城市Wi-Fi組網(wǎng)AP布局比較研究

◆常 君

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城市Wi-Fi組網(wǎng)AP布局比較研究

◆常 君

(太原有線(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò)有限公司 山西 030024)

城市Wi-Fi是智慧城市的重要組成部分，也是“寬帶中國(guó)”戰(zhàn)略中重點(diǎn)工程。HFC電纜網(wǎng)基于電信級(jí)WiFi無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)。本文著重基于光纜網(wǎng)絡(luò)的CMTS+CM+Wi-Fi和OLT+ONU+ Wi-Fi兩種接入模式的比較，針對(duì)的是AP布局的比較及對(duì)接入方式的選擇。本文主要簡(jiǎn)單估算了覆蓋4平方公里范圍的Wi-Fi項(xiàng)目的投入。AP是指無(wú)線(xiàn)訪問(wèn)接入點(diǎn)，連接有線(xiàn)網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)的橋梁，主要作用是將各個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)客戶(hù)端連接到一起，主要功能為中繼、橋接、主從。同時(shí)，本文也介紹了OLT+ONU接入方式、CM接入方式，探究了不同接入方式需要投入的資源估算，以達(dá)到建設(shè)成本適中，接入速率高的目的。

Wi-Fi；HFC電纜網(wǎng)；CMTS+CM+Wi-Fi；OLT+ONU+ Wi-Fi；APOLT+ONU接入方式；CM接入方式；資源估算

1 組網(wǎng)示意圖（見(jiàn)圖1）

Wi-Fi電纜：HFC電纜網(wǎng)基于電信級(jí)WiFi無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)。

圖1 組網(wǎng)示意圖

Wi-Fi接入解決方案主要有兩種：

1.1 通過(guò)CMTS+CM+Wi-Fi實(shí)現(xiàn)

采用Electroline公司的野外型CM+Wi-Fi二合一產(chǎn)品 AQ5000，通過(guò)同軸電纜連接到光節(jié)點(diǎn)，由CM+CMTS實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入。AQ5000支持DOCSIS 3.0和802.11ac，能同時(shí)工作在2.4GHz和5Ghz兩個(gè)頻段上。

1.2 通過(guò)OLT+ONU+ Wi-Fi實(shí)現(xiàn)

采用Electroline公司的野外型Wi-Fi產(chǎn)品OWL630和OWL530，通過(guò)五類(lèi)線(xiàn)連接到野外型ONU，由OLT+ONU實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入。OWL630支持802.11ac，能同時(shí)工作在2.4GHz和5Ghz兩個(gè)頻段上。OWL530支持802.11n，只能工作在2.4GHz和5Ghz兩個(gè)頻段之一。

2 估算模型

2.1 覆蓋區(qū)域與AP數(shù)量

本次估算假設(shè)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)建設(shè)在4平方公里(2km×2km)的空曠場(chǎng)地上，無(wú)任何遮擋物。

由于手機(jī)功率限制，超過(guò)100m無(wú)法與Wi-Fi設(shè)備通信。所以AP的最大覆蓋范圍為100m半徑的圓。

每個(gè)AP覆蓋區(qū)域近似為邊長(zhǎng)141m的正方形，保證正方形四個(gè)頂點(diǎn)與中心的距離正好是100m。每個(gè)AP覆蓋區(qū)域范圍是0.0196平方公里，空曠的4平方公里范圍需要196（14行14列）個(gè)AP。 每個(gè)AP間距離為141米。

以表1為例，共計(jì)196個(gè)方格，每個(gè)方格代表一個(gè)AP接入?yún)^(qū)域。

表1 AP覆蓋區(qū)域示例表

2.2 AP的接入方式

如何為196個(gè)AP提供互聯(lián)網(wǎng)接入能力呢？這里有兩種方案：

（1）為每個(gè)AP都通過(guò)ONU或者CM方式提供互聯(lián)網(wǎng)接入能力。

（2）通過(guò)5GHz頻段接續(xù)一部分AP，接續(xù)點(diǎn)處通過(guò)ONU或者CM方式提供互聯(lián)網(wǎng)接入能力。

如圖2所示，在左側(cè)樓頂?shù)腤i-Fi天線(xiàn)與右側(cè)三棟樓樓頂?shù)腤i-Fi通過(guò)5GHz連接，只要其中左側(cè)的Wi-Fi設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)就可以為其他Wi-Fi設(shè)備提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。

