楼宇智能化系统解决方案.docx
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楼宇智能化系统解决方案
楼宇智能化系统解决方案
楼宇智能化是信息化的重要组成部分，在现代的西方发达国家，楼宇智能化兴起已久，但在我国，楼宇智能化还是近些年出现的新鲜技术，本文对楼宇智能化进行了介绍和方案的设计解决。
一、智能楼宇的概念
1、智能楼宇的起源和发展
二十一世纪是信息化的世纪，目前推动世界经济发展的主要是信息技术、生物技术和新材料技术，而其中信息技术对人们的经济、政治和社会生活影响最大，信息业正逐步成为社会的主要支柱产业，人类社会的进步将依赖于信息技术的发展和应用。
近年来，随着计算机技术和网络通信技术的发展，使社会高度信息化，“楼宇智能化”的概念运应而生。
楼宇智能化是采用计算机技术对建筑物内的设备进行自动控制，对信息资源进行管理，为用户提供信息服务，它是建筑技术适应现代社会信息化要求的结晶。
2、智能化楼宇的基本要求
智能化楼宇的基本要求是，有完整的控制、管理、维护和通信设施，便于进行环境控制、安全管理、监视报警。
简言之，楼宇智能化的基本要求是：
办公设备自动化、智能化，通信系统高性能化，建筑柔性化，建筑管理服务自动化。
楼宇智能化提供的环境应该是一种优越的生活环境和高效率的工作环境：
3、智能化楼宇的解释
目前世界上的对楼宇智能化的定义很多，欧洲、美国、日本的提法各有不同，其中，日本的国情与我国较为相近，其提法可以参考，日本电机工业协会楼宇智能化分会把智能化楼宇定义为：
综合计算机、信息通信等方面的最先进技术，使建筑物内的电力、空调、照明、防灾、防盗、运输设备等协调工作，实现建筑物自动化（BA）、通信自动化（CA）和办公自动化（OA），将这3种功能结合起来的建筑，就是智能化楼宇。
二、系统解决方案介绍
楼宇智能化系统包括如下子系统：
综合布线系统
天馈系统
楼宇自动化系统
安全防范系统
大屏幕投影系统
LED大屏幕显示系统
背景音响/紧急广播系统
停车场管理系统
有线电视系统
不间断电源系统
无线网络覆盖系统
多网合一系统
办公自动化系统。
1、综合布线系统（PDS）
楼宇采用超5类双绞线（现在有些工程已经开始运用六类双绞线）和光纤系统（MOLEX），其中（通常情况下）数据信息点、语音信息点各占一半。
垂直主干采用大对数5类线和光纤。
另外，有特殊需要的地点要放光纤点到桌面，以满足今后信息、图象高速传输的要求。
2．天馈系统
（1）天线选址：
天线选址的原则按越重要越排前的原则如下：
1.可视保证：
在无线站点之间的天线应该有足够的可视空间
2.馈线长度：
在保证可视的前提条件下，尽量选择馈线长度最短的位置以减少损耗
3.能够避免的话不要装在楼顶最高处
4.天线安装施工容易
（2）天线装配：
天线种类很多，各种天线都有其装配说明。
下面给出24dB天线的安装方法
天线的拼装流程
将两瓣扇面拼装在一起，用4个小螺丝拧紧。
将小反射面装在馈元杆顶端。
注意小反射面栅格一定与大扇面栅格保持一致。
将馈源杆电缆穿过扇面和L形固件，用4个螺丝拧紧。
用U形固件和槽形铁将L形固件固定在天线杆上。
用馈元尾端的N形头（阳头）和电缆的N形头（阴头）相连。
全向天线安装时使用配套固件将天线固定在天线杆上。
天线的调试
根据天线装配说明装好天线。
将天线安装在可能的最高位置。
将同轴电缆和中心的AP连接。
将同轴电缆和远端WB或SA连接。
手动调整天线直到WB或SA的WLNK灯亮。
调整天线，使设备的信号质量灯直到得到最佳信号。
确定两边天线的大致方向，螺丝先不要拧紧;（假定一边为天线A，另一边为天线B）首先初步固定天线A,先调节天线B,水平转动天线，根据设备面板上的指示灯显示情况，找到最佳接收位置；保持该最佳接收位置不动,再调天线A，反复调整天线，直至三个信号质量灯亮到最好止
