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WLAN工程设计参考材料

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WLAN工程设计参考材料
1 WLAN简介
WLAN（Wireless LAN）－ 无线局域网最基本的WLAN无线侧设备包括AP、无线终端、AC等几类。
AP（Access Point 无线接入点）相当于基站设备，完成802.11a/b/g标准的无线接入。AP也是一种网络桥接器，是连接有线网络与无线局域网络的桥梁,任何WLAN终端设备均可通过相应的AP接入外部的网络资源。
WLAN终端设备，是任何支持IEEE802。11系列标准的设备，同时要求和WLAN接入系统设备兼容。相当于无线MODEM。
基本网络结构如下：

2 WLAN频率规划
WLAN目前常见协议有IEEE802.11a、IEEE802。11b和IEEE802.11g。
802。11a 的工作频率为5.725-5。850 GHz，可用带宽为125MHz,划分为5个信道，每个信道带宽为20MHz。
802.11b和802。11g的工作频率为2.4G Hz～2。4835 GHz,工作频率带宽为83.5MHz，划分为14个子信道,每个子信道带宽为22MHz，其中互不干扰的频点只有3个（一般使用1、6、11）子信道分配如下图所示：

最多有13个信道可用,13个信道的标号及所用中心频率的情况见下表

信道标号
中心频率
信道低端/高端频率
1
2412MHz
2401/2423MHz
2
2417MHz
2411/2433MHz
3
2422MHz
2416/2438MHz
4
2427MHz
2421/2443MHz
5
2432MHz
2426/2448MHz
6
2437MHz
2431/2453MHz
7
2442MHz
2431/2453MHz
8
2447MHz
2436/2458MHz
9
2452MHz
2441/2463MHz
9
2452MHz
2441/2463MHz
10
2457MHz
2446/2468MHz
11
2462MHz
2451/2473MHz
12
2467MHz
2456/2478MHz
13
2472MHz
2461/2483MHz
在多个频道同时工作的情况下，为保证频道之间不相互干扰,要求两个频道的中心频率间隔不能低于25MHz。由上图可以看出,在一个蜂窝区内，直序扩频技术最多可以提供3个不重叠的频道同时工作，提供高达33Mbps的吞吐量.
3 WLAN工程设计计算
3.1 室内传播模型
1) 参考模型一（奥运组）
选取衰减因子模型作为室内无线传播模型，其表示式为：

