WLAN室内覆盖剖析.docx
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WLAN室内覆盖剖析
WLAN室内覆盖
简明培训教材
福建邮科通信技术有限公司
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1、WLAN拓扑结构与原理概述
1.1WLAN业务组网拓扑图
工作原理：
WLAN无线上网功能是通过AP发射无线信号实现用户的无线上网，如上图所示。
普通AP没有路由功能，它只能起到一个网关的作用把有线网络和无线网络简单的连接起来，简单的从外形上看，这些AP上面没有有线交换机，而WirelessRouter（无线路由器）是带有路由器的，它相当于有线网络中的交换机，并且带有支持虚拟拨号类型网络的PPPoE功能，可以直接存储用户名和密码，能够直接和xDALModem或者需要虚拟拨号的网络，在网络管理能力上WirelessRouter（无线路由器）也要好于普通AP。
不过AP和WirelessAPRouter一般都统称AP。
1.2WLAN系统框图
WLAN工程主要由ADSL（交换机）、AP、合路器、功分器、耦合器、天馈线组成。
AP与ＡＤＳＬ或者交换机相连通过天馈系统将无线网络信号传送到用户端，也可以通过原有的室内分布系统与ＡＰ合路实现无线网络覆盖。
2、WLAN勘察与设计
2.1网络设计原则
●实用性遵循面向应用、逐步完善的原则，充分保护已有投资，不设计成华而不实的网络，也不设计成利用率低下的网络，要以实用性的原则要求为依据，最高性价比的WLAN。
●可靠性系统必须可靠运行，主要的、关键的设备应有冗余，一旦系统某些部分出现故障，应能很快恢复工作，并且不能造成任何损失。
●开放性选择的产品应具有好的互运作性和可移植性，并符合相关的国际标准和工业标准，无论发生任何变化，均能够最大可能性的开放标准。
●可扩充系统是一个逐步发展的应用环境，在系统结构、产品系统、系统容量与处理能力等方面必须具有升级换代的可能，这种扩充不仅能充分保护原有资源，而且具有较高的性能价格比。
●可维护系统具有良好的网络管理、网络监控、故障分析和处理能力，使系统具有极高的可维护性。
●安全性必须具有高度的保密机制，灵活方便的权限设定和控制机制，以使
系统具有多种手段来防备各种形式的非法侵入和机密信息的泄露。
2.2工程预测
WLAN应用环境不同，用户的需求就不一样。
例如，企业会议室和咖啡店的用户就有不同的需求，宾馆中的商务人士和闲暇的旅游者也有不同的应用需求。
如果不了解用户的需求，WLAN的构建是否成功就值得怀疑。
●费用预测根据部署规模、所选择的产品、以及诸如服务和支持等因素的不同，WLAN的实施成本存在很大的差别。
当分析WLAN的实际成本时，需要识别并考虑每一种相关成本，而其中一些可能并不会立刻表现出来。
●性能预测WLAN可以提供高速的互联网和企业内部网连接，充分满足用户的应用需要。
你必须除了了解应用的类型（商务、玩游戏和观看视频）还要了解同时在线的用户数量，从而调整相应的出口带宽。
例如，咖啡店只有2到3个同时在线用户，一条500kbps的DSL线路就可以满足带宽需求了，但是这样的带宽就不能满足宾馆和大型会议室的需求，必须在带宽的费用和收入这两者之间作出平衡的考虑。
●安全预测越来越多的用户逐步了解到所有的计算机和网络非常容易遭受恶意的攻击。
由于企业网络需要处理许多商务信息，因此一旦被入侵，将可能造成严重的后果，所以WLAN的安全非常重要，企业应该根据自身的情况选择一系列方法来确保WLAN的安全。
●可行性和灵活性预测用户希望WLAN始终保持畅通，但是WLAN的可用性和可靠性与网络的设计有着紧密的关系。
不合适、不正确的网络设计和无线信道的干扰就会造成设备复位从而导致连接问题。
