理能力得以大幅提高。

　　二、无线局域网设计与规划

　　2.1设计原则

　　依照无线局域网的国际规范和国家无线电管理委员会的标准，在进行实际的网络设计时，遵循先进性、开放性、可伸展性、安全性、可靠性、可管理性等原则

　　2.2频率规划

　　目前针对WLAN来讲，2.4G具有3条不重叠的信道，主要采用1、6、11三个信道交错使用，具体的面覆盖逻辑示意图如下：

　　在多个频道同时工作的情况下，为保证频道之间不相互干扰，标准要求两个频道的中频间隔不能低于25MHz。

因此从上图可以看出，在一个蜂窝区内，直序扩频技术最多可以提供3个不重叠的频道同时工作，提供高达33Mbps的吞吐量。

　　2.3频率复用

　　针对频率复用的设计与实现主要侧重于重叠区域，考虑到802.11技术中目前业界主要采用DCF的仲裁，这样会导致从网络实施的角度出发，没有办法做到像GSM、3G网络的控制力度，从技术原理的角度出发，没有办法实现很好的频率复用，只能被动做些负载均衡的功能。

每个AP具有54Mbps、48Mbps、36Mbps、18Mbps等的覆盖范围，对于54Mbps的覆盖范围不重叠，对于54Mbps与18Mbps就可能进行重叠，可以根据网络侧的负载功能实现一定程度的频率复用功能，从网络规划的角度出发，WLAN基本上、下行无线链路复用的处理问题，目前都是DCF方式，从而只能结合业务网络覆盖目标效果，使用负载均衡功能进行实现。

　　2.4容量规划

　　从业界实现的DCF方式来看，没有一个最大用户数的限制，但业界各个厂商进行实现时都基于一定理解的前提下进行默认限制，目前每个AP最大的用户默认限制为256个用户。

AP的最大吞吐量为：

23Mbps，用户的增加总带带下降量不大，100kbps/用户，按128用户进行规划；300kbps/用户按64用户进行规划；1Mbps/用户按22用户进行规划；2Mbps/用户按11用户进行规划。

　　三、WLAN覆盖方案建议

　　3.1室内放装式覆盖

　　适合于尚无室内分布系统的中小规模室内覆盖、小面积盲点覆盖或重要的公用场所的覆盖及容量需求，如宾馆、酒店、会议中心等地区。

系统结构简单，由独立AP布点覆盖。

　　一般来说，普通办公环境，要求中等密度连续覆盖时；或用户只对若干单个房间实现覆盖的情况下，比如，酒店的公共休息区，小酒吧，会议室，西餐厅等区域，通常面积都不大（小于100平方米），每个场所放一个AP即可满足覆盖需求。

对于大面积区域稍复杂的应用环境，且用户对传输速率和信号质量要求较高时，建设WLAN时需要对AP的架设位置、AP采用频点、AP隔离距离等进行专门的规划。

使用室内直放AP布点覆盖，需考虑及遵循以下几个问题和原则：

1）需要有入户线缆资源（双绞线或五类线）。

2）如果在一个大厅里只安装一个AP，则尽量把AP安放在大厅的中央位置，而且最好是放置于大厅天花板上；如果同一空间安装两个AP，则可以放在两个对角上。

3）保持信号穿过墙壁和天花板的数量最小。

2.4G信号能够穿透墙壁和天花板，然而，每一面墙壁和天花板都将使AP信号的覆盖范围减少1到30米。

应放置AP与计算机于合适的位置，使墙壁和天花板阻碍信号的路径最短，损耗最小。

4）考虑AP和覆盖区域之间直线连接。

注意AP的放置位置，要尽量使信号能够垂直的穿过（90°角）墙壁或天花板。

5）不同的建筑材料产生不同的传输效果。

由金属的框架或门构成的建筑物会使WLAN无线信号的传输距离变小。

放置AP的位置应使信号通过干燥的墙壁或敞开的门，避免放置在使信号必须通过金属材料的位置。

6）AP天线方向可调，安装AP的位置应确保天线主波束方向正对覆盖目标区域，保证良好的覆盖效果。

7）AP安装位置需远离电子设备（起码1～2米），例如微波炉、监视器、电机等。

　　3.2室内分布式覆盖

　　适用中大规模的室内覆盖，系统结构较复杂。

主要用于中等面积的盲区覆盖或重要的公用场所，满足如宾馆、酒店、机场、会议中心等地区的覆盖要求，但不适合有较高容量需求的网络。

室内分布式AP专为室内分布式组网方式设计，AP本身内置功率放大器，射频口发射功率可达500毫瓦。

　　使用要求：

该系统为室内覆盖系统，要求设备安装在室内运行。

　　来自不同系统基站的下行信号，经过多通道滤波合路器合路，然后通过低损耗电缆、耦合器、功分器等到达终端天线进行室内覆盖，根据每层所需终端天线的数量，选用不同耦合度的耦合器来确定功率分配，形成一定区域的覆盖，对于狭长形状（如地铁、隧道），也可以使用泄露电缆替代室内小天线进行覆盖。