以24dBi定向天线为例
1.装配两个扇面，用4#8-32的机螺丝固定紧
2.用#61/2"螺丝将小反射面固定在馈源上
3.用螺钉将馈源固定在"L"型支架上
4.用"U"型卡子卡住杆子
借助倾斜槽可调节天线的俯仰角
（3）天线调试：
无线工程的调试在室外部分主要的是天线的调试，天线的调试主要为角度的调整（水平和俯仰角）。
调整天线，根据各种设备提供的调试工具，使设备的信号质量直到得到最佳。
天线的调试流程
根据天线装配说明装好天线。
将天线安装在可能的最高位置。
将同轴电缆和中心的设备连接。
将同轴电缆和远端设备连接。
手动调整天线直到调试设备指示灯为最佳。
确定两边天线的大致方向，螺丝先不要拧紧;（假定一边为天线A，另一边为天线B）首先初步固定天线A,先调节天线B,水平转动天线，根据设备面板上的指示灯显示情况，找到最佳接收位置；保持该最佳接收位置不动,再调天线A，反复调整天线，直至信号质量灯亮到最好为止。
（4）天线位置选择因素
两点之间距离最短处。
水平高度最高处。
最佳可视效果处。
安装维护设备方便处。
天线之间的分隔距离最大（分集接收时）。
天线与设备最近处。
所需使用馈线最少。
便于安装维修处。
天馈系统示意图
馈线制作
在无线项目里馈线制作是一个很重要的步骤，除了DS11设备基本上不需要制作馈线，其他的设备都免不了制作馈线。
馈线架设及接头制作：
馈线通常采用美国Andrew公司的1/2英寸的射频电缆，该电缆的损耗为12.8dB/100m。
在架设时主要的注意事项为：
1．弯度不要过大，造成馈线内导体折断
2．在馈线进入室内时应该弯成U型，防止水的倒灌
接头制作：
我们现在采用的都是Andrew的接头，制作方法都有说明，不过我们已经总结出了更为简洁的方法,所需的工具比较少。
避雷和接地
当天馈线系统受到雷击时（或有高压磁场）所产生浪涌不要进入系统设备，通过接地及时的放掉浪涌来保障系统设备以及工作的安全。
我们接着准备介绍避雷的几种常用的方法：
1、避雷针
通过在天线旁边架设避雷针来引开雷电的袭击，避雷针为良好导体比天线高，当雷电来时会由避雷针将其引走，避雷针需要良好的接到大地上，接地电阻小于4欧姆
2、避雷器
在馈线系统中接入避雷器，当天馈线受到雷击时，避雷器在雷电来时它会及时与设备断开，通过连在避雷器外部的接地线把电流放掉后，并自动恢复连接。
馈线的接地线要求每20米做一个接地，所以通常接地线到馈线头不超过20米时可以在接地线近处接地。
避雷器的安装
避雷器安装在馈线和设备之间，从避雷器引出接地线接至地极。
地极接地电阻要求4欧姆以下，一定要连接牢固，确保受雷击时可靠放电。
避雷器的两端都为N型接头，我们在馈线接头的制作时需要考虑接头的选择。
3、楼宇自动化系统（BAS）
现代建筑内部有大量的电气设备，这些设备多而分散，为了合理利用设备，节约能源，节省人力，确保设备的安全运行，自然地提出了如何加强设备的管理问题。
系统控制的方式由过去的中央集中监控，转而由高处理能力的现场控制器所取代的集-散控制系统，中央计算机以提供报表和应变处理为主，现场控制器以有关参数自动控制相关设备，来达到控制目的。
楼宇自动化系统的管理软件主要有如下几个主要特点：
一是将控制网络WEB化，可以将不同来源不同格式的信息转变为统一的格式，供具有统一界面的客户机浏览器浏览，以更好地适应信息化社会的使用需要；二是建立了SQLSERVER7.0相关数据库管理系统，提高了信息管理的功能；三是采用开放式设计的网络结构，可更方便地与其他系统（如安保系统、消防系统）进行集成。
楼宇自动化系统对大楼的中央空调系统、通风系统、给排水系统、照明系统、变配电系统、照明系统、电梯系统进行监控，体现在以下几个方面：
·冷源系统：
实现对冷水主机，包括配套冷却泵、冷冻泵、冷却塔的群控。
·空调通风系统：
实现对楼层新风机、空气处理机、排风机的监测及控制。
·给排水系统：