为了保持WLAN的稳定性，最重要的就是实现对网络的监控，及发现存在的问题并予以调整和改进。
2.3无线环境的勘查
在WLAN的设计中，进行无线环境的勘查是非常重要的一个环节，其中有三个重要的因素：
覆盖的范围、用户数量和使用的目的。
具体而言，要建设一个成功的WLAN，我们需要周密的考虑和大量的前期工作，主要包括如下步骤：
调查相关地点，确定哪些地点需要进行热点覆盖；勘察要进行覆盖的地点的无线环境；评估覆盖的地点以及放置AP的地方。
下面就这些方面进行详细的介绍。
2.3.1RF勘查
不同于有线传输，无线电波有其自身的传播特性，其传播受环境的影响很大，而传播环境是相当复杂的，如建筑物的阻挡、天气的影响、无线电波间的干扰等等，这就决定了无线传播的复杂性。
无线电波传输的质量又直接关系到WLAN网络的性能，因此在建设WLAN我们需要仔细地勘察无线环境，进行周密的RF规划。
在进行RF勘察之前我们需要对无线电波的传播等相关知识有所了解，这些知识所涉及的内容也是RF勘察与规划中所需考虑的方面。
主要的是理论情况下的空间传输损耗、障碍物影响和射频干扰。
无线电波在自由空间传播时，其单位面积中的能量会因为扩散而减少。
而一般无线接收器都有一个保证信号能达到某个比特速率的最小接收门限值，如果信号功率小于该门限值，则接收性能会下降。
因此，我们最好选用接收门限值低的接收器。
这是接收器的灵敏度。
接收器的另一个重要参数是信噪比SNR（计算公式为SNR＝10Log10（S/N），其中S表示信号功率，N表示噪声功率，它们的单位都是W，SNR的单位是db）。
如果噪声电平很小，则系统主要受限于接收器灵敏度；如果噪声电平较大，则取决于SNR，我们就需要更大的接收功率。
在某个频率上没有其他WLAN并且没有工业噪声的标准环境中，噪声电平大概为-100dbm。
空间无线信号的发射和接收都是依靠天线来实现的，因此天线的性能尤为重要。
天线主要参数有增益、输入阻抗、驻波比和极化方式等。
天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。
天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。
天线的极化是指天线辐射时形成的电场强度方向。
第二个方面是无线电波在空中传播受到的障碍物影响。
受到的影响是多方面的，其中建筑物的贯穿损耗影响最大。
无线信号是直线传播的，每遇到一个障碍物，无线信号就会被削弱一部分，尤其是浇注的钢筋混凝土墙体。
建筑物的贯穿损耗是指电波通过建筑物的外层结构时所受到的衰减，它等于建筑物外与建筑物内的场强中值之差。
建筑物的贯穿损耗与建筑物的结构、门窗的种类和大小、楼层有很大关系。
贯穿损耗随楼层高度的变化，一般为-2dB/层，因此，一般都考虑一层（底层）的贯穿损耗。
实验表明，在10米的距离，无线信号穿过两堵砖墙后，仍然可以达到标称的最高的传输速率，但再穿过一层楼板后，传输速率将只有标称速率的一半了。
可见，钢筋混凝土墙体会极大地削弱无线信号。
另外的其他一些建筑物材质，也是无线信号的或大或小的杀手。
下表列出了一些建筑物材质对无线电波的衰减程度。
障碍物 衰减程度 例子
开阔地 无 自助餐厅、庭院
木制品 少 内墙、办公室隔断、门、地板
石膏 少 内墙（新的石膏比老的石膏对无线信号的影响大）
合成材料 少 办公室隔断
煤渣砖块 少 内墙、外墙
石棉 少 天花板
玻璃 少 没有色彩的窗户
玻璃中的金属网 中等 门、隔断
金属色彩的玻璃 少 带有色彩的窗户
人的身体 中等 大群的人
水 中等 潮湿的木头、玻璃缸、有机体
砖块 中等 内墙、外墙、地面
大理石 中等 内墙、外墙、地面
陶瓷制品 高 陶瓷瓦片、天花板、地面
纸 高 一卷或者一堆纸
混凝土 高 地面、外墙、承重梁
