无线局域网络AP室内覆盖规划指导书.docx
《无线局域网络AP室内覆盖规划指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无线局域网络AP室内覆盖规划指导书.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
无线局域网络AP室内覆盖规划指导书
无线局域网络AP室内覆盖规划指导书
目录
第1章概述1
1.1WLAN无线侧主要设备1
1.2WLAN用户端基本工作方式1
第2章大功率AP产品介绍2
第3章AP覆盖规划3
3.1WLAN工程设计计算3
3.1.1WLAN室内传播模型3
3.1.2AP信号链路损耗计算4
3.2AP信号穿透损耗4
3.3AP室内覆盖规划方案5
3.3.1共GSM/DCS室内分布系统覆盖方案5
3.3.2独立AP布点覆盖方案7
3.3.3交叉补点覆盖方案9
第4章AP频率规划10
4.1AP工作频段10
4.2频道复用10
4.3典型环境规划实例11
4.3.1独立AP布点规划示例11
4.3.2共用GSM/DCS室内分布系统规划示例12
4.3.3交叉补点规划示例16
附录：
常用器件的关键技术指标19
关键词：
WLANAP室内覆盖Devasirvatham模型衰减因子模型AP覆盖范围共用分布系统独立AP布点交叉补点覆盖
摘要：
本文主要介绍使用大功率AP进行WLAN室内覆盖的网络规划方法。
主要包括共GSM/DCS分布式天线系统覆盖、独立AP布点覆盖和交叉补点覆盖三种方案。
分别介绍其实现方法及网络组成，并对方案实施中可能存在的问题和各方案适用环境进行描述，最后列举了一些典型环境的规划案例，供WLAN室内覆盖工程规划时参考。
附录列表介绍分布系统所需器件的技术指标。
缩略语清单：
缩略语清单
WLAN
Wirelesslocalareanetwork无线局域网
AP
Accesspoint无线接入点
ISM频段
IndustrialScientificMedical工业科学医药专用频段
第1章概述
WLAN（WirelessLocalAreaNetwork无线局域网）属于一种短距离无线通信技术，它是以无线AP信号为传输媒介构成的计算机局域网络，通过无线射频技术在空中传输数据、话音和视频信号。
无线局域网可以在一些特殊的应用环境中弥补依靠铜缆或光缆构成的有线局域网的不足，实现网络的延伸，使个人计算机能够迅速、方便地解决以有线方式不易实现的网络连通问题。
1.1WLAN无线侧主要设备
最基本的WLAN无线侧设备包括AP、无线终端、WirelessBridge等几类。
AP（AccessPoint无线接入点），AP相当于基站，AP的主要作用是将无线网络接入以太网，其次要将各无线网络客户端连接到一起，相当于以太网的集线器，使装有无线网卡的PC可以通过AP共享有线局域网络甚至广域网络的资源，一个AP能够在几十至上百米的范围内连接多个无线用户。
WirelessLANCard（无线网卡），一般有PCMCIA、ISA、PCI等几种，主要有用于便携机的PCMCIA无线网卡，和用于台式机的USB无线终端安装到PC上，相当于无线MODEM。
WirelessBridge（无线桥接器），主要是用来进行长距离传输（如两栋大楼间连接）时使用，由AP和高增益定向天线组成。
无线局域网AP天线可选择定向型（Uni-direction）和全向型（Omni-direction）两种。
1.2WLAN用户端基本工作方式
无线局域网的用户端有两种基本的工作方式：
一种为Infrastructure（构架）模式，接入无线局域网的PC机通过AP接入以太网或通过AP彼此共享网络资源；另一种为对等模式，使用PeertoPeer（对等网络）操作系统，构成一个Adhoc（简易网络），使多个安装了IEEE802.11b标准产品的PC机相互连接，无需通过AP，共享资源。
