WLAN典型建筑工程结构覆盖案例分析A筑物结构覆盖专项方案及成本分析草稿.doc

WLAN经典建筑结构覆盖案例分析中国移动设计院-11-15目录1.概述11.1 经典建筑物结构11.2 经典建设方案32.双排类建筑物类型建设方案分析52.1双排类建筑室内独立放装AP方法52.2 双排类建筑室内放装AP+天馈系统方法62.3 双排类建筑室内分布系统合路方法62.4 双排类建筑各建设方案比较和成本分析73.单排类建筑物类型建设方案分析83.1单排类建筑室内独立放装AP方法83.2单排类建筑室内放装AP+天馈系统方法93.3 单排类建筑室内分布系统合路方法93.4 单排类建筑各建设方案比较和成本分析104.套房类建筑物类型建设方案分析114.1套房类建筑室内独立放装AP方法114.2 套房类建筑室内放装AP+天馈系统114.3 套房类建筑室内分布系统合路方法124.4 套房类建筑各建设方案比较和成本分析125.室内空旷场景建设方案分析135.1室内空旷场景室内独立放装AP方法145.2 室内空旷场景建筑室内分布系统合路方法145.3 室内空旷场景建筑各建设方案比较和成本分析146.室外空旷场景建设方案分析156.1室外空旷场景室外独立放装AP+室外天线方法156.2室外空旷场景室外合路方法176.3室外空旷场景各建设方案比较和成本分析177.总结181. 概述为了深入规范WLAN建设方案，提升WLAN设计及工程效率和质量，和提升新建WLAN站点建设成本估算正确度，在集团下发无线局域网（WLAN）分场景覆盖建设方案汇编基础上，本文档以经典建筑物结构为出发点，将建筑物场景分为五类：双排类建筑物，单排类建筑物，套房类建筑物，室内空旷类场景，室外空旷类场景，并对以上五类建筑物场景不一样建设方案系统性能及成本进行分析和比较，并提出相关建设提议。1.1 经典建筑物结构l 类型1：双排类建筑物图1.1 双排类建筑物类型示意图双排类建筑物特指在走廊两边全部有简单结构房间建筑物类型，经典场景包含校园宿舍楼和酒店等。l 类型2：单排类建筑物图1.2 单排类建筑物类型示意图单排类建筑物特指只在走廊单边有简单结构房间建筑物类型，经典场景包含医院住院部和酒店等。l 类型3：套房类建筑物图1.3 套房类建筑物类型示意图套房类建筑特指走廊边房屋内结构复杂，房间数量多，穿透损耗较大建筑物类型，经典场景包含高级居民小区等。l 类型4：室内空旷场景图1.4 室内空旷类场景示意图室内空旷场景特指室内空间较大，而且隔断少，穿透损耗小场景，经典场景包含候车室，候机楼，和营业厅等等。l 类型5：室外空旷场景图1.5 室外空旷类场景示意图室外空旷场景特指室外空旷，无高层建筑物阻挡场景，经典场景包含农村，公园和广场等等。1.2 经典建设方案依据集团下发文档，WLAN热点覆盖关键建设方法关键有室内建设、室外建设等。本文档共讨论4种建设方案，具体分类见下图。图1.6 WLAN经典建设方案分类l 方案1：室内独立放装AP室内独立放装AP建设方法是在目标覆盖区域或目标覆盖区域周围直接布署AP，AP经过其自带天线实现WLAN覆盖。l 方案2：室内放装AP+天馈系统室内放装AP+天馈系统建设方法是在目标覆盖区域或目标覆盖区域周围直接布署AP，AP经过简易天馈系统（包含功分器或耦合器、短距离馈线、天线等）实现WLAN覆盖。l 方案3：室内分布系统合路室内分布系统合路是将WLAN信号经过合路器和GSM/TD共室内分布系统，各系统信号共用天馈系统进行覆盖。l 方案4：室外AP+室外天线室外放装AP+室外天线建设方法是在目标覆盖区域或目标覆盖区域周围直接布署AP+室外天线，AP经过室外天线实现WLAN覆盖。l 方案5：室外AP+室外天馈系统室外分布系统合路是将WLAN信号经过合路器和GSM/TD共室外天馈系统，各系统信号共用天馈系统进行覆盖。