实现对生活水池、消防水池、污水井的高、低位监测，及潜水排污泵的控制。
·照明系统：
实现对楼层公共照明回路的开关控制与状态监测，及大楼外轮廓照明的控制与状态监测。
·变配电系统：
实现对低压进线回路、备用柴油发电机的三相电压、三相电流、功率因数、频率的检测，以及变压器的超温报警监测。
电梯系统：
实现对电梯运行状态、故障状态的监测，及上行、下行状态监测。
4、安全防范系统（SAS）
为了加强安全防范工作，确保人员和大楼的财产安全，以及维护审判工作的顺利进行，建立了如下系统：
1）无线闭路电视监控系统
无线闭路电视监控系统主要用于对重要区域或远程地点的监视和控制，在监控安保方面具有举足轻重的地位。
一套优秀的无线闭路电视监控系统可以实时汇报被监测点的情况，及时发现问题并进行处理，完整的备份资料可以随时进行分析调查。
网络视频监控系统使用现有的网络系统，采用嵌入式的“网络视频服务器”，实现从监控点前端、监控中心、监控工作站的数字化处理，是监控系统发展的必然趋势。
无线数字监控是无线网络发展至今最为广泛的应用之一，利用无线网桥技术，可以将多个被监测点与中央控制中心连接起来，且搭建迅速，可以在最短的时间内迅速建立起无线网络链路。
在条件许可的情况下，利用无线网桥最远可以支持50公里以上的桥接。
IEEE802.11a的无线网络产品支持108Mbps的网络带宽，完全能够保证采用H.263/MPEG-1/2/4等格式的数字视频流稳定可靠地进行传输，达到无线视频监控的目的。
监控系统
优点
缺点
模拟监控
设备成本低、视频图像清晰
可监控距离短、大量录像资料存储检索困难
以太网监控
监控距离长、范围广、数字视频质量可调、存储检索方便
网络布线成本高、受地形影响较大
无线数字监控
不受山川、河流、桥梁道路等复杂地形限制；降低网络布线成本、加快建设周期、满足灵活机动应用需求
信号传输可能受到环境影响如树木或建筑物阻挡等
无线数字监控的关键技术
在监控系统中，无线网络主要扮演连接被监控点和监控中心数据传输链路的角色。
通过无线网络可以将远程的多个监控点设备连接起来，进行视频传输；同时，由于监控系统对视频质量要求较高，如何在无线网络中传输稳定高质量的视频信息也是无线数字监控系统中需要解决的关键技术之一；此外，从工程实现的角度考虑，桥接设备往往安装在室外，如何对这些设备进行远距离供电以及设备管理也是值得关注的问题。
监控系统的无线网络链路的建立
视频监控系统主要完成如何将被监控点实时采集的视频文件及时地传输给监控中心的工作。
通常，被监控点和监控中心之间相隔较远，且被监控点分布较分散，利用传统的有线连接方式，不但成本高、施工困难、建设周期长，而且可扩充性、灵活性差，一旦要增加或者减少被监测点，将会带来新的施工周期。
在这种情况下，无线桥接技术就显露出其优越的特性。
无线桥接技术是利用一对无线桥接器，将两个分离的网络连接起来，并通过无线网桥进行数据传输。
无线链路所能达到的108Mbps的高网络带宽，完全可以保证视频流稳定持续的传输。
使用无线网桥，没有布线的烦恼，不破坏原有环境设施，施工周期短，性价比高，且扩充性强，只要增加或减少被监控点的无线桥接器，就可以完成被监控点的增加或减少。
无线网桥组网模式
点对点无线桥接模式：
点对点型无线网桥可用来连接两个分别位于不同地点的网络，一般由一对桥接器和一对天线组成。
该对桥接器应设置成相同的频道，在相距较远的两点间，为了取得更好的桥接效果，提供了在桥接器和天线之间安装双向功率放大器的方案。
双向射频放大器具有增益接收信号和放大输出功率的功能，从而大大的扩大了无线网桥的传输距离。
为不同的距离配置了多种型号的放大器，主要有输出功率为0.2W、0.35W、1W的三种放大器，通常一对0.2W的无线网桥可以支持大约5公里的无线桥接，5公里以上建议使用0.35W的无线网桥。
通过无线网桥和天线的相互配合，无线网桥最大可以支持相距50公里的两点之间的桥接。