防弹玻璃 高 安全棚
镀银 非常高 镜子
金属 非常高 办公桌、办公隔断、混凝土、电梯、文件柜、通风设备
在WLAN工程中，需要通过现场勘查的方式了解地形、建筑物和周围各种物质的材质，从而来确定WLAN设备的安装位置。
例如将AP置于相对较高的位置，可以有效地消除AP与无线终端之间的固定的或移动的遮挡物，从而能够保证WLAN的覆盖范围，保障WLAN的畅通。
射频干扰也是需要考虑的很重要的一个方面。
在RF勘察时着重要分析WLAN受到射频干扰的可能性。
在导入WLAN网络之前，使用者可用一些简单工具检视某个环境（如住家或办公室）受到射频干扰的可能性。
其次，移除WLAN射频干扰的来源。
解决WLAN射频干扰问题最有效也最简单的方法，就是移除任何可能的干扰来源，除非干扰源来自于附近区域的另一个WLAN，使用者无权拆除对方的AP。
事实上，在使用者可以控制的环境内，上网者只要把一些发射微波的仪器，比如微波炉、无绳电话或蓝牙装置等关机，WLAN射频干扰问题就可以获得相当程度的改善。
第三，调整AP的频谱波段。
调整频谱选择射频干扰最低的波段，这个方法虽然不能解决所有WLAN射频干扰问题，但值得一试。
最后，采用802.11a标准。
802.11a采用5GHz频谱，在短中期内，这段频谱的干扰将远较802.11b所采用的2.4GHz为小。
2.3.2覆盖范围
环境勘查的下一步就是确定覆盖范围，由此确定需要部署AP的个数。
无线信号的重叠是非常重要的，它保证漫游的顺利实现，但是它们必须工作在不同的信道上，减少干扰的发生。
WLAN的应用场合主要是在大楼内或大楼间，因此，建筑物的体积、布局、建材以及办公环境内各式各样的干扰源都是影响信号传输质量的因素。
同样的一套WLAN设备在一个地方信号有效传输距离可能是100多米，换个地方可能连50米都不到。
所以，在确定AP位置时，设备的标称值只能作为一个大致的参考，精确的位置必须要通过场地信号强度测试仪和比较试验来定。
许多网络厂商都有面向企业的场地信号强度测试产品，效果都不错。
场地信号强度测试工具的种类很多，有基于笔记本、袖珍PC的，也有基于PDA的。
基于袖珍PC的测试工具用起来比笔记本灵活，但功能和适应性稍差。
如果选用基于PDA的测试工具，最好挑能接标准PC卡的那种，因为在标准PC卡上附加无线收发功能已是时下非常流行的做法。
2.3.3用户数量
环境勘查中的另外一个重要因素就是考察用户数量和用户密度。
用户的数量将决定网络的出口带宽。
正常情况下，一个用户的最少带宽为100kbps，再乘上同时在线的用户数，就是实际需要的网络出口带宽。
例如，有5个同时在线的用户，那么就需要500kbps的带宽或者更多。
特定区域内的用户数量将决定AP部署的个数。
在一个多用户的环境中，例如宾馆会议厅或大堂门厅，就需要更多的AP来处理负荷，即使一个AP能提供足够的物理信号覆盖。
特别是要注意用户密度和典型用户的带宽需求量。
比如，在会议室和教室这种地方，很多用户可能要在同一频道同时上网，这就应该缩小每个频道的覆盖半径，在单位区域里增加可用的频道数；而在仓库这种空旷的地方，同一时段上网的人很少，这就应该尽量扩大单个频道的覆盖半径，并提高天线增益。
还有一个影响带宽需求的因素是网络流量的类型。
有些应用，如视频会议，是“吃”带宽的大户；上网浏览和收发电子邮件等应用，虽然占用带宽不多，但如果大量用户同时使用，就会引起带宽的突发需求。
综合以上各种因素，一个典型6M带宽的802.11b无线频道可以支持30－50个或更多的用户。
对于某些特别重要的应用或用户，可以考虑配置带流量优先级管理功能的AP，也可以选配第三方厂商具有同类功能的独立的产品，但成本要高一些。
2.3.4模型选择
WLAN的优化设计不仅要从覆盖范围的角度来考虑，还要考虑其负载能力，以保证服务质量。