下面，本文档将对五种建筑物结构类型和对应建设方案进行具体分析。室内/室外场景建筑物结构建设方案分析室内双排类建筑物l 室内独立放装APl 室内独立放装AP+天线l 室内分布系统合路单排类建筑物套房类建筑物室内空旷场景室外室外空旷场景室外AP+室外天线室外AP+室外天馈系统l WLAN系统上下行链路计算 自由空间损耗，依据自由空间电波损耗公式： Lbs =32.4+20lgF(MHz)+20lgD(km) 式中，Lbs称为自由空间路径传输损耗。 将WLAN频率f取2.4GHz，则 Lbs =100+20lgD(km)距离 5m 10m 15m20m 50m LBS损耗(dB) 53.9860.0063.5266.0273.93 WLAN信号穿建筑物特征 频率金属墙木/塑料板玻璃玻璃天花板管道2400MHz25dB15-30dB6dB10dB1.49dBWLAN下行系统分析： 下面我们以大楼中任意一个AP为例，进行本方案中WLAN系统链路预算，参见下图： 天线发射功率为20dBm，2.4G覆盖天线增益为3dBi， 则天线输出功率为23dBm（已经考虑接头损耗） 则WLAN信号损耗公式变为：Lbs =100+20lgD(km)+建筑物特征损耗例：距每个天线口10m处（远处）所对应最小场强为（此处结构损耗考虑有二道混凝土墙损耗30dB和天花板损耗5dB）： P20m =23dBm60.00dB30 dB5dB =-72.00dBm-75dBm （依据中国移动无线局域网WLAN工程设计规范中2.4无线覆盖信号强度要求:在设计目标覆盖区域内95%以上位置， WLAN覆盖接收信号强度应大于等于-75dBm。）依据以上估算，能够知道，距每个天线口10m处，考虑有三道混凝土墙损耗30dB和天花板损耗5dB后边缘场强为-72.00dBm，用户接收到WLAN信号场强能够达成高速上网需要。2. 双排类建筑物类型建设方案分析2.1双排类建筑室内独立放装AP方法方案描述：室内放装AP采取自带天线时通常使用2.4GHz、5.8GHz或2.4GHz+5.8GHz双频室内型100mW AP。容量需求较高区域推荐使用802.11n标准AP，提升网络容量。另外，可经过开启5.8GHz频段对流量进行分流。因为AP功率较小，WLAN覆盖范围也较小，覆盖范围受到建筑物内部设施、房间分隔影响，实际应用中通常以不穿透墙或只穿透一两堵墙为宜，在不一样楼层通常需要使用不一样AP进行覆盖。在比如高校宿舍楼等高容量需求情况下，应依据并发用户数需求，确定每台AP安装位置和覆盖区域。设备通常安装在走廊，如条件许可，可将AP延伸至房间中。尤其是对于房间信号穿透损耗较小（如采取木质门、有窗户等）场景，在走廊安装AP+自带鞭状天线即可满足覆盖。 图2.1 双排类建筑室内独立放装AP方案示意图图表 1双排类建筑室内独立放装AP预算2.2 双排类建筑室内放装AP+天馈系统方法对于房间信号穿透损耗较大（如铁质门、无窗户、实心水泥墙体等）建筑，可采取AP+定向板状天线方法。以下图所表示，每台AP采取二功分加馈线接2个定向板状天线，天线安装在所覆盖房间门对面墙壁。每个天线覆盖2个房间。以下图所表示。另外，对于房间信号穿透损耗较小（如采取木质门、有窗户等）宿舍，也可采取AP+全向吸顶天线对其进行覆盖。图2.2 双排类建筑走廊直接布放AP+定向天线方案示意图图表 2双排类建筑室内放装AP+天馈系统（走廊）预算2.3 双排类建筑室内分布系统合路方法对于已建GSM/ TD室内分布系统站点，WLAN可采取合路方法进行覆盖。设备通常安装在宿舍楼每层机房、弱电井或走廊。在建设时应充足考虑容量需求，合理选择合路点，避免2个AP合路到1个支路中。