其中PL(d0)=20lg（4∏d0/λ)，一般取d0=1 m，当频率为2.45 GHz时，其值为40 dB；NMF表示基于测试的多楼层路径损耗指数。典型建筑物的路径损耗指数如下表所示。
建筑物
路径损耗指数（N）
混合地点
3。14
穿过一层
4。19
穿过两层
5。04
穿过三层
5.22
2) 参考模型二（TD－SCDMA建设时采用模型）
根据无线电波室内传播模型Keean-Motley模型（2GHZ室内环境预测）：
PL（d)=PL（d0）+20lg(d/d0)+β＊d+C
其中:PL（d)为路径d总损耗dB；
PL(d0)为路径1米时的自由空间损耗，2.45GHz PL（d0）=40。1dB；
β为距离损耗因子，要由模拟测试求得,一般范围为：0～2dB/m；
d为距离m；
C为天线覆盖半径内单路径穿过的所有墙总损耗dB;
不同墙体穿透损耗经验值C:（2200MHz）
墙体类型
混凝土
砖墙
玻璃
钢筋混凝土
混凝土地板
穿透损耗(dB）
13～20
8~15
6～12
20～40
8~12
不同材料穿透损耗经验值C：（2200MHz）
建材(厚度mm）
木板(15)
石膏板（7)
砖(60）
砖(含水)
瓦(15）
隔热玻璃纤维
损耗(dB)
3.5
0。1
1。4
5。8
8.1
37.1
两种模型的空间损耗如下表：
距离
2.4G自由空间损耗（dB）
方式一
方式二
1
40
60.4
40。1
2
40
66.82059991
52.713157
3
40
70。74242509
60。091381
4
40
73.64119983
65。326314
5
40
75。97940009
69.386843
6
40
77。96302501
72.704537
7
40
79。7019608
75.509608
8
40
81。26179974
77.93947
9
40
82。68485019
80。082761
10
40
84
82
注：方式一中NMF取4.19，
方式二中β取0.4,C取20dB。
3.2 AP信号链路损耗计算
沈阳室现网室内分布天线设计覆盖距离约10米，从天线到覆盖边缘经过一堵水泥砖墙的阻挡，穿透损耗为20dB
本站点设计边缘场强为E(d)=－75dBm,则：
EPCCPCH－PL（d)＋Ga≥E(d)
其中 Ga是天线增益，为4dBi
可得 EPCCPCH ≥PL（d)+ E（d）-Ga
≥84－75－4
≥5dBm
天线口设计输出功率不小于5dBm就可以满足覆盖要求。
WLAN覆盖距离（以—75dBm为边缘覆盖目标值）：
在多数场景下，以-75dBm为边缘覆盖目标值，AP信号可以穿透一堵墙，覆盖效果较好；
以上数据仅为理论计算,运用中可根据实际情况做调整(如根据墙体材质等），并以实际测试为准。
4 接收信号强度与传输速率关系
对于客户端来讲,在不同的接收信号强度下所能获得的传输速率是不同的：
接收场强（dBm）
IEEE 802。11b
IEEE 802.11g
-60dBm
5Mb/s
22 Mb/s
—75dBm
2 Mb/s
12 Mb/s
—80dBm
1 Mb/s
7 Mb/s
〈-80dBm
传输断续
传输断续
设计时建议边缘覆盖场强达到-75dBm.
5 传输需求和解决方式
AP在接入IP网后，采用IEEE802.3 10/100Mbps自适应以太网接口,目前AP也仅提供以太网接口。
AP与AC的连接可以采用2种方式进行。
5.1 AP与AC通过光纤直接连接
交换机
光纤
五类线
AP
AC
交换机

此方式对光缆资源的需求特别大，投资大,建设期比较长，不建议采用。
5.2 AP 通过转输网（SDH)与AC连接
AP可以通过现有的传输网（大多数为SDH)与AC连接：
AC

传输网
交换机
SDH
SDH

5.2.1 通过协议转换器连接
在AP和SDH设备间增加协议转换器,将IP数据转为E1电路，即交换机—协议转换器—（2M）—传输网—(2M）-协议转换器—交换机.
协议转换器
五类线
交换机

SDH
2M线

此方式由于增加了协议转换器，增加了网络中的故障点,加大了网络的故障率，不建议大规模采用

5.2.2 通过MSTP连接
交换机—MSTP—传输网—MSTP—交换机
MSTP功能可以在交换机上完成，也可以在传输设备上完成
SDH
MSTP
光纤/五类线
交换机

SDH
MSTP
光纤

MSTP方案一
SDH网络并不适合高速突发IP数据的传输,但此方案前期建设投资较低,建设工期较短.

6 WLAN建设思路和建设方式
尽量利用原分布系统的设备和器件完成WLAN热点覆盖，确保原有网络在改造后仍能达到覆盖要求，同时减少合路节点,控制改造成本。
6.1 单独建设方式
这是目前最简单、应用最广的WLAN建设方式.

采取单独建设方式时，主要根据WLAN的覆盖和容量需求在相应的位置布放,并将走线长度控制在允许范围内(100米）.随后的链路预算只需计算空间损耗即可。另外,AP供电可选择网线供电（若AP不支持网线供电需增加供电模块）或普通市电供电（经适配器）
优点：
ü 可根据覆盖需求灵活选点;
ü 信号质量好；
ü 网络容量较高;
缺点：
ü AP点位、电力、传输等资源较难满足需求；
ü 将使用较多的AP；
6.2 馈入原分布式系统建设方式
WLAN的发射功率和接收灵敏度比移动基站要差很多，频段不同导致线缆损耗和路径损耗都比GSM大很多。
大部分室内分布系统前期完成了TD－SCDMA系统的改造，形成了小功率,大密度的天线布放状况，WLAN线缆损耗和路径损耗和TD－SCDMA系统相近，在已有TD－SCDMA室内分布系统的楼宇，WLAN可以较方便的与蜂窝移动通信系统共用室内分布天线系统，WLAN信号的引入就要尽可能地接近分布系统末端；WLAN分布系统中可适当配置干放。
WLAN信号源，即无线接入点AP的引入有两种方式，一种是在信号源中引入,一种是在分布系统中引入。