第2章大功率AP产品介绍
规格项目
规格说明
网络标准
IEEE802.11b
扩频技术
DSSS（DirectSequenceSpreadSpectrum）
数据速率
1、2、5.5、11Mbps
调制技术
BPSK（用于1Mbps）
QPSK（用于2Mbps）
CCK（用于5.5Mbps和11Mbps）
频带范围
ISM频带：
2400～2483.5MHz
信道数
13个非重叠信道（欧洲和中国）
11个非重叠信道（美国）
无线口输出功率
250mW～500mW可调节（大功率模式）
20mW～60mW可调节（小功率模式）
覆盖范围
于室内，覆盖范围大于30米；
开放空间内，覆盖范围大于150米；
于室外，开阔环境下，可覆盖600米；半开阔环境下，可覆盖300米。
接收灵敏度
-88dBm（11Mbps数据率时）
-91dBm（5.5Mbps数据率时）
-93dBm（2Mbps数据率时）
-96dBm（1Mbps数据率时）
第3章AP覆盖规划
3.1WLAN工程设计计算
3.1.1WLAN室内传播模型
无线局域网室内覆盖主要特点是：
覆盖范围较小，环境变动较大。
一般情况下我们选取以下两种适用于WLAN的模型进行分析。
由于室内无线环境千差万别，在规划中需根据实际情况选择参考模型与模型系数。
●Devasirvatham模型
Devasirvatham模型又称线性路径衰减模型，公式如下：
Pl（d,f）[dB]为室内路径损耗＝
（a=0.47）
其中，
为自由空间损耗＝
d：
为传播路径；f：
为电波频率；a：
模型系数
●衰减因子模型
就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。
对不同的无线环境，衰减因子n的取值有所不同，在自由空间中，路径衰减与距离的平方成正比，即衰减因子为2。
在建筑物内，距离对路径损耗的影响将明显大于自由空间。
一般来说，对于全开放环境下n的取值为2.0～2.5；对于半开放环境下n的取值为2.5～3.0；对于较封闭环境下n的取值为3.0～3.5。
典型路径传播损耗理论计算值如下表：
距离（米）
传播损耗（n=2.5）
传播损耗（n=3.0）
传播损耗（n=3.5）
10m
63.47dB
66.97dB
70.46dB
50m
80.95dB
87.94dB
94.93dB
100m
88.47dB
96.97dB
105.46dB
3.1.2AP信号链路损耗计算
根据模型，室内路径损耗等于自由空间损耗加上附加损耗因子，且随距离成指数增长。
接收电平估算公式如下：
其中：
Pr[dB]为最小接收电平，即为AP在不同传输速率下的接收灵敏度；
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；
我们可以对AP信号极限传播距离作如下理论计算：
假设天线发射和接收增益为零，AP发射功率为16.2dBm时，理论室内传播最大距离如表中所示：
速率（Mbps）
灵敏度（dBm）
室内最大传播距离（m）
Devasirvatham模型
衰减因子模型
11
-88
53
48.9
5.5
-91
60
63.1
2
-93
64
72.4
1
-96
69
94.8
3.2AP信号穿透损耗
现阶段可提供的2.4G电磁波对于各种建筑材质的穿透损耗的经验值如下：
1.隔墙的阻挡（砖墙厚度100-300mm）：
20-40dB；
2.楼层的阻挡：
30dB以上；
3.木制家具、门和其它木板隔墙阻挡2-15dB；
4.厚玻璃（12mm）：
10dB（2450MHz）
另外，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。