图2.3双排类建筑室内分布系统合路方法示意图图表 3双排类合路预算2.4 双排类建筑各建设方案比较和成本分析l 双排类建筑各建设方案比较双排类建筑WLAN建设方案适用场景优点缺点双排类建筑经典场景室内独立放装AP适适用于用户需求量较大，覆盖区域信号质量要求高。 AP布署位置比较灵活，网络容量较高工程量较大，后期维护相对复杂宿舍楼，客房室内放装AP+天馈系统适适用于覆盖区域相对复杂，用户需求量有，但不大；覆盖区域信号质量要求高。天线增益能够提升深度覆盖质量工程量较大，后期维护相对复杂酒店，写字楼，政府机关 室内分布系统合路适适用于已建设GSM/TD室内分布系统，而且用户量较小场景GSM/TD/WLAN共用分布系统基础设施，综合建设投资较小，建设周期短需要按GSM/TD/ WLAN联合覆盖需求统一计划、设计、优化分布系统，满足各系统无线覆盖要求；实现大容量覆盖难度较大教学楼，医院住院部l 双排类建筑各建设成本分析以上文所提醒意图为例，各方案成本分析表以下：双排类建筑WLAN建设方案采购主设备无线总造价（元）（无线主设备费）单位面积造价（元/平方米成本比较室内独立放装AP（走廊）9个室内直布AP2632129.251室内独立放装AP（房间内）11个室内直布AP2913532.371.11室内放装AP+天馈系统1. 9个室内合路AP2. 9个二功分器3. 18面室内定向板状天线3298036.641.25室内分布系统合路1. 2个室内合路AP2. 2个合路器322.270.76注：成本比较是以第一个建设方案成本为基数，另外三种建设方案成本和其成本相除，得到相对值。3. 单排类建筑物类型建设方案分析单排类建筑物WLAN建设方案和双排类建筑物类似，区分在于在单排类建筑室内独立放装AP+天线方法时，为预防室内信号外泄，提议采取室内定向板状天线。具体方案描述以下。3.1单排类建筑室内独立放装AP方法方案描述：室内放装AP采取自带天线时通常使用2.4GHz、5.8GHz或2.4GHz+5.8GHz双频室内型100mW AP。容量需求较高区域推荐使用802.11n标准AP，提升网络容量。另外，可经过开启5.8GHz频段对流量进行分流。因为AP功率较小，WLAN覆盖范围也较小，覆盖范围受到建筑物内部设施、房间分隔影响，实际应用中通常以不穿透墙或只穿透一两堵墙为宜，在不一样楼层通常需要使用不一样AP进行覆盖。在比如高校宿舍楼等高容量需求情况下，应依据并发用户数需求，确定每台AP安装位置和覆盖区域。设备通常安装在走廊，如条件许可，可将AP延伸至房间中。尤其是对于房间信号穿透损耗较小（如采取木质门、有窗户等）场景，在走廊安装AP+自带鞭状天线即可满足覆盖。图3.1 单排类建筑房间内独立放装AP方案示意图图表 4单排类建筑室内独立放装AP预算3.2单排类建筑室内放装AP+天馈系统方法单排类建建筑提议全部采取AP+定向板状天线方法。以下图所表示，每台AP采取三功分加馈线接3个定向板状天线，天线安装在所覆盖房间门对面墙壁。每个天线覆盖2个房间。以下图所表示。图3.2 单排类建筑走廊直接布放AP+定向天线方案示意图图表2单排类建筑室内放装AP+天馈系统预算3.3 单排类建筑室内分布系统合路方法对于已建GSM/ TD室内分布系统站点，WLAN可采取合路方法进行覆盖。设备通常安装在宿舍楼每层机房、弱电井或走廊；天线通常安装在走廊顶部。GSM/ TD建设时应已考虑天线类型。在建设时应充足考虑容量需求，合理选择合路点，避免2个AP合路到1个支路中。