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WiFi网络中基站的建设与维护
Wi-Fi网络中基站的建设与维护
摘要
随着电子商务和移动办公的进一步普及，人民生活水平的进一步提高，廉价方便的Wi-Fi，已成为那些随时需要进行网络连接用户的必然之选。
Wi-Fi网络利用无线互相连接的技术，将个人电脑、各种手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接，使用户可以在Wi-Fi网络中基站的覆盖区域内进行多种无线活动。
本文首先介绍了Wi-Fi网络的发展现状，以及无线网络相比于有线网络的优势和缺点，并且从使用性的角度讨论了Wi-Fi网络中有用到的设备；其次，在文章中间部分通过具体案例分析了Wi-Fi网络中基站的建设，并通过CAD仿真了AP在具体使用区域的摆放以及无线热点的布置等；接着根据现阶段基站维护流程管理深入讨论了Wi-Fi网络的维护以及对维护中所遇到的问题进行解决的方法；在文章最后，对Wi-Fi网络的发展进行了展望。
关键字：
Wi-Fi，基站建设，无线局域网，AP，基站维护
Wi-Finetworkbasestationconstructionandmaintenance
Abstract
Withthefurtherspreadofe-commerceandmobileoffice,thepeople'slivingstandardsfurtherimproved,cheapandconvenientWi-Fihasbecomethenaturalchoiceatanytimeneedtoconnecttothenetworkusers.Wi-Finetworkusingwirelessinterconnectiontechnology,PC,avarietyofhandhelddevices（suchasPDA,mobilephones）terminalwirelesslyconnectedtoeachother,sothattheusercanbeavarietyofWi-Finetworkbasestationswithinthecoverageareawirelessactivities.
ThispaperfirstintroducesthecurrentsituationofthedevelopmentofWi-Finetwork,andwirelessnetworkcomparedtowirednetworkadvantagesanddisadvantages,andfromtheperspectiveoftheuseofWi-Finetworkisdiscussedbyusefultoequipment;secondly,inthemiddlepartthroughtheconcretecaseanalysisofWi-Finetworkbasestationconstruction,andthroughtheCADsimulationAPinconcretetheuseofregionallayoutandwirelesshotspotlayout;thenaccordingtothecurrentbasestationmaintenanceprocessmanagementin-depthdiscussionoftheWi-Finetworkmaintenanceandmaintenanceproblemssolution;intheend,theWi-Finetworkdevelopment.
Keywords:
Wi-Fibasestationconstruction,wirelessLAN,theAP，basestationmaintenance
目录
1绪论1
2Wi-Fi简述2
2.1.Wi-Fi网络的优势与不足4
2.2.Wi-Fi的应用5
2.3.Wi-Fi的设备能力6
2.3.1设备类型6
2.3.2覆盖能力8
2.3.3容量能力8
3Wi-Fi网络基站的建设9
3.1城市Wi-Fi网络建设和部署考虑9
3.2目标客户区域划分9
3.3网络建设策略11
3.4网络建设实施方案12
3.4.1.室内AP分布情况讨论12
3.4.2.楼层内AP的布置讨论13
3.4.3.定向天线的讨论14
3.5室外Wi-Fi无线的讨论与构建15
3.5.1.室外型基站15
3.5.2.室外大型Wi-Fi基站的特点16
4.Wi-Fi基站的维护18
4.1基站维护现状18
