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WLAN学习资料
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一、WLAN的发展进程及名词解释
WLAN（WirelessLAN）是一种提供行动用户透过无线（电）连上的局域网络（LAN）支持功能。
WirelessLAN是IEEE802.11标准的技术。
这种技术可应用于医院，学校宿舍，或小型公司办公室。
WLAN无线接入是采用IEEE802.11b/g技术，通过无线以太网（WLAN）的接入设备（AP）实现业务覆盖。
用户使用IEEE802.11b/g技术兼容的无线以太网终端设备，如带无线以太网网卡的电脑、PDA等，在业务覆盖区进行认证后，就可以访问互联网，满足用户对上网的便利性、个人化的需求。
最常见的有IEEE802.11，IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g。
其中：
IEEE802.11是IEEE（电气和电子工程师协会）最初制定的一个无线局域网标准。
IEEE802.11b又被称为Wi-Fi，使用开放的2.4GHz直接序列扩频，最大数据传输速率为11Mbps，也可根据信号强弱把传输率调整为5.5Mbps、2Mbps和1Mbps带宽。
无需直线传播传输范围为室外最大300米，室内有障碍的情况下最大100米，是现在使用的最多的传输协议。
虽然WLAN只是区域的无线技术，传输距离可能只有几十米，但实际上还是让在外奔波的我们有一个上网的好途径。
所谓「hotspot」是指可提供消费者透过WLAN无线上网的地点，消费者只需自备装WLAN笔记型计算机，或掌上型计算机即可接收到「热点」所发出的高速无线讯号。
无线局域网是指采用无线工作方式，空中接口采用载波侦听多路访问/碰撞避免（CSMA/CA）技术实现共享媒质接入控制的一种局域网技术。
无线局域网只涉及空中接口的物理层和媒质接入控制层，对上层协议透明。
一般工作在2.4GHZ和5.8GHZ频段。
IEEE802.11a
1999年，IEEE802.11a标准制定完成，该标准规定无线局域网工作频段在5.15～5.825GHz，数据传输速率达到54Mbps/72Mbps（Turbo），传输距离控制在10～100米。
802.11a采用正交频分复用（OFDM）的独特扩频技术；可提供25Mbps的无线ATM接口和10Mbps的以太网无线帧结构接口，以及TDD/TDMA的空中接口；支持语音、数据、图像业务；一个扇区可接入多个用户，每个用户可带多个用户终端。
IEEE802.11b
1999年9月IEEE802.11b被正式批准，该标准规定无线局域网工作频段在2.4～2.4835GHz，数据传输速率达到11Mbps。
该标准是对IEEE802.11的一个补充，采用点对点模式和基本模式两种运作模式，在数据传输速率方面可以根据实际情况在11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps的不同速率间自动切换，而且在2Mbps、1Mbps速率时与802.11兼容。
802.11b使用直接序列（DirectSequence）DSSS作为协议。
802.11b和工作在5GHz频率上的802.11a标准不兼容。
由于价格低廉，802.11b产品已经被广泛地投入市场，并在许多实际工作场所运行。
IEEE802.11g
IEEE的802.11g标准是对流行的802.11b（即Wi-Fi标准）的提速（速度从802.11b的11Mb/s提高到54Mb/s）。
802.11g接入点支持802.11b和802.11g客户设备。
同样，采用802.11g网卡的笔记本电脑也能访问现有的802.11b接入点和新的802.11g接入点。
802.11b/11a/11g的对比
802.11
802.11b
802.11a
802.11g
标准发布时间
July1997
Sept1999
Sept1999
June2003
合法频宽
83.5MHz
83.5MHz
325MHz
83.5MHz
频率范围
2.400-2.483GHz
2.400-2.483GHz