点对点无线桥接模式
点对多点无线桥接模式：
点对多点的无线网桥能够把多个离散的远程的网络连成一体，结构相对于点对点无线网桥来说较复杂。
点对多点无线网桥通常以一个网络为中心点发送无线信号，其它接收点进行信号接收。
中心点的天线在不同的项目中会采用不同的中心天线配置方案：
远程链接点通常会使用定向天线，通过精确的天线角度定位对准中心点天线，进行无线信号接收，完成无线桥接。
点对多点无线桥接模式
桥接中继模式：
当需要连接的两个局域网之间有障碍物遮挡而不可视时，可以考虑使用无线中继的方法绕开障碍物，来完成两点之间的无线桥接。
如图所示，无线中继点的位置应选择在可以同时看到网络A与网络B的位置，中继无线网桥连接的两个定向天线分别对准网络A与网络B的定向天线，无线网桥A与无线网桥B的通讯通过中继无线网桥来完成。
构建中继网桥可以有两种方式：
单个桥接器作为中继器和两个桥接器背靠背组成中继点。
单个桥接器可以通过分路器连接两个天线。
由于双向通讯共享带宽的原因，对于对带宽要求不是很敏感的用户来说，此方式是非常简单实用的。
对带宽要求较高的用户，可采用背靠背两个处于不同频段的桥接器工作于无线网桥模式，每个无线网桥分别连接一个天线构成桥接中继，保证高速无线链路通讯。
桥接中继模式
监控系统中的无线实时数字视频传输
数字视频监控系统是计算机、网络和视频编码技术的结合，它可以将不同地点的现场信息实时通过无线通讯手段传送到监控中心，并自动形成视频数据库便于日后的检索。
在监控系统中，监控中心需要实时得到被监控点的视频信息，并且该视频信息必须是连续、清晰的。
在被监控点，通常使用网络摄像头对现场情况进行实时采集，网络摄像头与无线桥接器设备相连，并通过由无线桥接器组成的无线网桥将数据信号实时发送到监控中心。
2）出入口控制系统
设置联网式门禁，使用先进的非接触式感应IC卡，需持有效卡方可通行，该卡可设不同级别的开门权限。
该卡还提供人员考勤、进入停车场等功能。
另外，个别地方还根据实际需要设独立式或密码键盘式门禁。
3）巡更系统
在大楼内设置无线巡更系统，确保夜间安全。
4）防盗报警系统
在关键处设置报警按钮、门磁开关、红外微波探测器、红外对射探测器等探测器件，在遇到紧急情况时，可进行报警，通知监控中心。
5、大屏幕投影系统
在楼内根据需要设置投影系统，可以接驳任何的视频信号、计算机信号，并可连接实物展示台。
上述设备提供了现代化的辅助手段，组成先进的证据显示系统。
6、LED大屏幕显示系统
大楼内设置LED视频显示屏。
对外发布新闻和广告；屏幕都采用双基色视频屏，能组合多种色彩，可演播电视、VCD及文本信息。
7、背景音响/紧急广播系统
背景音响系统与消防广播系统合二为一。
系统平时可以播放音乐，或者通过话筒发布公共消息，可以满足对全部楼层同时进行广播的需要。
在遇火警信号时，则可以自动转为发布消防广播。
8、停车场管理系统
通过使用非接触式IC卡，对进入本大楼的进出车辆进行自动管理，按一入口一出口进行配置。
9、有线电视系统
大楼设置了有线电视点，可自办节目，可播放录象、DVD节目、还可由电脑编辑各类信息在电视中播放，将对自办新闻、培训教育和丰富文娱节目发挥积极作用，并可在本大楼召开电视会议。
10、不间断电源系统
为了确保计算机服务器、网络设备、中控室计算机系统在万一停电时仍能正常工作及系统的稳定可靠，在计算机房、中控室和网络设备间等处安装不间断电源（UPS）。
11、无线网络覆盖系统
计算机网络要覆盖所有楼宇，因而采用无线网络系统。
可支持数字、语音、图形图像等多媒体信息，以及综合信息的传输和处理，支持多种网络协议。
无线技术的特性（802.11标准）
可靠的通信
抗射频干扰性能。
理想的接收灵敏度，宽范围天线能提供强大的、可靠的无线传输。
低成本
可以避免安装线缆的高成本费用，租用线路的月租费用，以及与设备需要经常移动，增加和改变相关的费用。