4.2无线基站维护流程总结18
4.3Wi-Fi网络的展望20
结论22
参考文献23
致谢24
1绪论
近年来，随着公用网的大面积普及，无线网络发展速度突飞猛进，在众多的无线标准中，无线局域网因为其较低的建设方式和运营成本、较远的传输距离、较高的传输速度等优点得到了人们的青睐。
笔记本电脑、Wi-Fi手机、PDA等移动终端的广泛使用，使得用户对无线接入的需求日渐突出。
20世纪90年代，计算机网络与无线通信技术相结合产生了WLAN（WirelessLocalAreaNetwork，无线局域网）技术。
无线局域网是指采用无线媒介传输的一种计算机局域网，采用的是IEEE802.11系列标准。
WLAN可以为移动和半移动的客户端提供优质、高效、低成本的接入服务。
1999年，IEEE先后通过了802.11和802.11b标准。
Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术，主要用于户内、办公室或热点地区的近距离分布式的互联网接入。
Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟（Wi-FiAlliance）所持有。
目的是改善基于IEEE802.11标准的无线网路产品之间的互通性。
现时一般人会把Wi-Fi及IEEE802.11混为一谈，甚至把Wi-Fi等同于无线网际网路。
目前，Wi-Fi得到了广泛应用，随着带宽的不断提高，越来越多的服务可以在这个灵活的载体上平滑地运行，Wi-Fi的易用性也发挥得淋漓尽致。
本文主要研究了Wi-Fi网络基站的建设以及对所建设的基站进行维护需要注意的事项和问题。
借助实例以及现实生活中Wi-Fi的具体应用来说明无线网络的发展现状以及基站中分布设计。
第一章通过绪论叙述了本课题研究的目的意义以及Wi-Fi的发展现状，以及对文章研究的内容进行了概述性的说明。
第二章通过对Wi-Fi的简述，系统的介绍了Wi-Fi网络所应用的协议标准以及各标准的特点；接着，又将无线网络与有线网络进行了对比讨论了Wi-Fi网络的优势与不足，也指明了由于无线网络固有的缺点导致他不可能完全取代有线网络；在章尾，通过研究Wi-Fi设备的类型以及应用对后续网络建设做了铺垫。
第三章展开对Wi-Fi网络的建设的讨论和分析，通过大量的实例以及生活中无线网络的应用来突出建设基站的重要性以及建设方法。
并分别就大型无线网络的建设做了讨论。
第四章是Wi-Fi基站的维护，文章根据现阶段基站维护流程管理深入讨论了Wi-Fi网络的维护以及对维护中所遇到的问题进行解决的方法；在文章最后，对Wi-Fi网络的发展进行了展望。
2Wi-Fi简述
Wi-Fi全称WirelessFidelity，又称802.11b标准。
目前,Wi-Fi按照其速度与技术的新旧可分为802.11a、802.11b、802.11g，常用的标准有两个，分别是IEEE802.11a和IEEE802.11b。
802.11b是最老的，也是目前应用最广泛的Wi-Fi标准。
用户在选择这类产品的时候会发现它要比支持802.11a和802.11g的产品价格便宜很多。
另外，802.11b是Wi-Fi标准中带宽最低，传输距离最短的一个标准。
802.11a比802.11b具有更大的吞吐量，但是它并不能和802.11b以及802.11g兼容。
虽然厂商在生产Wi-Fi产品时都会在支持802.11b和802.11g的同时也提供对802.11a的支持，但是它仍然是目前使用量对少的一个Wi-Fi标准。
802.11g的传输速度要高于802.11b，而且可以与802.11b兼容。
但是它比802.11a更容易受到外界环境的干扰，比如一般的家电产品，无绳电话、微波炉，以及其它运行在2.4GHz频段上的设备。
该技术由于有着自身的优点，因此受到厂商的青睐。
对Wi-Fi技术标准进行了简单比较。
802.11b标准定义了使用直接序列扩频（DirectSequenceSpreadSpectrum，DSSS）调制技术在2.4GHz频带时实现11Mbit/s速率的无线传输。
在信号较弱或受到干扰的情况下，频带宽度可调整为5.5Mbps、2Mbps和1Mbps。
由于DSSS技术的实现相对简单，所以802.11b标准的发展比802.11a快很多，在1999年末首先出现了支持802.11b标准的产品，并通过了互通性测试。
目前，802.11b已成为当今WLAN的主流标准。
IEEE802.11b/g标准定义WLAN系统工作频段为2.4～2.4835GHz，频率带宽为83.5MHz，每个子频道带宽为22MHz，但互不干扰的子信道只有3个