對(duì)于表2一個(gè)3行3列的Wi-Fi設(shè)備陣列，可以由中心的Wi-Fi設(shè)備作為接續(xù)點(diǎn)，其他設(shè)備橋接到中心Wi-Fi設(shè)備上獲得互聯(lián)網(wǎng)接入權(quán)限。一個(gè)14行14列的Wi-FI設(shè)備陣列至少需要25個(gè)接續(xù)點(diǎn)（表中標(biāo)識(shí)x的即為接續(xù)點(diǎn)），見(jiàn)表3。

表2 Wi-Fi設(shè)備陣列表

表3 Wi-FI設(shè)備陣列

接續(xù)點(diǎn)連入互聯(lián)網(wǎng)也可以以無(wú)線(xiàn)橋接的方式，或者使用CM或ONU的方式。

由于橋接信號(hào)互相干擾，使用多級(jí)無(wú)線(xiàn)橋接方式會(huì)明顯降低系統(tǒng)的整體傳輸速率。但如果單個(gè)AP的接入速率較低，即使互相干擾也可以滿(mǎn)足一定速率的互聯(lián)網(wǎng)接入訪問(wèn)。

本文暫時(shí)不考慮多級(jí)無(wú)線(xiàn)橋接的方式，只考慮一級(jí)無(wú)線(xiàn)橋接方式。

2.3 OLT+ONU接入方式（圖3）

圖3 OLT+ONU組網(wǎng)方式示意圖

OLT+ONU組網(wǎng)方式如圖三所示，采用EPON接入方式，每個(gè)PON口提供1Gbps下行帶寬。分光比采用1:32，采用1級(jí)8分路，2級(jí)4分路的分配方式，單個(gè)ONU平均帶寬為30Mbps。

ONU與Wi-Fi設(shè)備連接，提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。

2.4 CM接入方式（圖4）

目前CMTS下行端口最多提供4個(gè)頻點(diǎn)，每個(gè)頻點(diǎn)最大傳輸速度為50Mbps，為Wi-Fi設(shè)備提供2個(gè)頻點(diǎn)接入。

圖4 太原有線(xiàn)CMTS組網(wǎng)方式示意圖

如圖4所示，目前太原有線(xiàn)每個(gè)CMTS下行端口通過(guò)分配器，為8個(gè)光發(fā)射機(jī)提供信號(hào)，每個(gè)光發(fā)射機(jī)通過(guò)光分路器為4個(gè)光節(jié)點(diǎn)提供信號(hào)。每個(gè)光節(jié)點(diǎn)有4個(gè)RF輸出口，每個(gè)光節(jié)點(diǎn)下掛2個(gè)放大器?？紤]到信號(hào)強(qiáng)度，每個(gè)RF端口到接入的距離不能超過(guò)150m。

放大器也有4個(gè)RF端口，每個(gè)端口可以連接到CM，為Wi-Fi設(shè)備提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。

3 不同接入方式需要投入的資源估算

3.1 以O(shè)LT+ONU+Wi-Fi方式接入

（1）第一種接入方式：196個(gè)AP全部使用ONU接入（表4、5）

表4 項(xiàng)目投入材料和設(shè)備的費(fèi)用

表5 項(xiàng)目投入的其他資源

（2）第二種接入方式：只有25個(gè)接續(xù)點(diǎn)使用ONU接入（表6）

表6 項(xiàng)目投入的其他資源

3.2 以CM+Wi-Fi方式接入（表7）

由于光節(jié)點(diǎn)和接入設(shè)備距離不能超過(guò)150m，而每個(gè)AP間距離恰好是141m。要為196個(gè)AP提供CM上網(wǎng)服務(wù)時(shí)，當(dāng)每個(gè)光節(jié)點(diǎn)下都帶4個(gè)一級(jí)放大器時(shí)，最節(jié)省光節(jié)點(diǎn)數(shù)量。如果光節(jié)點(diǎn)下的一級(jí)放大器不夠時(shí)，區(qū)域內(nèi)需要的光節(jié)點(diǎn)數(shù)還要增加。