一面0.5米厚的墙壁，当AP信号和覆盖区域之间直线连接呈45度角入射时，相当于1米厚的墙壁；在2度角时相当于超过14米厚的墙壁。
所以要获取更好的接受效果应尽量使AP信号能够垂直的穿过（90度角）墙壁或天花板。
3.3AP室内覆盖规划方案
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，以及用户可有效的接入网络。
因此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，有几种不同的室内覆盖方案，可供规划人员跟据现场实际情况进行选择参考。
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：
1、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。
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；
3、考察覆盖区域建筑物的构成，对信号的阻挡情况；
4、信号的接入位置与方式；
5、考察设备可以安装的位置。
经过现场环境勘查后，可根据实际情况选择几种不同的规划方案。
下面章节中我们进行分别介绍。
3.3.1共GSM/DCS室内分布系统覆盖方案
方案适用范围和使用要求
适用范围：
进行中大规模的室内覆盖，系统结构较复杂。
主要用于中等面积的盲区覆盖或重要的公用场所，满足如宾馆、酒店、机场、会议中心等地区的覆盖要求，但不适合有较高容量需求的网络。
使用要求：
该系统为室内覆盖系统，要求设备安装在室内运行。
方案原理简介及结构图
图1简单同轴分布式天线系统原理图
来自不同系统基站的下行信号，经过多通道滤波合路器合路，然后通过低损耗电缆、耦合器、功分器等到达终端天线进行室内覆盖，根据每层所需终端天线的数量，选用不同耦合度的耦合器来确定功率分配，形成一定区域的覆盖，对于狭长形状（如地铁、隧道），也可以使用泄露电缆替代室内小天线进行覆盖。
由于GSM、DCS、WLAN的工作频段差异较大，发射功率和接收灵敏度不同，电缆损耗差异，因此每个系统的覆盖能力和范围差异较大。
系统设计要求及硬件改造
（一）利用原有室内分布系统承载WLAN业务时，对原有系统的设计要求及需要的相关改动如下：
1.确定原有室内分布系统规模，估算出每个接入节点之间的馈线/分配损耗；
2.了解原有功率分配器/定向耦合器的工作频带，保证其在WLAN频段的可用性。
若器件工作频段不包括WLAN2.4G频段，则需要更换；
3.了解原有终端天线的工作频带，保证其在WLAN频段的可用性，原则上天线在WLAN频段的VSWR不能大于2.5:
1，超过该指标时，建议更换；
4.WLAN系统接入时，必须使用滤波合路器，使原有和新接入系统损耗最小，根据需要选择滤波合路器的类型（GSM/WLAN；GSM_DCS/WLAN等）；只要滤波合路器指标合适，GSM/DCS/WCDMA与WLAN之间的干扰可以有效控制；
5.原有室内分布系统的天线分布位置大多数没有考虑WLAN的覆盖能力/范围要求，因此对于不符合WLAN覆盖要求的天线应当适当移动或通过改变功率分配器增加1-2个终端天线，这样对原有覆盖影响很小，但可以有效改善WLAN信号覆盖；
6.明确原有室内覆盖系统为何种信号源接入设备，由于直放站和基站的发射带外信号质量有差异，在接入WLAN时，滤波合路器的端口隔离指标有较大差别，前者80dB，后者只需50dB；
（二）利用原有GSM室内分布承载WLAN业务时，对AP设备的要求或做相应改动如下：
1.由于AP接入点到达终端天线的功率损耗较大，要求AP有较高的发射功率（如25-27dBm），较高的接收灵敏度（如－91dBm）。
2.AP需要支持远端管理功能。
3.AP需要支持远端供电功能。
工程设计经验