以布置WLAN教室为例，假设实际的需求是要保证30个学生同时点播多媒体课件，一个AP不能满足要求，需要在同一教室里面布置两个AP。
由于用户需求是动态变化的，AP的实际负载可能会加重或减轻，这些变化可以通过对WLAN监视得知。
网络管理员应根据实际变化对AP的数量和分布作出调整。
第三个重要因素就是用户使用WLAN的目的，不同的应用采用的不同的WLAN设计方案。
举例来说，咖啡店的WLAN使用者可能是学生,而旅馆更多是商务人士。
学生上网喜欢聊天、网络游戏和语音对话，而商务人士更可能的是连接到企业的企业网、收发电子邮件和处理商务。
在进行环境勘查时需要了解用户在WLAN上将运行哪些应用，因为这也将决定网络的带宽。
网络应用需要的带宽乘上同时在线的用户数量，就是网络需要最少出口带宽。
例如，如果网络应用需要200kbps的带宽，而同时最多有5个在线用户，那么就需要1Mbps的互联网带宽。
总之，良好的WLAN设计不仅可以保证较好的服务质量，也可以减少AP的使用数量从而节约成本，其前提是事先经过充分的实地测量和评估。
2.3.5、拓扑结构的选择
目前有点对点模式、基础架构模式、微蜂窝覆盖模式、网桥模式和中继器模式五种组网方式。
你要根据实际情况（覆盖范围、用户数量等），选择合适的拓扑结构来构造WLAN。
一般在校园WLAN工程中，需要选择多个拓扑结构来满足需要，例如普通教室和办公室采用单AP的基础架构模式，大会议室需要多AP模式的微蜂窝覆盖模式，两个楼的连接采用无线网桥模式。
3．WLAN安装与调测
3.1器件安装
（1）所有AP设备、天线、连接器安装在室内。
（2）所有AP设备为有源设备，其电源线与网络线一同接入网络中心。
（3）方案设计时基本考虑有线网络走线的方位，方案设计走线有一定的余量。
馈线安装不得有交叉、扭曲、裂损的情况；缆线进出口的墙应有防水、阻燃的材料进行封堵；当跳线或馈线需要弯曲布防时，要求弯曲角保持圆滑，其弯曲曲率半径不超过下表的规定：
线径
二次弯曲的半径
一次性弯曲的半径
1/2
210mm
125mm
7/8
360mm
250mm
（4）每个设备和每根线缆缆的两端都要贴上标签，根据设计文件的标识注明设备的名称、编号和缆线的走向。
设备的标签应贴在设备正面容易看见的地方。
（5）线缆上的标签尽量固定好。
3.2AP安装示意图及信道分配图
3.2.1AP安装示意图
室内分布系统覆盖区域
合
路
器
PHS室内分布信号源
AP
图中蓝色部分为原PHS分布系统，红色部分为增加WLAN系统时新增的元器件。
3.2.2信道分配图
对于一个区域内只有单一的AP接入，为最有效的占据整个频段，建议该AP的信道选择6号信道。
对于一个区域内存在多个AP，覆盖同一区域内的AP数量应不要超过3个，我们建议这3个AP依次使用6，1，11号信道。
如实在超过3个，建议采用间隔信道设置（类似蜂窝原理）。
如下图所示：
AP
AP1
AP2
AP3
AP4
AP5
信道
1
6
11
1
6
3.2.3标签
需使用统一的标签。
标明该AP的管理地址、AP使用的信道、覆盖范围、MAC地址等信息。
3.3AP的调测
1、先对周围的WLAN信号进行检测，记录周围WLAN信号的频点，以免在对AP进行设置的频点和周围的WLAN信号重复，对安装WLAN信号进行干扰。
2、检查ADSL已经开通，根据局方给的IP地址，检查该ADSL的IP地址。
3、用网络线把电脑和AP相连，在本地连接属性里设置IP：
192.168.0.52，子网掩码设置为255.255.255.0，对AP进行设置。
4、用无线网络进行调试时，在笔记本上打开无线网络按钮，点击无线网络属性设置IP：
192.168.0.52，设置的IP地址不能和进入产品的IP地址相同,子网掩码设置为255.255.255.0,对AP进行设置。