5.150-5.350GHz
5.725-5.850GHz
2.400-2.483GHz
非重叠信道
3
3
12
3
物理发送速率
1,2
1,2,5.5,11
6,9,12,18,24,36,48,54
6,9,12,18,24,36,48,54
理论上的最大UDP吞吐量
（1500byte）
1.7Mbps
7.1Mbps
30.9Mbps
30.9Mbps
理论上的TCP/IP吞吐量
（1500byte）
1.6Mbps
5.9Mbps
24.4Mbps
24.4Mbps
最大数据率
11Mbps
54Mbps
54Mbps
调制技术
DSSS/CCK
OFDM
OFDM
覆盖范围
较大（80-100m）
较小（30m）
较大（80-100m）
抗干扰性
较弱
强
较强
费用
较低
高（4倍）
较低
WLAN中设备名称解释
AP
AccessPoint
接入点
AC
AccessController
接入控制器
AS
AuthenticationServer
鉴权服务器
STA
Station
无线局域网终端
SSID
ServiceSetIdentification
服务集标识
CMNET
ChinaMobileNetwork
中国移动互联网
SNMP
SimpleNetworkManagementProtocol
简单网络管理协议
WAPI
WLANAuthenticationandPrivacyInfrastructure
无线局域网络鉴别与保密基础构架
WLAN
WirelessLocalAreaNetwork
无线局域网
WLAN（无线局域网）一般由客户终端通过无线网卡接入AP，由AP接入访问控制器AC，再由AC分别接入AAA服务器和Internet。
AC实现的功能为管理AP、对客户终端实现接入控制、采集计费信息。
WLAN网络图
IEEE802.11的其它标准系列
●802.11e，对服务等级（QualityofService,QS）的支持。
●802.11f，基站的互连性（Interoperability），支持IAPP（inter-accesspointprotocol）协定，确保用户端在不同接入点间的漫游，切换。
●802.11i，安全和鉴权（Authentification）标准，认证方案是基于802.1x和扩展认证协议（EAP）的，加密算法为高级加密标准（AES）。
动态协商认证和加密算法。
●802.11s：
支持MESH网状网络的协议。
●802.11n，导入多重输入输出（MIMO）技术，基本上是802.11a的延伸版。
WLAN2.4GHz（2.4GHz-2.4835GHz）频段的划分；
2.4GHz频段可用带宽为83.5MHz，划分为13个信道，每个信道带宽为5MHz，每个用户占用的带宽为22MHz。
在实际建网进行频率规划时，相邻小区应尽量使用互不交迭的信道以减小干扰，一般选用1、6、11号频点。
频段的受权：
ISM（IndustrialScientificMedical）频段：
2400～2483.5MHz，专用于工业、科学和医药领域.该频段是依据美国联邦通讯委员会（FCC）所定义出来，属于FreeLicense，并没有所谓使用授权的限制。
WLAN产品对人体辐射是安全的
●很多的研究已经证明，WLAN产品可以在家庭及商业中使用，对人体来说是安全。
●典型的WLAN产品输出功率为100mw（AP），对于网卡来说，通常只有10mw至50mw。
●相比较来说，手机的发射功率在通话时可以超过1W，而无线对讲机甚至可以达到5W!
●政府有相关的法令对发射功率进行严格的限制。
二、公众区WLAN热点选点和覆盖原则
2.1在选择公众区WLAN热点的时候，应遵循以下原则：
-布线不方便且有上网需求的场所；
-有较强辐射力、影响力的场所；
-商务人员或记者等流量大的场所；
-拥有笔记本电脑等移动终端的人士经常出入的场所；
-网络的建设应以满足业务覆盖需求和热点需求为原则；
-公众无线局域网的建设以业务需求、经济效益为导向，并以一定的前瞻性地选择热点，原则上不进行全覆盖建设。
2.2WLAN的覆盖规划应主要考虑为保证AP无线信号的有效覆盖，对AP天线进行选址与相关配置。
