多用戶區(qū)域的WLAN覆蓋

摘 要：通過對無線局域網(wǎng)（WLAN）協(xié)議、信道等理論的介紹以及幾個常見案例分析，研究提出多用戶區(qū)域WLAN網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、設(shè)置方案建議，從而對近年來應(yīng)用大量增長的趨勢下的WLAN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)優(yōu)化提供參考。

關(guān)鍵詞：WLAN；用戶數(shù)；帶寬

隨著社會的快速發(fā)展，個人數(shù)據(jù)通信如：功能強大的便攜式數(shù)據(jù)終端（像筆記本）以及多媒體終端（像投影儀）得到了廣泛的應(yīng)用，近幾年來的智能手機、平板電腦的普及，快速促進了無線局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。同時，現(xiàn)在使用移動終端通信的用戶已經(jīng)達到很大的規(guī)模，無線環(huán)境覆蓋也越來越復雜，WLAN網(wǎng)絡(luò)面臨越來越大的挑戰(zhàn)，高用戶數(shù)場景下如何保證用戶的正常使用成為一個關(guān)鍵，同時也是一個難題。

IEEE 802.11規(guī)范系列中已包含了無線局域網(wǎng)（WLAN）技術(shù)的定義。這些規(guī)范系列中，其中比較普遍應(yīng)用的是以下四種規(guī)范：802.11a標準、802.11b標準、802.11標準、還有802.11g標準。這些標準的共同點是：采用CSMA/CA技術(shù)（以太網(wǎng)協(xié)議和載波監(jiān)聽多路訪問/沖突避免技術(shù)）來達到共享同一的信道。

⑴802.11 - 是無線局域網(wǎng)的原始的起初標準，所使用的頻段在2.4 GHz，主要解決用戶跟終端的問題，傳輸速率最高可達到2 Mbps；可支持FHSS技術(shù)，同時也支持DSSS技術(shù)。

⑵802.11a - 這個標準是802.11原始標準的擴展，工作在5GHz的頻帶，最高的傳輸速率可達到54 Mbps。802.11a支持正交頻分復用（OFDM）編碼方式，而不支持FHSS或DSSS。802.11a可接入一些設(shè)備如集線器中，所采用的是無線ATM系統(tǒng)；這個標準也支持OFDM編碼方式。

⑶802.11b -這個標準也是802.11原始標準的擴展，其載波的頻率也是2.4 GHz，而它的傳輸速度為11 Mb/s。這個標準是最著名，也是普及性最廣泛的標準。這個標準只支持DSSS。

⑷802.11g - 這個標準是為了支持更高的速率而制定的標準，支持短距離無線傳輸，它采用2.4 GHz頻段，使用CCK技術(shù)，采用OFDM編碼方式，它所提供的帶寬是802.11a的1.5倍。傳輸速率可高達54 Mb/s。

因為802.11g追求高的網(wǎng)絡(luò)速率，現(xiàn)在大部分的Wi-Fi采用這個技術(shù)，支持短距離無線傳輸，它采用2.4 GHz頻段，使用CCK技術(shù)，采用OFDM編碼方式，它所提供的帶寬是802.11a的1.5倍。傳輸速率可高達54 Mb/s。三個不重復信道可以同時使用，1、6、11信道通常使用。

802.11g協(xié)議最高帶寬為54M，其中包括編碼、加密以及其他無線信道的開銷，實際的有效帶寬約為25M，并且隨著用戶數(shù)的增加，信號沖突增加，實際能夠使用的帶寬將更低，具體的用戶數(shù)和平均每用戶帶寬對照如下：

筆者以WLAN協(xié)議規(guī)范及技術(shù)理論為基礎(chǔ)，結(jié)合WLAN網(wǎng)絡(luò)實際工程建設(shè)及運營維護工作案例，探討多用戶區(qū)域的WLAN覆蓋方案

1 會議室、展廳場景的信號覆蓋

會議室、展覽館等場景是多用戶、高并發(fā)的典型場景之一，在會議或者舉辦活動期間，眾多的用戶同時有接入WLAN網(wǎng)絡(luò)的需求，給WLAN網(wǎng)絡(luò)帶來的很大挑戰(zhàn)。

要提供足夠的容量，必須增加AP數(shù)量，而增加AP數(shù)量又必然會增大相互間的干擾，因此要提供足夠的容量，必須嚴格控制好干擾問題。降低AP的發(fā)射功率，盡量減少覆蓋重疊區(qū)域，同時可以考慮使用802.11a進行覆蓋，充分利用5.8GHz頻率。

2 高校宿舍區(qū)的信號覆蓋

在高校宿舍，用戶眾多，且由于學生作息時間的一致性，并發(fā)率也極高，給網(wǎng)絡(luò)容量帶來了很大挑戰(zhàn)。以高校宿舍為例，研究對于該種場景的覆蓋方式

室內(nèi)場所的WLAN覆蓋，一般有以下三種方式：

2.1 采用室內(nèi)分布方式覆蓋

現(xiàn)在城市的高樓越來越密集，尤其這些較大的城市，樓與樓之間的距離更加緊密，而且結(jié)構(gòu)復雜，從而給信號接收造成了比較嚴峻的環(huán)境，因此我們必須采用室內(nèi)分布系統(tǒng)進行敷設(shè)。通常我們在進行設(shè)計時，室內(nèi)分布系統(tǒng)都會采用在天花板上方進行布放天饋系統(tǒng)設(shè)備元件，這就需要我們的業(yè)主方首先要預留好檢修孔，而一些主要的設(shè)備：像發(fā)送信號的設(shè)備，我們通常一般放置在弱電井/弱點間，同時也要布防好相關(guān)線纜及電源設(shè)備。