根据产品给出的IP地址进入AP进行调试。
如：
网件AP进入的地址为192.168.0.229,在地址栏内输入该IP地址就可以，进入AP进行调试。
5、进入AP操作系统对IP地址，SSID等根据局方要求进行设置。
6、设置好AP后，在无线网络属性里改为自动获取IP，进行测试，检查设置的SSID是否设置成功。
查看是否能打开网页。
4.常见WLAN工程问题问答
1、如何大批量检查AP路由是否正常？
检查AP路由是否通路的快捷方法:
使用AngryIPScanner1.83扫描PING局域网中IP地址。
Ø打开软件
Ø在IP栏中输入要查的IP地址段
Ø点击红色按钮
Ø蓝色图标表示IP地址有通，设备路由正常。
2、什么是无线局域网？
无线局域网络系统（WLAN）就是使用无线技术,通过射频信号为通信终端设备间提供与位置无关的网络数据传输系统。
3、无线局域网络的组成？
•PC卡，又分有16-bit的PCMCIA和32-bit的CardBus卡，一般用于连接笔记本电脑。
•USB适配器，目前一般基于USB1.1标准，用于连接笔记本电脑或台式机电脑。
•PCI卡，用于连接台式机，有些是PCI转换卡，有些上完全集成的无线PCI卡。
•以太网桥接器（EthernetBridge），用以连接无PCI槽，无USB口但具有以太网接口的设备。
4、什么是802.11b？
目前的无线网络标准，基于DSSS.11Mbpsdatarate.，目前无线网络的基本工业标准。
●采用直接序列（DirectSequence）扩频技术（DSSS）
●工作在2.4G~2.4835GHz频段，可提供三个互不重叠的Channel
●访问速度可高达11Mbps（1、2、5.5、11M）
●距离范围约为100米
5、什么是802.11g？
日益被广泛接受的无线网络标准，使用正交频分复用（OFDM）andDSSS.54Mbps数据传输率，当前主流的工业标准，价格高于802.11b。
»2003年6月,第三种调制标准被批准－－802.11g
»使用2.4GHz频率（同802.11b一致,并完全向后兼容802.11b）
»最大明文（rawdata）传输速率54Mbit/s,或者类似802.11a的TCP/TP的实际数据传输性能到达24.7Mbit/s
»注意:
在存在802.11b的情况下，802.11g网络的性能会有一定的下降。
»802.11g有更高的数据传输率，但实际应用中，会受到如下因素影响:
•会同纯802.11b设备冲突
•会受到同802.11b相同的干扰
•有限的频道（同802.11b一样，只有3个非重叠信道）
802.11g传输速率高，使得它同802.11b相比更容易受到干扰。
干扰使802.11g设备降低数据传输率，使得传输效率同802.11b接近。
6、WLAN系统规划设计注意事项？
对于使用原有小灵通干放系统的WLAN，如果AP上接入用户数一般少于30人/台，则可以不需整改，直接使用；如果每台AP上用户数比较多，那么建议将WLAN和小灵通系统区分开来，单独做WLAN的系统规划。
7、现场勘测注意事项？
（1）、实地距离测量
一般WLANAP（100mW输出）的理论值情况下1M速率有效覆盖距离在室内最远可达100米，但一般方案设计距离我们建议在20米以内（空旷环境下），但实际的环境中，建筑结构及装饰材料的影响会导致信号覆盖的衰减。
因此在做规划之前，我们需要先把所需覆盖的区域的大小、形状等了解清楚。
比如一层楼有多长、多宽，平面图如何，是否空旷，周边是否有2.4G设备的干扰等。
了解这些信息后，可以大致估算出需要多少个AP来进行覆盖。
（2）、初定AP位置
根据实地的勘察，初步设定平面图上AP摆放的位置。
（3）、现场AP测试
根据估算出的AP的数量和位置，在现场使用AP进行覆盖测试，寻找是否有无线死角，或者无线信号重叠比较多的地方。