1.一般情况下，如果天线口辐射功率为10dBmW，使用2dBi全向室内小天线，则每离天线30米范围内，在空旷的会议中心、没有砖隔墙情况下，覆盖电平可以达到－75dBm/WLAN；
2.对于酒店客房密集隔墙结构，如果天线口辐射功率为10dBmW，使用2dBi全向室内小天线，则每离天线8-10米范围内，客房内信号可以达到－70～－85dBm。
一般来说，信号到达客房门距离应控制在4m以内；
3.在进行能量分配时，尽量使信号分布均匀；
4.在设计中，从基站到每个天线的路径中尽量避免出现两个以上功分器件（或耦合器），以保证上行信号的有效接入。
5.此方案的运用适合中大型酒店大厅、机场、容量要求不高的会议中心等场所的室内覆盖。
通过利用原GSM/DCS室内分布系统，对不符合频段和隔离等要求的硬件进行更换（分布系统中各器件的指标要求可详见本文附录）。
对不满足WLAN网络良好覆盖的小天线布点进行调整，以达到AP信号良好覆盖的效果。
对类似酒店大厅等于较开阔空间，适于采用此方案进行覆盖，可在保证覆盖和容量需求的情况下，降低AP资源投入，并有效避免AP频率干扰。
3.3.2独立AP布点覆盖方案
方案适用范围和使用要求
适用范围：
适合于尚无室内分布系统的中小规模室内覆盖、小面积盲点覆盖或重要的公用场所的覆盖及容量需求，如宾馆、酒店、会议中心等地区。
系统结构简单，由独立AP布点覆盖。
使用要求：
室内覆盖方案，适用于室内设备的设计安装。
方案描述
一般来说，普通办公环境，要求中等密度连续覆盖时；或用户只对若干单个房间实现热点覆盖的情况下，AP的规划较为简单。
比如，酒店的公共休息区，小酒吧，咖啡厅，会议室，西餐厅等区域，通常面积都不大（小于100平方米），每个场所放一个AP即可满足覆盖需求。
对于大面积区域稍复杂的应用环境，且用户对传输速率和信号质量要求较高时，建设WLAN时需要对AP的架设位置、AP采用频点、AP隔离距离等进行专门的规划。
此类地区的WLAN规划，首先，需综合考虑覆盖和容量两方面的因素，在了解用户覆盖范围和覆盖密度需求的基础上，确定该网络所需AP数量及其摆放位置；然后，再根据各AP的摆放位置，参考一定原则来确定各AP应设定占用的频点。
从覆盖角度而言，需考虑现场的无线传播环境、空间面积、平面分布、建筑材料来确定单个AP在该空间内可能的覆盖范围。
从容量角度而言，要收集预计该空间内客户端可能的用户数量与密度，应注意用户对数据速率的要求、同时联机数量等种种因素，这些因素都会影响到联机的质量和速率，故依实际环境的不同，规划方案也会有较大差异。
由独立AP布点覆盖。
在选择AP摆放位置的时候，需遵循以下几个原则：
1.如果在一个大厅里只安装一个AP，则尽量把AP安放在大厅的中央位置，而且最好是放置于大厅天花板上；如果同一空间安装两个AP，则可以放在两个对角上。
2.保持信号穿过墙壁和天花板的数量最小。
2.4G信号能够穿透墙壁和天花板，然而，每一面墙壁和天花板都将使AP信号的覆盖范围减少1到30米。
应放置AP与计算机于合适的位置，使墙壁和天花板阻碍信号的路径最短，损耗最小。
3.考虑AP和覆盖区域之间直线连接。
注意AP的放置位置，要尽量使信号能够垂直的穿过（90度角）墙壁或天花板。
4.不同的建筑材料产生不同的传输效果。
由金属的框架或门构成的建筑物会使WLAN无线信号的传输距离变小。
放置AP的位置应使信号通过干燥的墙壁或敞开的门，避免放置在使信号必须通过金属材料的位置。
5.AP天线方向可调，安装AP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。
6.AP安装位置需远离电子设备（起码1~2米），例如微波炉、监视器、电机等。
3.3.3交叉补点覆盖方案
方案适用范围和使用要求
适用范围：
进行中大规模的室内覆盖，系统结构设计较复杂，工程改造量相对较小，采用WLAN信号源接入室内分布系统，辅以独立AP布点覆盖少数盲点，最终达到无缝覆盖的良好效果。