工程上一般使用1，6，11三个频点。
表2-1Wi-Fi技术标准总结
标准
802.11b
802.11a
802.11g
802.11n
发布时间
1999.7
1999.7
2003.6
2009.9
工作频段
2.4-2.4835GHz
5.15-5.35GHz
5.725-5.85GHz
2.4-2.4835GHz
2.4GHz
5GHz
可用频宽
83.5MHz
325MHz
83.5MHz
408.5MHz
载波带宽
22M
20M
22M
20M
40M
无交叠信道
3个
12个
3个
15个
传输编码技术
CCK/DSSS
64QAM/OFDM
CCK/OFDM
OFDM/MIMO
物理层最高速率
11Mbps
54Mbps
54Mbps
300Mbps（双流40M）
理论应用层速率（TCP，1500byte）
5.9Mbps
24.4Mbps
24.4Mbps
实测160-170Mbps
无线覆盖范围
100m
50m
100m
几百米
兼容性
通过Wi-Fi认证的产品之间可以互通
与11b/g不兼容
兼容11b
（20M）兼容11a/b/g
随着Internet的逐渐普及和移动终端（笔记本电脑、Wi-Fi手机、PDA）及物联网设备的广泛使用，我们对无线IP接入的需求增长迅猛，而Wi-Fi因其安装简便、应用灵活、容易扩展、建设时间短以及节约资金等优势，在国内外的电信市场中得到了较多的关注和应用。
在美国，越来越多的城市对Wi-Fi无线公共网络表现出兴趣，2006年美国在无线网络基础设施建设方面的总投入已经达到2.35亿美元，未来投资将进一步增加。
在国内，中国移动公司以“随e行”、中国电信公司以“天翼通”业务品牌推出了Wi-Fi无线网络宽带上网业务，向人们提供在Wi-Fi网络所覆盖的酒店、休闲中心、商务楼、连锁咖啡吧等场所的无线宽带上网服务以及移动办公服务，满足了用户移动、漫游上网的需求。
图2-1Wi-Fi网络覆盖区已无处不在
目前，Wi-Fi以其灵活性和可移动性的特点，使得在家庭和小型办公网络中用户对移动连接的需求是越来越大。
近几年来，无线AP的数量泉涌式的增长，无线网络的方便与高效使其能够得到快速的普及。
除了在一些人口流动较大的地区有AP之外，国外已有应用无线标准来建设城域网，因此，Wi-Fi的无线地位将会日益牢固。
美国等发达国家是目前Wi-Fi用户最多的地区。
廉价的Wi-Fi，必将得到更加广泛的应用。
2.1.Wi-Fi网络的优势与不足
相对有线接入，Wi-Fi无线技术的特点和优势主要体现在：
用户移动性在有线接入网络中，用户只能在具有信息点的位置上网，大大缩小了用户的活动范围。
而Wi-Fi的建立，能为用户提供漫游服务，在无线网络覆盖区域内的任何位置都可以接入网络，使用户真正的实现随时、随地、随意的接入宽带网络。
此外，Wi-Fi还具有一些优势：
（1）传输距离远。
无线电波的覆盖区域相对较广，基于蓝牙技术的电波覆盖区域非常小，半径大约只有50英尺，约合15米，而Wi-Fi网络的半径则可达300英尺左右，约合100米。
不用说在办公室，就是在整栋大楼中也可使用。
最近，已有公司推出的一款新型交换机。
该款产品能够把目前Wi-Fi无线网络覆盖的300英尺，接近100米的通信距离扩大至4英里，约合6.5公里。
（2）传输速度快。
虽然由Wi-Fi技术传输的无线通信效果不是很好，数据安全性能略差与蓝牙，传输质量也有待改进，但Wi-Fi传输速度非常快，可以达到11mbps，满足个人和社会信息化的需求。
（3）使用安全性。
IEEE802.11规定的发射功率不可超过100毫瓦，实际发射功率约60~70毫瓦，手机的发射功率约200毫瓦至1瓦间，手持式对讲机高达5瓦，而且无线网络使用方式并不直接接触人体，所以是安全的。
（4）安装便捷。
省去了网络布线等工作，一般只需安装一个或多个AP（AccessPoint,无线访问节点）设备，就可以解决一定范围内的上网问题。
避免了繁琐的布线安装工程。
（5）经济节约。
有线网络布置网络时的固有缺点就是缺乏灵活性。
大量的前期预算往往会出现线路利用率低的情况。
而无线网络的设计就可以随着用户数量的增加而逐步扩展，在布网初期根据使用用户的数量布置少量的接入点。
随着用户数量增加，再增加几个AP设备，就可以满足用户的需求，具有较强的经济性。
（6）业务可集成性。
由于Wi-Fi技术在二层上与以太网完全一致，所以可以将WLAN集成到已有的宽带网络中，也可以将已有的宽带业务应用到WLAN中。