通常有室内独立AP覆盖、综合覆盖和室外独立AP覆盖几种不同的方法，规划人员可根据覆盖场点的实际情况进行选择。
2.3分布式覆盖适用于有多系统综合覆盖或建筑面积比较大、用户分布比较广的场合,如大型办公楼、商务楼、酒店、宾馆、机场、会展中心等，不适用于有非常高容量需求的场点。
2.4独立AP布点覆盖适用于建筑结构较简单、面积相对较小、用户相对集中的场合及对容量需求较大的区域，如会议室、酒吧、休闲中心等。
2.5室外AP布点覆盖适用于对室外公共场所开阔地带（如广场、社区）、低浅楼群（如延街的商铺、砖混多层楼宇）和较难进行室内施工的热点（如一些中小型宾馆、酒店等）。
2.6对于有多个WLAN网络存在的区域，AP的布放应尽量避免频率的干扰，后布放的AP可以通过扫频的方法检测原有AP的频率再进行频率设计。
2.7一般情况下AP的发射功率可设置允许的最大值120dBm，在用户数较多，AP数量较多的区域，可以通过降低发射功率来减少覆盖范围，以达到减少同频干扰的目的。
2.8覆盖方案设计中选择AP时，应综合考虑所需成本、系统整体成本、维护成本、系统间干扰等因素。
三、设计工勘
在无线局域网部署前，我们并不能明确地知道设备的部署数量和安装方式。
只有在对覆盖地点进行勘测和指标计算后，才能确定出AP、天线及其他器件的型号和数量。
同时通过勘测和指标计算，才能确定AP布放的位置、天线的方位角等工程设计参数，作为工程安装的指导资料。
设计中应为长时间使用WLAN网络的用户考虑交流供电，无线上网卡的功耗一般为200mA×5V左右，需在适当的地方安装220V交流电源插座，方便对便携式手提电脑供电。
1、设计理论
设计基础数据:
●用户速率带宽：
500Kbps/户；
●无线在覆盖区内：
80％；
●无线网可用频率：
24000～24835MHz，对应频道序号为0～12共计13个频点；
●每个用户的实际频率间隔：
22MHz。
无线覆盖指标
●用户住宅室内≥80％
●小区室外≥90％（AP辐射的方向，300米视距）
●室内容许最大覆盖距离为35~100米
●室外容许最大距离100~400米
2、查勘现场了解的事项
1）、了解运营商要求覆盖建筑物的数量，楼层的高度，覆盖的边界。
2）、了解如下的干扰源，设置AP时尽量避开干扰源:
●微波炉
●蓝牙设备
●医疗或科学设备
●高压线
●2.4GHz无绳电话
3）、了解运营商要求的室内的覆盖率，一般考虑80％，用户可以享用的最大带宽，通用的集线比。
4）、勘测AP放置的位置有无其它的AP设备，发射功率多少，有无其它干扰频率。
5）、现场架式AP设备，对要覆盖的区域进行测试，保证室内和室外的满足覆盖范围指标。
6）、对机房的情况记录，比如上连接口，电源电压，以太网固定位置等
7）、估算以太网线的长度，固定位置，要远离楼顶接地网。
8）、室外AP安装的位置需要有接地线。
在雷雨较多的地区，要安装避雷器和以太网避雷器。
3、AP/天线位置的选址
为了获得最好的性能，安装AP时应注意：
●确定AP的输出功率
●信号源的布放位置对信号覆盖的效果起很大作用，应根据周边的实际建筑、隔断情况，合理放置，使其有利于信号覆盖且使得相互间干扰最轻。
●当确定为独立AP布点覆盖时的AP布放位置与综合覆盖时的天线布放位置，宜参考以下几个原则：
-室外与室内空旷区域总体宜以蜂窝状布局，包括水平方向与垂直方向，将信号均匀分布，控制每个AP天线覆盖区域的重叠区域；
-AP天线应布放在高处，以增大网卡接收面积，减少人员走动等环境变化对信号传播的影响，改善AP的接收性能；
-AP/天线方向可调，安装时应确保天线主波束方向正对覆盖目标区域，保证良好的覆盖效果；
-AP/天线安装位置的确定应使信号在目标覆盖区内尽可能少穿透隔断、穿透时与隔断垂直，以减少信号衰减；
-AP天线安装位置需远离电子设备或者必要时对干扰源加以屏蔽，例如微波炉、监视器、电机等。
●在选择AP布放位置时应注意潜在的可能影响无线射频信号传播的障碍物，如金属架、金属屏风等物体。
4、天线的选择
●根据覆盖地形情况选择天线（比如狭长地带的覆盖，可以选择定向天线；开阔地可用全向天线）
●根据室内装修特点选择天线（比如办公室、宾馆、会议室可选隐蔽性好的天线）
●根据信号情况选择天线（为取得较好的覆盖效果，可采用大增益天线）