并据此判断AP数量是否应该增减、位置是否应该调整。
（4）、现场施工条件
确定好AP的数量后，我们需要对现场施工的条件进行了解，包括内在条件和外在条件。
内在条件比如施工中好不好走线，天花板好不好打开，天线能不能露在外面等。
外在条件比如能否在客户上班时间施工，节假日能否施工等。
8、设计方案应注意的问题？
根据现场环境和条件的勘察，可设计出施工方案。
制定施工方案需要注意以下几点：
（1）、避免同频干扰
我们天翼通WLAN使用的是802.11b/g协议，802.11b/g协议定义了1-13共13个信道，每个信道之间都会存在无线干扰，其中只有1、6、11这三个信道之间的干扰是最小的，我们称之为“非重叠信道”。
方案设计中，我们应尽量在相近区域放置不同信道的AP，以避免无线干扰。
（2）、AP容量问题
一台WG102一般最多可带20-30台无线客户端，而且802.11g协议理论传输速率为54Mbps，实际最多能达到20多M，并且AP自身是共享的，它自身并不限制无线客户端连接的数量。
所以如果无线客户端过多，会造成AP负荷过重，每个客户端争抢无线带宽，而引起无线掉线、AP死机等问题。
因此方案设计时，应充分考虑区域内使用无线的客户数量，如果数量上一台AP不能达到要求，可在同一区域放置多台不同信道的AP来分担无线的接入。
如下图：
（3）、其他干扰因素
除了需要考虑我们本身布放的AP之间避免互相干扰外，还应当重视原有环境中是否还存在其他干扰，比如微波设备、2.4GHz无绳电话、私人架设的AP、经常移动的大型物体等。
应尽量避免这些因素对WLAN造成干扰。
（4）、天线、馈线的使用
WG102自带一根5dbi的全向天线，最佳放置方式是垂直与水平面，一般在室内进行覆盖是没有问题的。
但有时我们会遇到一些房间因不方便布线，而不能直接放置AP。
这时我们就需要使用馈线将天线引到该房间，而AP放置在别处。
要注意的是，馈线、外接天线以及转接头都是有损耗的，比如一根质量比较好的馈线，1米的长度大约会衰减天线0.6dbi的增益。
（5）、PoE供电距离
超五类网线传输距离一般在100米以内，超过的话可能造成数据传输延迟、PoE供电电压不足等问题。
因此方案设计中应尽量避免敷设过长的网线。
（6）、灵活使用802.1QVLAN
WG102支持Multi-SSID功能，每个SSID可对应一个VLAN，并可自行设置区别于工作VLAN的管理VLAN。
这样可以在一台AP上开启多个SSID，提供多个不同的业务网络接入。
9、一般施工注意事项？
施工过程中应注意设备的散热通风，以免因散热问题导致设备死机或损坏。
另外走线的时候需要尽量把弱电线路和强电线路隔开来，以避免电磁串扰。
如果使用原装天线，应使天线垂直于水平面；如果使用外接天线，也应当使用该天线的最佳角度进行覆盖。
10、使用PHS天馈系统的合路设计注意事项？
利用PHS天馈系统，可有效的解决建筑楼内的无线覆盖问题。
这样WLANAP既可以统一的管理，分布放置在建筑楼的各个工作机房或配线间内。
WLANAP的信号通过天馈线缆的方式直接引入到建筑楼层内的每一个小型全向天线覆盖的区域，一般小型的全向天线增益为3dbi，可将AP的信号按水平360方向散射出去，从而达到消除室内覆盖盲区，提供建筑楼内无线覆盖区域的接入用户的稳定、高速的信号覆盖。
针对目前福建电信WLAN合路的天馈系统，假设使用l／2英寸馈线，室内单层最长馈线不超过100m，在一般建筑楼室内分布系统设计中，功率传输损耗差异约为3～4dB，因此设计在满足WLAN系统边缘场强要求的前提下，才能同时有效满足PHS+WLAN两个系统的边缘覆盖。
（a）PHS系统边缘场强的设定根据
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