这样就可以利用已有的宽带有线接入资源，迅速的部署WLAN网络，从而实现无缝覆盖。
另外，Wi-Fi无线技术还具有应用灵活和提供漫游服务的能力，能便捷胜任只有几个用户的小型网络到上千用户的大型网络，而且能提供有线网络无法提供的漫游特性，方便使用。
Wi-Fi技术具有以上优势但相对于有线接入方式存在以下缺点：
（1）传输数据速率有限。
虽然Wi-Fi技术数据传输最高速率标值称可达11～300Mbps/s，但由于存在系统开销则会使应用层速率减少50%左右。
不同AP（AccessPoint）间的频率干扰会明显降低数据传输速率，在有三个运营商同时运营的环境中不能实现多用户的同时高速数据业务。
（2）质量及稳定性易受影响。
无线电波间存在相互影响的现象，特别是当在同频段、同技术设备之间时影响很明显。
不仅如此，在传播过程中无线电波根据障碍物的不同将发生折射、反射、信号无法穿透等情况，使得信号的稳定性和质量都不如有线接入方式。
（3）安全保密性有待提高。
Wi-Fi虽然采了基于用户的认证加密体系来提高其安全性，但不论怎样，其数据的保密性和传输安全性都不如有线接入方式。
2.2.Wi-Fi的应用
在通信行业的激烈竞争中，宽带接入是各运营商竞争的焦点。
目前，各大运营商看是着手打造Wi-Fi网络，为用户提供宽带接入业务。
各运营商从现有的资源出发，紧密结合Wi-Fi技术的优势，快速抢占市场，降低投资成本。
虽然在已经大量商用的支持802.11b标准的产品中，还存在一些问题，只能支持单一的数据业务等，但鉴于其互通性以及未来的发展和盈利，大家都把Wi-Fi看做是提升宽带LAN用户价值、ADSL、提供异化服务的有效手段，也是未来3G数据业务的有力补充。
Wi-Fi当前主要是面对家庭、企业以及行内用户，提供家庭与企业间服务、公众区与会展区间服务。
作为一种局域网技术的Wi-Fi，主要用来解决“最后100米”的接入用户的问题。
与有线宽带网络相比，Wi-Fi利用在技术上的优势能够作为网络延伸手段更大程度的扩大有线接入网络的覆盖范围及扩展移动通信网络的应用，但是它本身所具有的缺点也决定了它最终无法取代有线接入网而单独存在。
所以，Wi-Fi是提供差异化服务、提升有线宽带用户价值的有效手段，也是未来3G数据业务强有力的补充。
在Wi-Fi网络覆盖范围内，允许用户在任何地点、任何时间访问公司的办公网或者国际互联网，随时随地享受视频点播、网上证券、远程教育、视频会议、远程医疗等一系列宽带信息增值服务，并实现了移动办公。
Wi-Fi网络主要面对个人、家庭/企业和为行业用户提供家庭/企业服务、公众区/会展区服务。
●个人用户：
个人用户，主要是满足个体用户的通信娱乐需求。
可便于家庭用户在家中任何地方进行无线娱乐;可便于差旅人士、商务人士、大众用户等在酒店、咖啡厅、商务楼、茶楼、会所等公共区域内进行通信和办公。
●家庭/企业用户：
对家庭、企业用户来说，作用主要是满足内部组网的使用需求。
采用无线组网方式向家庭、企业提供数据业务，可以降低采用有线接入方式的网络改造难度及建设所需费用。
●行业用户：
对行业用户而言，满足部分行业的商务需求是主要，如公安、消防、公众传媒、交通、赛事等。
主要用于应对突发数据需求、全程全网的数据业务需求，对移动性要求较高的行业，可提供实时的数据交互等。
2.3.Wi-Fi的设备能力
2.3.1设备类型
随着Wi-Fi无限接入技术的发展，Wi-Fi无线接入网中的主要设备有室内型AP、单独的网桥、独立的室外型AP及带网桥功能的室外型AP共4类，其工作环境、应用场景以及形状大致如下。
（1）室内型AP。
这种AP工作在2.4GHz频段，自带天线，适合安装于室内，完成室内热点的Wi-Fi全方位覆盖。
可独立完成室内覆盖，也可以接入室内分布系统工作，但是要注意的是接入室内分布系统时需取下自带天线。
图2-2单天线室内型AP图2-3双天线室内型AP
（2）单独的5.8GHz电信级网桥。
它工作在5.8GHz频段，安装于室外，可与其他具有网桥功能的设备之间进行点对点或点对多点的桥接，从而完成数据中继。
网桥设备完成数据中继需要两个对点网桥设备满足视距可达的条件。
图2-4电信级无线网桥
（3）独立的室外型AP。
工作在2.4GHz频段，可以调节最大发射功率，适合安装于室外，完成室外热点的Wi-Fi室内热点覆盖。
当网络中需要网桥进行中继时，这种设备需与单独的网桥设备进行配合，而且通过交换机完成数据交换。
图2-5室外型无线AP
（4）带有网桥功能的室外型AP。
电信级AP网桥可工作在2.4GHz、5.8GHz频段。