●根据干扰性情况来选择天线（在用户密集环境下，AP也要密集排列，为避免干扰，保证用户量，可选低增益天线；或是在几路干扰的情况下采用定向天线减少干扰）
●天线分为2.4GHz频段和5.8GHz频段，类型有全向天线、扇区天线（水平波瓣30°、60°、90°、120°），定向天线、吸顶天线等。
●确定天线的接地：
一般选择与建筑物的避雷带相连接（建议先测试已有避雷带的电阻是否满足要求）
四、工程勘察的过程
1、前期的准备工作
●WLAN工程设计人员在接到网规任务书后，首先应仔细阅读相关的WLAN工程规范，制定网规实施计划，就网络勘测条件和网络勘测计划与需求方共同协商，明确以下信息：
●确定覆盖区域，并明确覆盖要求
●熟悉覆盖区域的平面图
●了解现网组网情况
2、甲方需提供以下保障：
●确定覆盖区域，并明确覆盖要求
●直接提供覆盖区域的平面图
●提供设备可能的安装位置
●提供现网组网情况
●负责协调现场情况
●协调覆盖区域的物业管理人员随同勘测，并对设备的安装位置、供电方式等作出明确的答复
3、工程查勘需要现场确定以下内容：
●覆盖区域平面情况，包括覆盖区域的大小、平面图
●覆盖区域障碍物的分布情况，以分析对信号的阻挡
●需要接入的用户数量和带宽要求
●设备可以安装的位置
●现网有线网组网情况，出口资源等
室内覆盖勘测设计
●室内覆盖规划原则
●室内信号损耗及传播模型
●室内覆盖类型划分
●典型室内覆盖应用
设计原则：
●WLAN室内规划一般只考虑在同一楼层区域内通过WLAN方式接入该区域的数据用户，楼内不同楼层应该分别考虑进行覆盖规划。
●在规划WLAN网络时，首先应该考虑的是AP与无线终端之间无线信号的有效交互，其次是接入用户的有效带宽。
室内覆盖的预算分析
PL=32.24+20lgD+20lgf+Lw;
式中PL表示空间损耗，用dB来显示；D表示收、发天线间距离，以Km为单位；f表示频率，用MHz为单位.
PL（d）[dB]=39.8+20lgd+Lw（d单位m）（2.4GHz频段的衰减）
穿透各物质的损耗情况：
轻墙
5～8
中墙
10
墙重
15~20
超重墙
20~25
玻璃窗（含金属氧化物）
5~8
玻璃窗（不含金属氧化物）
3
天花板（实心）
15~20
天花板（加厚）
20~25
假设AP功率Pt为17.0dBm，笔记本天线增益G为2.1dBi，隔墙衰减15dB，则用户的接收电平：
P=Pt+G-PL16.0-Lw=-35.7-20lgd（d单位m）
距离
用户站接收电平（单位dBm）
10米
-55.7
20米
-61.7
30米
-65.2
50米
-69.7
传播模型
●WLAN信号室内传播时，接收电平估算公式如下：
Pr[dB]=Pt[dB]+Gt[dB]-Pl[dB]+Gr[dB]
→Pr[dB]为接收电平；
→Pt[dB]为最大发射功率；Gt[dB]为发射天线增益；
→Gr[dB]为接收天线增益；Pl[dB]为路径损耗.
空间传播损耗
●电波空间传播损耗来说，2.4G频段的电磁波有近似的路径传播损耗公式为：
PathLoss（dB）=46+10*n*LogD（m）
→其中，D为传播路径，n为衰减因子。
一般写字楼内的办公环境情况下n取值为2.76。
距离（m）
传播损耗（dB）
距离（m）
传播损耗（dB）
10
？
10
73.6
50
？
50
92.9
100
？
100
101.2
PathLoss（dB）=46+10*n*LogD（m）说明：
其中46是根据室内传播模型的不同而变化。
信号穿透损耗估测
●2.4GHz电磁波对于各种建筑材质的穿透损耗的经验值如下：
→隔墙的阻挡（砖墙厚度100-300mm）：
20-40dB；
→楼层的阻挡：
30dB以上；
→木制家具、门和其它木板隔墙的阻挡：
2-15dB；
→厚玻璃（12mm）：
10dB
●在衡量墙壁等对于AP信号的穿透损耗时，需考虑AP信号入射角度
五、实例分析
覆盖类型划分
●WLAN室内覆盖的区域按区域半径分为大于AP覆盖半径区域和小于AP覆盖半径区域。
●WLAN室内覆盖的区域按接入用户的数量分为高密度用户区域、低密度用户区域。
同时接入的终端数量
<30（低密度用户数量）
>30（高密度用户数量）
覆盖区域半径
<60m
家庭、酒吧、咖啡馆、会议室
教室、大开放式办公区
>60m