WLAN信号的引入（一）

WLAN信号的引入(二）
根据前面传播模型计算，建议天线口的输入功率建议在7dBm以上，最小不小于5dBm。
优点：
ü 能够充分利用室内分布系统的资源,可实施性相对较强;
ü 可以使用较少的AP；
缺点：
ü 干扰相对较大；
ü 信号质量相对较差；
ü 网络容量较低；
ü 需增加较多的室分器件,如合路器等。
另外,目前沈阳室内分布系统大部分都已进行了分布系统的改造,无源器件支持800～2500MHz频段。
建议本次方案优先先择在分布系统中引入WLAN信号，减少施工难度。
对于多网合一室内覆盖系统来说，解决干扰主要是采用外加滤波器的方式。各个系统通过多频合路器滤波合路后共馈线和天线。
多频合路器就是各个系统频段的带通滤波合路，滤波器的指标是根据各个系统的发射功率、加性干扰噪声，以及接收机的等效噪底功率、交调以及阻塞大小决定的。
7 隔离度要求
要保证各系统能够正常工作，需保证系统间的隔离度。根据计算，WLAN与其他系统的隔离度如下表所示:
隔离度
要求
干扰
类型
WLAN与GSM
WLAN与TD-SCDMA
WLAN与WCDMA
GSM—〉WLAN
WLAN-〉GSM
TD—〉WLAN
WLAN-〉TD
WCDMA-〉WLAN
WLAN-〉WCDMA
杂散
84
99
89
99
89
98
交调

68
90

阻塞
81
12(GSM)
20(DCS)
78
35
78
35

上述结果根据WLAN规范计算，即：WLAN带外杂散-30dBm/MHz.实际各厂家的产品要好于此值。
Ø 若采用合路器合路，则隔离度一般能够满足要求；
Ø 若采用单独布放方式，则需要考虑空间隔离：
n 垂直隔离度：2。5米
n 水平隔离度：99米
8 AP室内覆盖勘查
8.1 现场勘查事项
在规划WLAN网络时，首先考虑到的是满足AP跟无线网卡信号的交互，以及用户可有效地接入网络，如何保证无线信号覆盖范围是AP选点必须要考虑的因素。由于WLAN工作频段较高，灵敏度低（与移动基站/手机相比）,信号反射和绕射损耗较大，在设计之前一定要进行现场勘测，现场勘测主要了解以下几点：
² 了解覆盖区域的面积,信号覆盖质量要求，不同的地点有不同的覆盖要求，基本要求如下表：
序号
热点类型
覆盖区域
备注
1
星级酒店
全覆盖

2
咖啡馆
全部营业场所

3
办公楼
优先覆盖会议室（其余场合尽力而为覆盖）
营业厅计入办公楼
4
高档小区
会所等

5
旅游景点
室外覆盖

6
火车站
软席候车室、VIP候车室、动车组候车厅
单独计列
² 考察覆盖区域的现有信号分布情况，了解信号的盲点、热点和信号碰撞区域；
² 考察覆盖区域建筑物的构成，对信号的阻挡情况；
² 信号的接入位置与方式,覆盖区域有室内分布系统且已完成TD改造的，优先选择WLAN信号引入现网室分系统（电梯的地下室不引入）.；
² 考察设备可以安装的位置.
8.2 天线安装位置选择
堪查过程中最重要的一点就是确定天线的安装位置，它应该尽量符合以下原则：
a) 尽量靠近需要覆盖的目标区域和人群,比如办公区域，保证良好的覆盖效果.
b) 尽量安装在比较开阔的地点，保证天线的覆盖效率。
c) 天线在目标区域内比较均匀的分布.
d) 不要进行隔楼层进行覆盖。

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