图3.3单排类建筑室内分布系统合路方法示意图图表3单排类建筑室内AP合路预算3.4 单排类建筑各建设方案比较和成本分析l 单排类建筑各建设方案比较单排类建筑WLAN建设方案适用场景优点缺点单排类建筑经典场景室内独立放装AP适适用于覆盖区域比较小，室内放装AP即可覆盖整个区域场景AP布署位置比较灵活，网络容量较高工程量较大，后期维护相对复杂宿舍楼，酒店室内放装AP+天馈系统适适用于覆盖区域比较小，但在房间内直接放装AP有困难，需在走廊放置AP场景天线增益能够提升深度覆盖质量工程量较大，后期维护相对复杂酒店，写字楼室内分布系统合路适适用于已建设GSM/TD室内分布系统，而且用户量较小场景GSM/TD/WLAN共用分布系统基础设施，综合建设投资较小，建设周期短需要按GSM/TD/ WLAN联合覆盖需求统一计划、设计、优化分布系统，满足各系统无线覆盖要求；实现大容量覆盖难度较大教学楼，医院住院部l 单排类建筑各建设成本分析以上文所提醒意图为例，各方案成本分析表以下：单排类建筑WLAN建设方案采购主设备无线总造价（元）（无线主设备费）单位面积造价（元/平方米成本比较室内独立放装AP（走廊）1. 9室内直布AP2632148.741室内独立放装AP（房间内）2. 5室内直布AP2158839.980.82室内放装AP+天馈系统1. 3个室内合路AP2. 9室内定向板状天线3. 3个三分路器2326243.080.88室内分布系统合路1. 1个室内合路AP2. 1个合路器1968936.460.75注：成本比较是以第一个建设方案成本为基数，另外两种建设方案成本和其相除，得到比较值。4. 套房类建筑物类型建设方案分析套房类建筑物房屋内隔断较多，存在加大穿透损耗，提议首先考虑采取AP直布入室内方法。如碰到困难，可采取AP+天线或室分合路方法。4.1套房类建筑室内独立放装AP方法方案描述：室内放装AP采取自带天线时通常使用2.4GHz、5.8GHz或2.4GHz+5.8GHz双频室内型100mW AP。容量需求较高区域推荐使用802.11n标准AP，提升网络容量。另外，可经过开启5.8GHz频段对流量进行分流。因为套房内隔断较多，提议采取房间内直布AP方法进行覆盖。假如AP无法放入房间内，不提议使用本方法布放。图4.1 套房类建筑房间内独立放装AP方案示意图图表 5套房类建筑室内独立放装AP预算4.2 套房类建筑室内放装AP+天馈系统因为业主阻挠或其它原因，造成AP不能在房屋内直布时，可采取AP+定向板状天线方法。以下图所表示，每台AP采取二功分加馈线接2个定向板状天线，天线安装在所覆盖房间门对面墙壁。每个天线覆盖2个套房。以下图所表示。因为套房内穿透损耗很大，不提议采取AP+全向吸顶天线对其进行覆盖。图4.2 套房类建筑走廊直接布放AP+定向天线方案示意图图表2套房类建筑室内放装AP+天馈系统预算4.3 套房类建筑室内分布系统合路方法对于已建GSM/ TD室内分布系统站点，WLAN可采取合路方法进行覆盖。设备通常安装在宿舍楼每层机房、弱电井或走廊；天线通常安装在走廊顶部。图4.3套房类建筑室内分布系统合路方法示意图图表 3套房类建筑室内合路预算4.4 套房类建筑各建设方案比较和成本分析l 套房类建筑各建设方案比较套房类建筑WLAN建设方案适用场景优点缺点套房类建筑经典场景室内独立放装AP适适用于覆盖区域比较小，室内放装AP即可覆盖整个区域场景AP布署位置比较灵活，网络容量较高工程量较大，后期维护相对复杂公寓楼、办公楼室内放装AP+天馈系统适适用于覆盖区域比较小，但在房间内直接放装AP有困难，需在走廊放置AP场景天线增益能够提升深度覆盖质量工程量较大，后期维护相对复杂公寓楼、住宅楼室内分布系统合路适适用于已建设GSM/TD室内分布系统，而且用户量较小场景GSM/TD/WLAN共用分布系统基础设施，综合建设投资较小，建设周期短需要按GSM/TD/ WLAN联合覆盖需求统一计划、设计、优化分布系统，满足各系统无线覆盖要求；实现大容量覆盖难度较大住宅楼l 套房类建筑各建设成本分析以上文所提醒意图为例，各方案成本分析表以下：套房类建筑WLAN建设方案采购主设备无线总造价（元）（无线主设备费）单位面积造价（元/平方米）成本比较室内独立放装AP1. 