既可满足公用场所开阔地带，如大厅、机场的覆盖需求，又可兼顾如宾馆、酒店、会议中心等存在中度容量需求。
使用要求：
室内覆盖方案，适用于室内设备的设计安装。
方案描述
整体上采用AP信号源接入原有室内分布系统，对将出现的盲点热点采取独立AP覆盖方案加以辅助，通过这样做，在室内分布系统硬件基本可满足接入AP信号源的情况下，尽量减少了工程改造量，而通过适当增加单个AP，在空间内适度的交叠覆盖，满足区域内覆盖需求，同时可缓解热点地区的容量需求。
系统设计要求及硬件改造
AP信号源接入分布系统，设计要求及硬件改造要求与共GSM/DCS分布式天线系统覆盖方案基本相同。
需注明的是，当原有GSM室内系统的天线分布位置不满足WLAN的覆盖能力/范围要求时，可不考虑对天线做移动或通过改变功率分配器增加终端天线，而是采用独立AP规划方法，对少量热点进行覆盖补盲。
交叉布点覆盖规划方案，当利用原有室内分布系统进行WLAN覆盖时，对于工程改造量较大、天线位置改动多、功分负载匹配难度大的情况，可适当采用独立AP覆盖盲点、热点，辅助原室内分布系统，在空间内交叠覆盖达到良好效果。
此方案具有规划较灵活的特点，设计前首先预评估工程改造量和覆盖将达效果，综合考虑下，制订出较理想的工程方案。
第4章AP频率规划
4.1AP工作频段
WLAN收发信机采用ISM频段。
ISM频段专用于工业、科学和医药领域，频率范围：
2400～2484MHZ。
通信带宽84MHZ。
载频间隔为5MHz。
共14个频点，序号（ARFCN）为1～14，频率与序号（n）的关系为：
f1（n）＝2412＋（n－1）×5MHz。
由于AP采用的直接序列扩频方式。
AP发射频率的间隔也决定了数据传输的最高速率，在保证最高传输速率为11Mbps时，对可用频点间间隔要求就较高。
所以一般情况下，推荐使用1、6、11频点进行复用。
图2ISM频段频点间隔
4.2频道复用
和移动电话通信网一样，为了扩大覆盖范围和提高频谱利用率，WLAN也必然需要引入蜂窝结构。
图3AP频率复用方式
一般来说，规划AP频点时，需尽量将两个相邻AP设定在相隔频道上。
当AP呈规则分布时，可参考如上图中的频率复用模式。
WLAN是干扰受限系统，相邻两AP所采用的频点影响着连接信号质量（LinkQuality）。
随着距离的增加，信号质量和强度会变差和减弱。
接收的信号质量与传输速度并无绝对关系，但信号质量越差，表示受干扰而导致联机中断的机率增加，若中断次数增多，则传输速率会降低。
在理论上，用2Mbps的DQPSK（差分二进制相移键控）调制或11Mbps的CCK（CorporateControlKey共同键控）调制方式下，单个Packet长1024bytes，FER小于8%的条件下，要求相邻频点的隔离度>=35dB。
4.3典型环境规划实例
4.3.1独立AP布点规划示例
环境描述与现场工程条件：
如下图所示为某酒店某层平面示意图，其中有覆盖需求的地区有：
酒廊、多功能厅（含接待室）、西餐厅、民族苑、宴会厅及两个重要的会议室包厢。
现场室内分布系统工作频段未包括WLAN工作频段，且室内小天线分布点较少，工程改造量较大；加之各房间墙壁建筑材料的穿透损耗相当大，综合衡量各方面因素，最终采用的是独立AP覆盖方案。
其中，酒廊、西餐厅等分散空间，用户容量需求不大，各放置一个AP即可满足覆盖与容量的要求。
多功能厅经常举行会议，座位容量达80座。
为保证较多用户同时接入网络的数据速率，放置2AP。
另外，调整厅内AP摆放位置，可兼顾多功能厅隔壁有一小接待厅内的信号覆盖；宴会厅隔壁两重要会议室，建筑材料采用隔音吸波材质，对AP信号会产生相当大的屏蔽，并且综合考虑室内用户数量，在两会议室各放置1AP。
图4某酒店独立AP覆盖平面示意图
4.3.2共用GSM/DCS室内分布系统规划示例
环境描述：