如果只需要為25個(gè)接續(xù)點(diǎn)提供CM接入，每個(gè)接續(xù)點(diǎn)之間距離為420m，必須依靠光放大器來(lái)與光節(jié)點(diǎn)連接。

假設(shè)每個(gè)分前端有400個(gè)光節(jié)點(diǎn)，覆蓋50平方公里范圍，每平方公里范圍有8個(gè)光節(jié)點(diǎn)，4平方公里范圍內(nèi)平均有32個(gè)光節(jié)點(diǎn)。

表7 CM+Wi-Fi方式接入簡(jiǎn)介表

3.3 城域網(wǎng)流量的消耗

目前分前端機(jī)房單條主干光纜最長(zhǎng)5km，可以假設(shè)分前端機(jī)房最大覆蓋范圍是一個(gè)圓形，面積約為76平方公里，是估算模型的19倍。三種建設(shè)模式下，每個(gè)分前端流量如表8所示。

表8 三種建設(shè)模式下分前端流量

因此，除了第一種接入方式外，第二種接入方式只需要ME60與NE5000之間是10G鏈路，第三種方式只需要ME60與NE5000之間是1G鏈路，不需要大規(guī)模擴(kuò)容城域網(wǎng)。

3.4 互聯(lián)網(wǎng)出口的消耗

太原市建成面積約為460平方公里，是模型面積的115倍，因此三種建設(shè)模式下，互聯(lián)網(wǎng)出口流量如表9所示。

表9 三種建設(shè)模式下互聯(lián)網(wǎng)出口流量

如果Wi-Fi項(xiàng)目使用太原有線(xiàn)的互聯(lián)網(wǎng)出口，目前的互聯(lián)網(wǎng)出口帶寬無(wú)法滿(mǎn)足業(yè)務(wù)需求，必須擴(kuò)容。

3.5 其他資源投入

其他資源還包括ME60板卡的端口、干線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的使用、管道資源使用，此外如果Wi-Fi項(xiàng)目使用太原有線(xiàn)的互聯(lián)網(wǎng)出口，還要增加互聯(lián)網(wǎng)出口的費(fèi)用。

4 結(jié)束語(yǔ)

使用OLT+ONU+Wi-Fi方式接入，資源投入較多，但提供的接入帶寬較高，至少是CM+Wi-Fi方式的6倍。

使用CM+Wi-Fi方式接入，額外投入較小，但是提供的接入帶寬很低，如果Wi-Fi項(xiàng)目需要擴(kuò)容，不僅需要購(gòu)買(mǎi)CMTS下行頻點(diǎn)，甚至還要調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在這次的估算模型中的CM接入方式，單個(gè)AP只提供了500Kbps平均接入速率，如果AP平均接入速率翻兩番達(dá)到2Mbps時(shí)，CMTS的頻點(diǎn)數(shù)需要8個(gè)，CMTS下行端口數(shù)必須由一個(gè)變?yōu)閮蓚€(gè)，OLT方式不需要改變組網(wǎng)方式。

在這次的估算模型中，場(chǎng)地空曠，所以AP的數(shù)量肯定比實(shí)際部署要少，具體部署數(shù)量需要實(shí)地勘察才能決定。

建議采用模型中25個(gè)接續(xù)點(diǎn)ONU接入的方式來(lái)建設(shè)Wi-Fi項(xiàng)目，這樣就能達(dá)到建設(shè)成本適中，接入速率高的目的。

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