8室内直布AP2529328.101室内放装AP+天馈系统1. 4室内合路AP2. 4二功分器3. 8室内定向板状天线2397126.630.95室内分布系统合路1. 4室内合路AP2. 4合路器2161324.010.85注：成本比较是以第一个建设方案成本为基数，另外两种建设方案成本和其相除，得到比较值。5. 室内空旷场景建设方案分析室内空旷场景通常结构简单，空间较为空旷，窗户较大，穿透损耗小，在建设WLAN时，应同时兼顾覆盖和容量。室内空旷场景可依据用户数量分为两类：l 密集用户室内空旷场景：如候车室，候机楼大厅，医院输液部等等，这类场景潜在用户密度大，用户总数高，潜在并发用户数多，在直布AP时提议加大AP直布密度。l 稀疏用户室内空旷场景：如营业厅，开放式咖啡馆等等，这类场景用户密度小，用户总数低，潜在并发用户数少，在直布AP时可合适降低AP直布密度。l 综合上述场景分析，在建设方法选择上，当是密集用户型室内空旷场景时，应该选择室内独立放装AP方法；当是稀疏用户室内空旷场景时，当选择和原有室分系统合路方法进行覆盖。室内放装AP+天馈系统方法不适合室内空旷场景。l 室内空旷场景频率计划：在使用2.4GHz频点时，为确保信道之间不相互干扰，要求两个信道之间间隔不低于25MHz。在一个覆盖区内，最多能够提供3个不重合频点同时工作，通常采取1、6、11三个频点。5.8GHz5个频点互不重合，可在同一覆盖区域内使用。WLAN频率计划需综合考虑建筑结构、穿透损耗和布线系统等具体情况进行。室分合路方法标准上只能采取2.4GHz频段；室内放装和室外布放方法优先采取2.4GHz频段，若无法避免2.4GHz频段同频干扰，或为增加系统容量，可引入5.8GHz频段。图5.1： 同一楼层覆盖区域内使用7个AP示意图图5.2：同一楼层覆盖区域内使用3个AP示意图对于802.11n频率使用，应遵照以下标准： 2.4GHz频段选择2.4GHz频段存在较多干扰，如有其它运行商网络、业主自建网络等，提议采取20M带宽进行组网和计划，选择1、6、11三个互不重合信道。在许可独立运行商布网、干扰较少，且AP数量较少，只需要使用12个频点计划组网，能够采取40MHZ或一个20M、一个40M频段组网。 5.8GHz频段选择5.8GHz频段相对干扰较少，提议采取两个40M、一个20M组网方案（和2.4Ghz三个频点对应）及五个20M频段组网（AP布署密集情况）。提议干扰AP较少或仅许可独立运行商布网时，采取一个或两个40M组网方案。假如AP数量过多，提议经过AP位置合理选择和天线方向朝向，减小相互干挠5.1室内空旷场景室内独立放装AP方法方案描述：室内空旷区域在室内放装AP采取自带天线时通常使用2.4GHz、5.8GHz或2.4GHz+5.8GHz双频室内型100mW AP。容量需求较高区域推荐使用802.11n标准AP，提升网络容量。另外，可经过开启5.8GHz频段对流量进行分流。图5.1 室内空旷场景建筑房间内独立放装AP方案示意图图表 6室内空旷类建筑室内独立放装AP预算5.2 室内空旷场景建筑室内分布系统合路方法对于已建GSM/ TD室内分布系统站点，WLAN可采取合路方法进行覆盖。设备通常安装在弱电井；天线通常安装在室内空旷场景顶部。GSM/ TD建设时应已考虑天线类型：对于空旷区域面积较小场景，可采取全向吸顶天线；对于空旷区域面积较大场景，可采取定向板状天线。在建设时应充足考虑容量需求，合理选择合路点，避免2个AP合路到1个支路中。