由于CDMA、GSM、PHS、WLAN的工作频段差异较大，发射功率和接收灵敏度不同，电缆损耗差异，因此每个系统的覆盖能力和范围差异较大。

　　利用原有室内分布系统承载WLAN业务时，对原有系统的设计要求及相关改动如下：

1）确定原有室分系统规模，估算出每个接入节点间的馈线/分配损耗；2）了解原有功率分配器/定向耦合器的工作频带，保证其在WLAN频段的可用性。

若器件工作频段不包括WLAN2.4G频段，则需要更换；3）了解原有终端天线的工作频带，保证其在WLAN频段的可用性，原则上天线在WLAN频段的VSWR不能大于2.5：

1，超过该指标时，建议更换；4）WLAN系统接入时，必须使用滤波合路器，使原有和新接入系统损耗最小，根据需要选择滤波合路器的类型；只要滤波合路器指标合适，CDMA/GSM/PHS与WLAN之间的干扰可以有效控制；5）原有室内分布系统的天线分布位置大多数没有考虑WLAN的覆盖能力/范围要求，因此对于不符合WLAN覆盖要求的天线应当适当移动或通过改变功率分配器增加1-2个终端天线，这样对原有覆盖影响很小，但可以有效改善WLAN信号覆盖；6）明确原有室内覆盖系统为何种信号源接入设备，由于直放站和基站的发射带外信号质量有差异，在接入WLAN时，滤波合路器的端口隔离指标有较大差别，前者80dB，后者只需50dB。

　　根据实际的工程得到如下经验：

1）一般情况下，如果天线口辐射功率为10dBmW，使用2dBi全向室内小天线，则每离天线30米范围内，在空旷的会议中心、没有砖隔墙情况下，覆盖电平可以达到-75dBm/WLAN；2）对于酒店客房密集隔墙结构，如果天线口辐射功率为10dBmW，使用2dBi全向室内小天线，则每离天线8-10米范围内，客房内信号可以达到-70～-85dBm。

一般来说，信号到达客房门距离应控制在4m以内；3）在进行能量分配时，尽量使信号分布均匀；4）在设计中，从基站到每个天线的路径中尽量避免出现两个以上功分器件（或耦合器），以保证上行信号的有效接入。

5）通过利用原CDMA/GSM/PHS室内分布系统，对不符合频段和隔离等要求的硬件进行更换。

对不满足WLAN网络良好覆盖的小天线布点进行调整，以达到AP信号良好覆盖的效果。

对类似酒店大厅等于较开阔空间，适于采用此方案进行覆盖，可在保证覆盖和容量需求的情况下，降低AP资源投入，并有效避免AP频率干扰。

　　采用室内分布式覆盖，存在以下问题：

1）对没有室内分布系统的环境，为WLAN新建室内分布系统成本高于AP直接布放。

2）在较为复杂的环境优化天馈部分，增加或调整天线角度，工程难度仍较大，有的甚至综合成本高于直接布放多AP的成本。

　　3.3室内补点覆盖

　　当利用原有室分系统进行WLAN覆盖时，对于工程改造量较大、天线位置改动多、功分负载匹配难度大的情况，可适当采用独立AP覆盖盲点、热点，辅助原室内分布系统，在空间内交叠覆盖达到良好效果。

这样做，在室内分布系统硬件基本可满足接入AP信号源的情况下，尽量减少了工程改造量，而通过适当增加单个AP，在空间内适度的交叠覆盖，满足区域覆盖需求，同时可缓解容量需求。

　　适用范围：

进行中大规模的室内覆盖，系统结构设计较复杂，工程改造量相对较小，采用WLAN信号源接入室内分布系统，辅以独立AP布点覆盖少数盲点，最终达到无缝覆盖的良好效果。

既可满足公用场所开阔地带，如机场的覆盖需求，又可兼顾如酒店、会议中心等存在中度容量需求。

　　需注明的是，当原有CDMA、GSM、PHS室内系统的天线分布位置不满足WLAN的覆盖能力/范围要求时，可不考虑对天线做移动或通过改变功率分配器增加终端天线，而是采用独立AP规划方法，对少量热点进行覆盖补盲。

　　3.4室外立体覆盖

　　在室外AP部署上，为体现“以线带面”的覆盖策略，应通过在区域内道路两侧部署室外型AP来实现高速无线宽带接入，在站址选择上以满足业务发展的需要为前提，以运营商已有物业中的高度较低的物业为首选，在条件允许的情况下，可以通过合理的方式新建站址。