2.2 直接在室內(nèi)安裝AP設(shè)備進行全方位的覆蓋

在公共場合面積比較大的地方：如教室樓，圖書館等有線資源滿足的公共場所，通過安裝交換機設(shè)備、布放五類線線，同時要把AP安裝在覆蓋相對集中的地方，一般原則是：網(wǎng)線及AP要安裝在天花板上方，光纜走線槽要敷設(shè)到設(shè)備間。

2.3 通過在室外安裝AP以便覆蓋到室內(nèi)

一些地方，室內(nèi)是不能布放線纜，或者布放線纜相對成本比較高，尤其那些裝修比較豪華，對于這些地方，又要求需要敷設(shè)到信號，我們通常采用在附近的室外安裝AP以達到覆蓋到室內(nèi)的方式。具體方法是：在對面樓頂或者緊鄰的墻壁選取合適地方進行安裝AP，同時配套線纜，并對這些天線的方位角進行調(diào)整，已達到設(shè)計要求的效果。我們也可以在附近的路燈桿上安裝AP設(shè)備，以達到設(shè)計要求的覆蓋效果?；蛘咴谂龅较鄬Νh(huán)境復雜，工程難度大的地方，我們采用在尋找合適的地方進行安裝多的AP，采用MESH技術(shù)回傳，減小了工程難度，以達到敷設(shè)的要求效果。

學生宿舍結(jié)構(gòu)一般為中間走廊，兩邊房間，房間進門側(cè)為衛(wèi)生間，墻體對信號的衰減較大。采用直接布放AP的方式難以對室內(nèi)形成良好的覆蓋，而學生宿舍一般用戶數(shù)量眾多，并發(fā)率高，采用室外AP覆蓋的方式又難以滿足容量需求，故一般采用的是室內(nèi)分布的方式。

對于該種結(jié)構(gòu)，采用室內(nèi)分布方式，在走廊布放天饋系統(tǒng)，將天線布放到門口的方式能較好地對宿舍內(nèi)大部分區(qū)域形成良好覆蓋，但考慮到墻體的隔斷，天線口功率必須設(shè)計得足夠強，在走廊形成RSSI約-40dBm的信號覆蓋，才能在房間達到-60～-70dBm的信號強度。這樣的覆蓋帶來了一個問題，由于走廊的街道效應(yīng)，以及上下樓層穿透樓板的信號，在走廊能搜索到多個高強度的AP信號，干擾比較嚴重。同樣強度的信號，在有干擾和無干擾的情況下，提供的有效帶寬存在較大差別。

對于在高校宿舍遇到的問題，主要從兩方面進行解決：

⑴合理進行頻道規(guī)劃。1、6、11三個信道是互不重疊的，在同一區(qū)域內(nèi)三個信道的AP和用戶不會互相干擾，因此使用合理的頻道規(guī)劃，杜絕在同一區(qū)域使用相同信道，可以在很大程度上解決干擾問題。

同一樓層使用最多不超過三個AP，設(shè)置成三個不同的信道，并同時考慮上下樓層的信道設(shè)置，垂直方向同一區(qū)域的AP也設(shè)置成不同信道，避免因樓板對信號衰減不夠引起上下層設(shè)備之間的干擾。

⑵嚴格控制功率。在保證用戶接入效果的基礎(chǔ)上，最大程度的降低發(fā)射功率，減少設(shè)備間的干擾。

首先了解信號強度、信噪比以及用戶帶寬之間的關(guān)系

在工程實施之前，應(yīng)詳細了解現(xiàn)場的無線環(huán)境，由于干擾的存在，實際帶寬達不到信號強度對應(yīng)的理論帶寬。

例如某高校學生宿舍，測得干擾信號為-76dBm，考慮給用戶24M帶寬，則需要保證宿舍內(nèi)信號強度在-65dBm以上。按照該要求設(shè)置信源輸出功率，可以在一定程度上減少干擾。

一般高校宿舍每層樓25個宿舍，每個宿舍以平均4個人計算，每層有100個學生，以70%筆記本電腦普及率計算，有70個用戶，每層樓布放3個AP，平均每個AP負責接入23個用戶。對于一般學校，采用在走廊布放室內(nèi)分布系統(tǒng)的方式能基本解決覆蓋和容量問題，但對于個別學生筆記本普及率較高，無線上網(wǎng)需求高的校園，這種覆蓋方式不能較好的解決所有學生的上網(wǎng)問題。

如每層樓有100個學生，均持有筆記本，在下課后、晚間休息時段同時具有上網(wǎng)需求，以每臺AP保證20個用戶有效接入計算，需要5臺AP對該樓層進行覆蓋，如果簡單采用在走廊安裝5臺AP的方式，勢必會產(chǎn)生很大的干擾。

這個時候需要用到特殊的覆蓋方式，將室內(nèi)分布天線布放到宿舍內(nèi)部：

由于天線布放到宿舍內(nèi)部，不必考慮墻體損耗，天線口功率可以設(shè)置得足夠低，這樣就在很大程度上減少得互相干擾。

[參考文獻]

[1]高峰，高澤華，文柳，張兵，趙建軍.WLAN技術(shù)問答.人民郵電出版社.2012.4.