丽苑酒店共19层，每层层高大概4米，使用分布式天线系统覆盖整楼。
其中4-14层为客房，每层18个房间左右，各房间用砖墙相隔；15层以上为大小型会议室、夜总会等，均属开阔或较开阔环境。
分布式系统结构：
图5某酒店室内分布系统结构
A、酒店典型客房覆盖情况
图6典型客房覆盖规划示意图
对于该酒店客房覆盖，AP信号进入房间主要通过门，如图所示。
当时根据现场环境设计如下建设方案：
天线A不动，若需要覆盖18#房间，天线B需要移动到B'；增加天线C，D，需要更换功分器，增加电缆，基本可以全部覆盖（房间内不同点的上网速率有较大差异）。
B、酒店环形结构房间覆盖
图7酒店环形结构覆盖规划示意图
该酒店环形客房覆盖，通过对天线分布做如图所示的位置调整，可以有效覆盖一层约550－650平方米房间。
C、酒店典型环境会议中心覆盖
图8典型会议中心覆盖规划示意图
在此类会议中心典型环境下，尽管有不少隔间，但这些隔间的门都基本正对天线，因此对AP信号衰减较小，通常AP信号在这些房间均能达到大于-70～-80dBm。
一般来说，对于空旷的茶座休闲中心、木板隔墙的多功能会议房间，及会议中心等类似空间，27dBm功率输出的AP可以支持3层，每层面积约900平方米；如果隔间较多，可增加一个天线，用于增强隔间会议室的覆盖。
4.3.3交叉补点规划示例
图9典型办公环境
如上图所示是一典型办公环境，面积36m×36m，基本上属于半开放空间。
办公区域部分由玻璃墙阻隔。
另有会议室、演示厅、休息室、隔离办公室等覆盖目标地区。
由休息室至办公区入口处，两堵水泥墙。
其它区域用木板墙做隔离。
方案1：
AP信号源接入室内分布系统
在集中办公区内，如图中所示位置有一室内小天线。
天线口AP信号发射功率可达10mw，小天线增益2dBi。
对主要办公区域进行覆盖，覆盖效果如下图所示红色虚线勾勒。
对A~H各测试点进行接入测试，E、F两处无法接入（水泥墙侧），大堂休息室无法覆盖。
图10室内分布天线覆盖效果示意图
方案2：
交叉补点覆盖
当容量需求较高并要求该楼层办公区域的全面覆盖时，在如图所示位置放置AP两台，每个AP的覆盖范围见图中相应颜色虚线的勾勒。
此方案采用交叉布点覆盖，使用两AP辅助室内分布系统ANT1，实现了整个空间交叠覆盖，并同时满足了办公区域较多用户数目的容量需求。
对同一空间中的多个AP信号需合理设置频点，本案例中的三个AP信号分别采用相隔25M的1、6、11频点，满足了频点隔离度要求，保证空间内的信号质量。
图11补点覆盖效果示意图
附录：
常用器件的关键技术指标
不同厂家的设备要求通道隔离度不同，以下为设备的要求。
滤波器合路器的技术指标：
合路方式
GSM、DCS/WLAN2合1
GSM/DCS/WLAN3合1
通道间隔离度
50dB（min）〔若其它厂家直放站接入，则需要80dB〕
插入损耗
0.5dB（max）〔－10℃～＋45℃〕
端口驻波
1.3：
1（max）
功率容量
20W（每个通道）
接头形式
N-Female
等功率分配器技术指标：
（表中的插入损耗包括分配损耗）
描述
1分2
1分3
1分4
工作频段
880-2500MHz
功率分配比
1:
1
1:
1:
1
1:
1:
1:
1
插入损耗
3.4dB
5.1dB
6.4dB
端口输入驻波
1.5:
1
接头形式
N_Female
功率耦合器技术指标：
（小规模室内覆盖系统工程中主要选用以下三种不同耦合度的耦合器）
描述
7dB耦合器
10dB耦合器
15dB耦合器
工作频段
880-2500MHz
耦合度
7dB
10dB
15dB
插入损耗
1.2dB
0.5dB
0.3dB
端口驻波
1.5
接头形式
N_Female
室内天线技术指标
宽频带全向天线
宽频带定向天线
工作频段
880-2500MHz
880-2500MHz
增益
1-4dB
升级会员 