图5.2室内空旷场景建筑室内分布系统合路方法示意图图表2室内空旷类建筑室内合路预算5.3 室内空旷场景建筑各建设方案比较和成本分析l 室内空旷场景建筑各建设方案比较室内空旷场景建筑WLAN建设方案适用场景优点缺点室内空旷场景建筑经典场景室内独立放装AP适适用于覆盖区域用户较密集，并发用户数大场景AP布署位置比较灵活，网络容量较高工程量较大，后期维护相对复杂图书馆、候车厅、候机厅、大型会议室室内分布系统合路适适用于已建设GSM/TD室内分布系统，而且用户量较小场景GSM/TD/WLAN共用分布系统基础设施，综合建设投资较小，建设周期短需要按GSM/TD/ WLAN联合覆盖需求统一计划、设计、优化分布系统，满足各系统无线覆盖要求；实现大容量覆盖难度较大会展中心l 室内空旷场景建筑各建设成本分析以上文所提醒意图为例，各方案成本分析表以下：室内空旷场景建筑WLAN建设方案采购主设备无线总造价（元）（无线主设备费）单位面积造价（元/平方米）成本比较室内独立放装AP1. 3内直布AP193969.241室内分布系统合路1. 1个室内合路AP2. 1个合路器196899.381.02注：成本比较是以第一个建设方案成本为基数，另外两种建设方案成本和其相除，得到比较值。6. 室外空旷场景建设方案分析室外独立放装为室外500mW大功率AP增益天线或智能天线，AP或天线可安装在目标覆盖区域周围较高位置，如灯杆、建筑物上端等，向下覆盖目标区域或室内。通常每AP覆盖半径在600米左右。6.1室外空旷场景室外独立放装AP+室外天线方法方案描述：AP增益天线功耗小于25W，支持POE+供电；智能天线AP功耗相对较高，通常不能够使用标准POE供电，需要电源直接供电或非标准POE供电模块供电。AP增益天线多数为松耦合设计：即AP和天线独立设计，需考虑两部分设备安装，其中AP尺寸、体积，各厂家差异不大。智能天线AP部分产品采取AP和天线一体化设计，部分采取分体设计；智能天线AP尺寸、体积，各厂家差异较大。在实际工程建设中可依据需求选择。在容量需求较高室外空旷区域可采取802.11n设备组网，采取802.11n制式AP增益天线时提议选择MIMO天线进行覆盖；安装时注意AP输出口和天线输入口极化方向要求保持一致。可经过使用干扰较少5.8GHz频段提升网络容量；使用5.8GHz频段时，提议AP和天线距离较近，降低馈线损耗。另外，对于非视距或用户家信号较弱区域，可在用户侧增加CPE接收装置，增强覆盖效果。图6.1 室外空旷区域室外AP+天线示意图下面我列一个实例来进行覆盖说明下图是南后街WLAN基站侧覆盖计划图，在原有基站上加装AP和室外定向天线对南后街进行局部覆盖。图表2室外空旷类建筑室外直布AP预算6.2室外空旷场景室外合路方法因为这类模式产品集团还未明确，提议暂不采取此种建设方法。6.3室外空旷场景各建设方案比较和成本分析室外空旷场景建筑WLAN建设方案适用场景优点缺点室内空旷场景建筑经典场景室外独立放装AP+天线适适用于室外区域空旷，并发用户数小场景AP布署位置比较灵活，覆盖范围较大系统容量较小，经过室外覆盖室内时，室内深度覆盖难度大旅游景点，农村，乡镇室外空旷场景建筑WLAN建设方案采购主设备无线总造价（元）（无线主设备费）室外独立放装AP+天线1. 12个室外大功率AP2. 12面增益天线512887. 总结依据以上方案分析，多种场景提议建设方法以下表所表示：（其中“”为第一提议方案。“”为第二提议方案。“”为第三提议方案）建筑物结构经典场景室内建设方法室外建设方法室内独立放装室内放装AP+天馈系统室内分布系统合路室外独立放装AP天线双排类建筑物宿舍教学楼办公楼住院部酒店单排类建筑物宿舍教学楼办公区住院区酒店套房类建筑物酒店套房住宅小区办公楼室内空旷场景（并发用户多）图书馆门诊区注射区候机区候车室会议室大型会展中心室内空旷场景（并发用户少）茶社/咖啡馆餐饮店电影院会议室自有营业厅大堂室外空旷场景旅游景点乡镇农村居民点