灵活性
由于没有线缆的限制，您可以随心所欲的增加工作站或重新配置工作站。
移动性
由于设置允许在任何时间，任何地点访问网络数据，而不是在指定的地点，所以用户可以在网络中漫游。
快速安装
无须施工许可证，不需要开挖沟槽。
安装无线网络所需的时间只是安装有线网络的零头。
高吞吐量
可实现11mbps-54mbps或更高的数据传输速率，高于T1、E1线路速率。
保护用户投资
可实现向未来技术的平滑升级，无须更换设备重复投资。
抗干扰性强
抗干扰是扩频通信主要特性之一，比如信号扩频宽度为100倍，窄带干扰基本上不起作用，而宽带干扰的强度降低了100倍，如要保持原干扰强度，则需加大100倍总功率，这实质上是难以实现的。
因信号接收需要扩频编码进行相关解扩处理才能得到，所以即使以同类型信号进行干扰，在不知道信号的扩频码的情况下，由于不同扩频编码之间的不同的相关性，干扰也不起作用。
隐蔽性好
因为信号在很宽的频带上被扩展，单位带宽上的功率很小，即信号功率谱密度很低，信号淹没在白噪声之中，别人难以发现信号的存在，加之不知扩频编码，很难拾取有用信号，而极低的功率谱密度，也很少对于其他电讯设备构成干扰。
抗多径干扰
在无线通信中，抗多径问题一直是难以解决的问题，利用扩频编码之间的相关特性，在接收端可以用相关技术从多径信号中提取分离出最强的有用信号，也可把多个路径来的同一码序列的波形相加使之得到加强，从而达到有效的抗多径干扰。
解决方案
对于楼宇的无线网络覆盖系统，我们采用Ruckus的系列产品。
其中ZoneDirector能够和现有的交换机、防火墙、认证服务器以及其他网络架构无缝集成。
而ZoneFlexAP会自动发现ZoneDirector，并进行自配置，配置完毕后即可对其进行管理。
在允许接入前，ZoneDirector将对所有想接入WLAN的用户进行认证和授权。
集成了完善射频管理的ZoneFlexAP会将射频信号聚焦于客户端的方向，在减少干扰的同时，自动进行性能最大化和覆盖范围的最大化，并尽量减少所需的AP数量。
在完成基本配置，开始运行之后，ZoneDirector将自动管理AP网络，对发射功率的自动调整，以及必要时对射频频道进行指定，以防止相邻AP之间的干扰，并在AP失效时启用冗余AP覆盖。
配置的更改可以非常容易地同时应用到多个AP或整个网络系统上。
可定制的监控界面可实时显示用户接入信息、网络信息和事件情况，同时一个实时地图将显示无线AP的位置，以及无线信号的覆盖范围等。
ZoneDirector提供了创新的技术，简化和自动化了Wi-Fi的安全防护。
除了支持企业级的802.1x以外，ZoneDirector还支持一种动态预共享密钥（PSK，Pre-SharedKey）的专利技术，可以简化无线局域网的安全防护工作。
初次使用的用户只需简单的将他们的电脑接入局域网，然后指定一个URL地址，即可进入一个一次性认证的捕获网页门户。
一旦认证完毕，ZoneDirector就会自动使用预先指定的SSID，以及一个动态生成的加密密钥，对用户的系统进行配置。
这个密钥会在超出有效期后自动移除，或者是在用户（用户设备）失去信任后而被人工移除。
采用Ruckus无线网络覆盖的解决方案，可以通过无线网卡或无线的接入组建一个无线的局域网，达到随时随地的迅速的组建网络的目的，而且这种方案最好的保护了节省了投资、减少了布线所带来的麻烦。
SmartMesh能够进行自我管理以及无线网的自我修复。
SmartMesh无需再为每一台SmartWi-FiAP连接网络线缆，因此系统管理员只要随便找个电源插座，将ZoneFlexAP插上去就可以走开了。
所有的配置与管理都会通过ZoneDirector智能无线局域网平台进行。