工作于5.8GHz频段的设备与其他带网桥功能的设备进行数据中继，工作于2.4GHz的设备作为Wi-Fi网络的信号源。
网络中需要网桥进行中继时，可完成中继，也可有单独的覆盖区。
图2-6室外型电信级无线AP网桥
因此，Wi-Fi技术已经能够提供相应充足的信号覆盖满足城市中室内及室外业务的需求。
2.3.2覆盖能力
在2.4GHz频段，以ETSIHa-Ta模型为基准得到的路径损耗模型，通过无线链路预算可以得到Wi-Fi基站的最大损耗路径，并可进一步得到Wi-Fi室外型AP的理论覆盖半径。
通常，无线接入系统会根据上下行链路预算结果来最终确定基站的覆盖半径。
但由于用户端设备的发射功率较低，很难确定，另外，Wi-Fi的网络定位为提供数据业务服务，并非是连续的全覆盖，因此在室外环境中主要根据下行链路预算结果来确定AP的最大覆盖半径。
2.3.3容量能力
虽然AP设备最大空口带宽标称可达11～54Mbit/s，在现实使用中，由于Wi-Fi设备采用了公共频段通信，其他运营商的Wi-Fi网络及同频段内其他设备的使用，都可能对Wi-Fi无线网络造成干扰，所以，AP设备的吞吐量受无线环境的影响很大。
当一个终端设备离AP较远或是受到频率干扰时，系统需要采用更低阶的调制和低速率的编码方式来保证通信的正常进行，此时设备即使只需要很小的带宽，可能也会占用大量的系统空口资源，造成系统容量下降。
在系统设计过程中，用户行为的不确定很难对AP设备的实际吞吐量得出准确的计算结果。
另外，用户的上网行为也会影响AP的接入能力，经常使用BT下载的用户，比如家庭用户，实际流量要更大；而对于公共热点地区的商务用户，他们经常以浏览网页、收发电子邮件为主，实际流量较小。
采用802.11g的AP设备最大空口带宽为54Mbit/s，除去MAC层和物理层的各种消耗，实际可达到的最大吞吐量大约为23Mbit/s。
根据实际工作经验，建议AP设备同时接入用户数最好不要超过30个。
在实际流量需求大的区域内，为保证用户使用质量，建议同时接入用户数控制在20个左右，而在公共热点区内，同时接入的用户数量建议不要超过30个。
3Wi-Fi网络基站的建设
3.1城市Wi-Fi网络建设和部署考虑
通过对Wi-Fi市场定位以及对设备能力的分析可以看出，Wi-Fi技术作为宽带接入的一种手段，具有灵活便捷的优势，通过建设Wi-Fi网络，将有利于拓展有线宽带的范围，使Wi-Fi网络成为有线接入的强有力的补充，通过引导用户更加便捷地体验宽带业务，进一步拓展宽带市场，真正实现“宽带无处不在”的服务理念。
在城市Wi-Fi网络建设中，应该结合Wi-Fi技术特点，尽可能地发挥Wi-Fi网络的优点。
下面将进一步分析城市中Wi-Fi网络建设的相关策略。
3.2目标客户区域划分
在网络建设前，最重要的是需要明确城市中存在业务需求的区域，并有针对性地进行网络建设。
通过对Wi-Fi网络客户的分析，可将目标客户群初步分为如下4类。
●商业贸易区：
主要针对商务人士、各大中小商户提供数据业务。
图3-1不同用户的入网图例
●住宅区及周边配套生活区：
主要针对大众客户、家庭用户等提供数据业务。
图3-2人口活动密集地AP覆盖
●休闲娱乐区：
主要针对大众客户、商务人士、家庭用户等提供数据业务。
图3-3体育场所网络设备的摆放
●重要学校校区及周边生活区：
主要针对教师、学生、大众客户、家庭用户等提供无线数据业务。
图3-4无线网络深入学生宿舍
3.3网络建设策略
由于Wi-Fi网络提供的是无线宽带数据业务服务，网络建设应突出“保重点、广覆盖”的网络建设思想。
有别于广覆盖的无线语音业务，Wi-Fi建设首先应重点满足无线宽带数据业务需求集中的区域，然后再根据业务需求扩大覆盖范围。
目前，大规模商用的Wi-Fi终端主要设备是笔记本电脑和PDA，而拥有笔记本电脑和PDA的人群将集中分布在室内，所以重点覆盖客户分布密集的地区将是Wi-Fi网络建设的重点。
当然，随着Wi-Fi双模手机的大规模应用，客户也需要一个广覆盖的Wi-Fi网络来实现“宽带无处不在”的梦想。
Wi-Fi网络应该是一个分级覆盖的实用的、立体的网络。
Wi-Fi网络建设应分为精品网络和普通网络两级。
对于数据业务需求高的商业贸易区、住宅区及周边配套生活区、重要学校校区、娱乐休闲区域及周边配套生活区应确保高品质网络质量；而对于数据业务需求较低的区域应确保满足一般性业务（网页浏览、E-mail等）的网络覆盖需求。
在网络建设上，应主要通过“以线带面”的手段实现。
根据城市规划现状及城市居
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