無線局域網(wǎng)絡(luò)AP室外覆蓋規(guī)劃指導(dǎo)書-20031124-A-10

頁概述WLAN（WirelessLocalAreaNetwork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(hào)。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、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。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、WirelessBridge等幾類。AP（AccessPoint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。WirelessLANCard（無線網(wǎng)卡），一般有PCMCIA、USB、PCI等幾種，主要有用于便攜機(jī)的PCMCIA無線網(wǎng)卡，和用于臺(tái)式機(jī)的USB無線終端安裝到PC上，相當(dāng)于無線MODEM。WirelessBridge（無線橋接器），主要是用來進(jìn)行長(zhǎng)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。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(duì)等模式，使用PeertoPeer（對(duì)等網(wǎng)絡(luò)）操作系統(tǒng)，構(gòu)成一個(gè)Adhoc（簡(jiǎn)易網(wǎng)絡(luò)），使多個(gè)安裝了IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的PC機(jī)相互連接，無需通過AP，共享資源。大功率AP1208產(chǎn)品介紹規(guī)格項(xiàng)目規(guī)格說明網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11b擴(kuò)頻技術(shù)DSSS（DirectSequenceSpreadSpectrum）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：2400～2483.5MHz信道數(shù)13個(gè)非重疊信道（歐洲和中國(guó)）11個(gè)非重疊信道（美國(guó)）無線口輸出功率250mW～500mW可調(diào)節(jié)（大功率模式）20mW～60mW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)）AP覆蓋規(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。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)，4~10層（12~30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10~20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。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：了解覆蓋區(qū)域的面積，信號(hào)覆蓋質(zhì)量要求，不同的地點(diǎn)有不同的覆蓋要求。考察覆蓋區(qū)域的現(xiàn)有信號(hào)分布情況，了解信號(hào)的盲點(diǎn)、熱點(diǎn)和信號(hào)碰撞區(qū)域；考察覆蓋區(qū)域建筑物的構(gòu)成，對(duì)信號(hào)的阻擋情況；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。當(dāng)生活小區(qū)規(guī)模較大且樓群排列規(guī)則時(shí)：微蜂窩天線安裝位置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(duì)著附近樓房的墻壁。天線方向盡量保持一致。可以采用功分器（CellSplitter）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(duì)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90~120°、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(duì)對(duì)面的建筑物墻壁，利用其反射信號(hào)提供覆蓋。天線最佳安裝位置：建筑物外墻壁（而不是樓頂）上；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(duì)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(duì)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(tái)邊緣，以避免天線主瓣方向信號(hào)由于近距離地遮擋而變形，導(dǎo)致較差的覆蓋效果。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：室外空曠地帶應(yīng)用地形地形對(duì)于信號(hào)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(duì)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(cè)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。信號(hào)接入門限及覆蓋距離空間傳播的、經(jīng)衰減的無線信號(hào)，在滿足一定能量的情況下，才能保證移動(dòng)臺(tái)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(hào)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(hào)可覆蓋范圍。盡量將站址選擇在重點(diǎn)覆蓋目標(biāo)區(qū)域。高層建筑可參考WLANAP室內(nèi)規(guī)劃指導(dǎo)書獨(dú)立AP覆蓋方法。天線選擇選擇天線型號(hào)時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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）。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(duì)。當(dāng)天線置于樓頂，目標(biāo)為滿足本樓與對(duì)面樓房覆蓋時(shí)，選擇增益較大的天線為益。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35~80°的定向天線。水平波束寬度的考慮與天線的安裝位置及其覆蓋目標(biāo)有關(guān)。可以選擇水平波束寬度60~150°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(shì)。 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(duì)樓反射信號(hào)覆蓋本身樓房；而選擇全向天線時(shí)，信號(hào)覆蓋將比較均勻。具體方案應(yīng)從現(xiàn)場(chǎng)覆蓋需求，樓身寬度和樓群分布情況角度出發(fā)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(duì)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。天線視覺效果安裝在生活小區(qū)的天線對(duì)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。總結(jié)由于WLAN工作頻段較高，靈敏度低（與移動(dòng)基站/手機(jī)相比），其反射和繞射能力較弱，因此對(duì)于覆蓋現(xiàn)場(chǎng)，需要工程設(shè)計(jì)人員進(jìn)行多次實(shí)地勘測(cè)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(hào)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(hào)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(duì)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(huì)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(duì)本樓與對(duì)面建筑進(jìn)行WLAN覆蓋。較適合樓層較少，樓體較寬，只能在樓頂安裝天線的小區(qū)單元。低樓層可能出現(xiàn)由于副瓣覆蓋不足導(dǎo)致的弱覆蓋現(xiàn)象，可通過選擇預(yù)置下傾角天線加以改善；(三)將天線架在高處并保持一定的下傾角，進(jìn)行室外空間的覆蓋；適合于室外空曠/半空曠地帶的WLAN覆蓋；(四)天線上傾的定向覆蓋；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（比如賓館等）。AP室外方案具有規(guī)劃較靈活的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)前應(yīng)首先預(yù)評(píng)估工程改造量和覆蓋將達(dá)效果，綜合考慮下，制訂出較理想的工程方案。在工程設(shè)計(jì)中，可以借用以下工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)：一般情況下，在發(fā)射功率為22dBm、天線增益10dBi的條件下，開闊視距環(huán)境中的覆蓋半徑達(dá)到了700m左右，在半開闊環(huán)境中能夠達(dá)到約300m。在發(fā)射功率為22dBm、天線增益10dBi的條件下，從室外向室內(nèi)覆蓋可以達(dá)到室內(nèi)3～5m的范圍。在進(jìn)行天線選擇時(shí)，需盡量考慮