酒店、综合办公场所、写字楼
礼堂、体育馆
半径小、并发用户少区域的覆盖规划
●此类区域一般半径在60m以下，不存在大的障碍物，而且需要接入的用户也不会太多，可以直接使用一个AP就可全部覆盖。
●此类区域一般有小会议室、酒吧、咖啡馆、居民家庭等。
●对于居民家庭，合理地选择AP布放位置也可兼顾各房间的无线信号覆盖。
半径小、并发用户多区域的覆盖规划
●举例：
某个办公区域大小是25m×40m，有办公座位100个，各座位都配备一台计算机，均采用无线方式上网。
半径大、并发用户少区域的覆盖规划
下面以酒店为例说明：
酒店客房是典型的半径大、用户少、用户分散性区域，且对信号的阻隔较强。
可以采用分布式天馈系统来适用这种区域的覆盖。
采用功分器后，由于分配损耗和馈线损耗，建议一个AP接入天线的数量不超过4个。
为保证信号穿墙后较好覆盖，每个吸顶天线的入功率应不小10dB。
酒店平面布置：
酒店综合区域
常用器件的损耗值
●功率分配器件的作用是将一路输入信号分成多路输出信号，各路输出信号功率相等。
常见的有二功分器、三功分器、四功分器。
●耦合器件的作用也是将一路输入信号分成多路输出，但输出信号不是各路都相等，其中有一路主输出，一个或多个分支端口输出。
1/2”超柔同轴电缆
0.18dB/m
二功分器
3dB
三功分器
4.8dB
四功分器
6dB
耦合器
常见的有5dB、10dB
滤波合路器
0.5dB
问题
估算A点到B点的损耗？
二功分器的损耗是3dB，四功分器的损耗是6dB，1/2”同轴电缆上的损耗是0.18dB/m。
A-B之间的损耗是：
LAB=3+1*0.18+6+10*0.18=10.98（Db）
办公综合区
办公大楼的单点覆盖
办公大楼的交叉覆盖
室外覆盖原则
●在WLAN室外覆盖规划时，首先考虑到的是AP跟无线终端间信号的交互，保证用户可有效的接入网络。
●在进行天线选择时，需尽量考虑到信号分布的均匀，对于重点区域和信号碰撞点，需要考虑调整天线方位角和下倾角。
●天线安装的位置应确保天线主波束方向正对覆盖目标区域，保证良好的覆盖效果。
●相同频点的AP的覆盖方向尽可能错开，避免同频干扰。
●对小区覆盖而言，从室外透过封闭的混凝土墙后的无线信号几乎不可用，因而只能考虑利用从门、窗入射的信号。
●被覆盖的区域应该尽可能靠近AP的天线，被覆盖区域与AP的天线尽可能直视。
●AP在空旷区域的覆盖半径较大，可达300米；
●大体测量出要求覆盖区域的平面尺寸，根据覆盖区域的形状选择全向天线或者定向天线，选择合适的安装位置即可。
室外覆盖方案
●WLAN室外勘测时常用的覆盖方案：
→通过本楼安装高增益、较大水平波束宽度的定向天线进行本楼和对面建筑进行WLAN覆盖；
→通过本楼安装全向天线，对本楼与对面建筑进行WLAN覆盖；
→将天线架在高处并保持一定的下倾角，进行室外空间的覆盖；
→将天线上倾从室外覆盖室内的定向覆盖。
小区应用环境
●生活小区的特点是建筑物排列比较规则。
按楼层高度可以分为：
高层住宅区，8层（24米）以上；多层住宅区，4~8层（12~24米）；别墅区和低矮住宅区，4层（12米）以下。
●另外受气候影响，各地建筑物墙壁的厚度差别较大。
总的来说，南方地区墙壁较薄，一般小于40cm；而北方墙壁较厚，一般大于50cm。
小区覆盖原则
●对于高度超过8层（24米）的楼层，不适合采用室外方式覆盖。
●本楼天线信号经过对楼的反射后，会有部分信号反射回本楼，一般情况下不考虑利用反射信号来覆盖本楼。
●楼间距在30米之内，可考虑在正对的楼层中间安装AP和天线，对楼AP的信号透过门窗可有效地覆盖本楼纵向2个房间（约8米）。
如果楼宇的纵向超过3个房间（12米），需要考虑从楼的两边向本楼进行覆盖。
●对于住户房间结构较复杂，从单面覆盖很难全部覆盖，可考虑从双面覆盖或选择卧室、客厅等重点区域覆盖。
●由于是定向覆盖，AP使用的天线一般选择定向天线。
●天线的最佳安装位置一般是楼层的中间位置。
●如果确实难以找到可以利用的建筑物，则需要考虑利用生活小区内的路灯柱，或另加水泥柱作AP和天线的固定物。
小区覆盖方案一
小区覆盖方案二
小区覆盖典型应用
玲珑湾小区实例讲解：
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