　　在建设实施步骤上，以主干道→干道→其余街道→向内延伸的顺序完成广覆盖的建设，在建设完成后可满足大部分用户的无线宽带上网需求。

同时，在办公楼宇、大型茶楼、会所、休闲娱乐场所等数据业务需求较高的热点区域进行深度覆盖来提高区域内无线宽带网络品质。

　　覆盖效果理论计算可依据信号强度和传输距离的换算公式：

　　1）AP加卡的信号总强度公式：

Gt-Gr+AP天线增益+终端天线增益=L信号总强度（dB）

　　Gt（AP或终端功率，单位dB），Gr（终端或AP灵敏度，单位dB）

　　2）距离产生的信号衰减公式：

40+20lgd=L1（dB）d（距离，单位m）

　　工程中最大传输距离以45m计算，所以L1=72dB

　　建筑无线传输损耗=穿透损耗中值+偏差+慢衰落余量。

各种材料的无线传输损耗参数如下图所示：

　　四、网管系统部署

　　无线网络管理系统针对各种规模和应用的WLAN/WAPI网络环境，提供一整套的网络管理解决方案，实现了TMN建议的系统管理（安全管理）、网络拓扑管理、配置管理、故障管理和性能管理等重要的网络管理功能。

主要功能应包括：

拓扑管理、配置管理、故障管理、性能管、安全管理、日志管理。

其逻辑结构如下图所示。

　　无线网络管理系统可以采用为分布式结构部署，小型规模的系统可以部署在一台服务器上，中大型系统可以根据需要部署在2台以上的服务器上。

　　1）单机部署。

适用较小的网络规模，网元数小于200；服务器上安装网管管理平台所有部件。

采集程序/数据库/Web服务等。

服务器推荐配置：

PC服务器P42.8G/2GMemory/160GHD/19”LCD/56K/10/100/1000M

　　2）多机部署。

适用中等的网络规模，网元数200～600；在多台服务器上部署网管管理平台，采集程序、数据库、Web服务分别部署在2台或2台以上的服务器上。

服务器推荐配置：

PC服务器P42.8G/2GMemory/160GHD/19”LCD/56K/10/100/1000M。

　　3）集中部署。

适用较大的网络规模，网元数大于600；所有WLAN网段管理单元的采集机都部署在网管管理中心；在多台服务器上部署网管管理平台，采集程序、数据库、Web服务分别部署在2台或2台以上的服务器上，根据具体网管结构和规模推荐PC服务器或小型机。

（图4.2）

　　4）集中分布式部署。

适用较大的网络规模，网元数大于600；在一个或多个WLAN网段管理单元部署独立采集机，采集机与网管中心通信，实现采集分部署，管理数据集中。

在多台服务器上部署网管管理平台，采集程序、数据库、Web服务分别部署在2台或2台以上的服务器上。

根据具体网管结构和规模推荐PC服务器或小型机。

（图4.3）

　　五、认证计费系统

　　认证计费管理系统的功能模块组成如下图所示：

　　无线网络建设对认证计费管理系统有以下要求：

　　1）应支持标准的RADIUS协议，可以全面兼容不同厂家的BRAS产品并已经成功和国内外主流以太网交换机实现802.1X对接。

2）支持各种用户计费安全措施，能够实现帐户、MAC、IP、VLAN、接入服务器和服务器端口的绑定或者上述多种要素的绑定。

3）丰富的计费策略，可实现时长、流量、包时长、包流量、普通包天、动态包天、分层、包月和包年预付费和后付费等计费策略。

4）多样化数据库支持功能，支持Oracle，MSSQL，Postgre等多种流行的数据库系统。

5）用户管理功能，能够提供用户开户、用户注销、变更受理、用户查询、用户在线、专线用户管理、停机用户管理、公免帐号管理和广播信息等功能。

6）费用管理功能，提供帐单确认、费用预缴、用户充值、用户销帐、批量销帐、银行托收功能。

7）齐全的报表管理功能，提供用户清单查询、帐单查询、充值报表、预缴报表、收费报表、欠费报表功能等各种查询、统计功能。

8）多样化的卡类管理功能，提供上网卡、充值卡、卡查询等各类卡业务。

9）系统设置功能，提供营业区设置、费率设置、策略管理、时段管理、Radius监控、银行托收等功能。

10）可靠的安全设计，支持系统角色分配、操作员管理、备份管理、日志记录等功能。

　　六、结束语

　　WLAN是无线宽带网络的重要组成部分，主要承载PC、手机及第三方WiFi终端的互联网数据业务，是无线蜂窝网络承载移动数据业务的重要补充。

WLAN作为支撑无线宽带接入的有效手段，规划建设的核心目标是实现对蜂窝网络数据流量的有效分流。

WLAN网络将与GPRS/EDGE和WCDMA、TD-SCDMA等移动蜂窝网络互为补充，共同构成未来数据业务承载网。

因此，WLAN网络的建设对于各运营商来说具有特殊意义。