通过专利的Ruckus智能Wi-Fi技术，拓展覆盖范围以及动态信号控制，再通过SmartMesh技术最小化内部跃点数目（跃点越多，性能下降越多），此消彼长之下，再根据环境的变化自适应调节不同节点之间的Wi-Fi连接，从而进一步缩减了所需部署的AP数量。
RuckusBeamFlex,一种专利Wi-Fi天线控制技术，能够根据多媒体程序的需求进行自动传输，以确保预期的性能，并拓展覆盖范围，消除无线盲区。
通过ZoneDirector,BeamFlex的应用价值从单一的AP拓展到了整个系统的WLAN和智能无线网结构之上。
ZoneDirector自动控制所有的ZoneFlex智能无线AP的信道指定以及发射传输的功率水平。
通过BeamFlex，ZoneFlex系统可以持续的为每一个客户端的数据包在不同AP之间选择最佳的传输路径，在自动消除干扰的同时，还能确保最高的服务质量。
无线网络覆盖示意图
11.多网合一系统
不同运营商的室内覆盖系统之间不仅频率不同，制式也不同，无法充分利用，既浪费投资又影响建筑物内的美观，同时也给网络维护带来隐患。
下面就多网合一的3G室内覆盖系统的系统间干扰、容量、功率匹配等方面进行探讨，可以保证多系统的正常工作，互不干扰，可有效应用于实际的网络建设中。
多网合一系统的关键问题
在多网合一室内覆盖设计时，由于不同系统的设备输出功率不同，不同频段信号在馈线中的传输损耗不同，不同频段无线信号在空间中的传播损耗也不同；各系统设备及性能指标不同，导致各系统的接入节点位置不一致。
在建设多制式通信系统合一时，运营商需要考虑多方面问题。
1．系统间干扰：
多网合一的室内分布系统设计的重点，需要分析各系统间的干扰并提出抑制方法，保证各系统的正常工作。
在工程上运营商可以采用合路器隔离度、增加滤波器、空间隔离等几种方法满足杂散隔离度需求。
2．系统合路：
系统合路是在原有系统增加新的信号源，如原有室内覆盖系统是无源方式，且器件工作频段涵盖了800MHz～2500MHz，则无需再改动。
增加新系统时需在信号源部分使用双频或多频合路器对信号合路/分路后（对上行是合路，对下行是分路）送到室内分布系统。
对于大型建筑物，信号在传输和分配过程中，信号强度低到一定程度就需增加干线放大器对其放大，此时需用合路器把信号合路/分路，通过各系统的干线放大器放大后，再通过双频或多频合路器进行合路。
3．功率匹配：
多系统共用分布系统的一个突出问题是功率匹配。
均需要在设计中进行综合考虑。
4．覆盖与容量：
共用室内分布系统需满足各种系统的覆盖和容量要求。
3G室内覆盖系统设计建议优先采用“多天线、小功率”的方式，减少室内天线的输出电平，以控制信号泄漏电平。
系统的多网合一改造实例
某办公楼的原有GSM室内覆盖系统需要进行改造优化，使系统能兼容WLAN和TD-SCDMA系统。
该建筑物有12层，地下有1层，主楼有两部电梯。
楼内多为办公区、会议室等。
大楼中间为走廊，两侧为办公区，结构较有代表性。
1．GSM、TD-SCDMA、WLAN系统的合路：
信号源方面，TD-SCDMA目前多采用BBU+RRU的方式，能够将远点射频模块就近于天线安装，降低了信号在馈线上的损耗。
这种方式施工方便，对原有系统变动小，工程成本较低，无需依赖干放，是一种经济的室内覆盖系统组网方式。
TD-SCDMA设备RRU的输出功率（27dBm左右）比GSM设备（40dBm左右）低，而在馈线中的损耗却比GSM大，设计中不考虑在机房内进行合路，在无源器件中间级择机合路，采取功率倒推的方式，根据模拟测试结果，计算出天线口需要的功率，返回推算出TD-SCDMA设备接入的合适具体位置。
根据大量测试经验，TD-SDMA系统天线口功率一般建议控制在7～10dBm左右，那么，从天线口至合路器位之间的馈线和器件及合路器损耗，应该控制在17dB左右。
WLAN系统的工作频段比TD-SCDMA系
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