WLAN宽带接入方案设计规划

摘要：通过对网络现状分析得出现网中存在的常见问题，从解决网络问题的角度出发，通过合理的频率规划、链路预算及容量规划构建一张能给用户完美的使用体验的WLAN网络。本文给出了一套完整的WLAN宽带接入方案设计规划，可对实际工程设计提供参考。

关键词：WLAN 宽带接入 设计规范

中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）10-0026-02

1 背景及意义

2008年中国3G牌照正式发放，伴随的是电信业的重组，中国电信业形成了中国电信、中国移动和中国联通三家全业务运营商，电信业进入了全业务竞争时代。随着计算机和通信技术的迅速发展，移动通信与固定通信快速融合，互联网在网络、终端、内容应用上快速融合，这些因素都促进了新业务及新应用的发展。

目前我国大部分地区WLAN无线宽带网络系统还不完善，用户对WLAN感知度还不够高。随着互联网业务需求量不断加大和业务类型的不断增加，需要进一步加强和完善WLAN网络的覆盖、家庭宽带的普及，同时，对一些重点区域的广覆盖，有助于提升网络质量，抓住无线宽带市场中的价值用户，为运营商在无线宽带市场竞争提供有力的支撑。

2 网络现状分析

经过十余年的飞速发展，WLAN技术已经历了三代技术的更迭。第一代WLAN网络主要是采用FAT AP（即“胖”AP），每一台接入点都要单独进行配置，这样组网费时费力且成本较高；第二代WLAN网络引入了无线网关功能，但还是不能集中进行管理和配置；第三代WLAN网络采用无线网络控制器AC和FIT AP（即“瘦"AP）的架构，对WLAN设备的功能做了重新划分，将密集型的无线网络的安全处理功能转移到集中的WLAN网络控制器中实现，同时加入了许多新功能，诸如AP间自适应、无线网管、射频监测、无缝漫游以及服务质量控制，使得WLAN的网络性能、网络管理和安全管理的能力得到大幅提高。虽然近年来WLAN组网方式正飞速发展，但是现网中依然存在着种种问题。

2.1 WLAN频率干扰问题

WLAN在ISM频段的2.4G频段虽然有十四个可用的信道（中国目前放开十三个），由于WLAN使用的是20M频段，因此每个信道实际共占用了五个信道的资源，所以总共只有三个不相干的信道可以同时使用，例如（1、6、11），（2、7、12）组合等。目前在运营商方面多使用的是（1、6、11）的信道组合，三大运营商之间也都使用该信道组合，目的是为了方便今后信道的统一规划。比如同一个热点，若是三个运营商同时部署，那么（1、6、11）的组合就不够使用，出现同频、邻频的问题严重，严重影响了WLAN网络的建设与实际的使用，客户投诉量大，网络维护也十分麻烦。

2.2 过覆盖、弱覆盖问题

对运营商而言，WLAN网络中每个AP覆盖范围是一个连续的，成片的覆盖，他们期望做到蜂窝连续无缝覆盖的目的。因此通常以热点为单位来建设一个WLAN网络，一般的热点包括一栋楼、几个小楼、几层楼，几片连续的空旷场所等，这些都有一个连续覆盖的特性。由于各种原因，部分位置信号因地勘不足、功率过大、设计缺陷、施工不当等问题导致了多个AP覆盖到同一区域；或者有些区域因阻隔、施工不当或设计不当等因素，导致目标区域信号场强低于边缘值（如-75dBm）。怎么解决过覆盖、弱覆盖的问题，同时又保证运营商WLAN网络的建设及覆盖的质量，成为了WLAN组网的一个重中之重的问题。

2.3 容量问题

一个AP所能覆盖的区域里，用户之间是互相竞争使用同一网络信道资源来传输数据的。当用户少时，竞争有限，不过用户多且数据量大时，竞争将会十分激烈，大量的信息将因冲突导致丢失，无线信道的有效带宽也将下降。所以为了保证一定的用户体验，就需要对一个AP能同时支持的用户数进行控制。

2.4 AP维护问题

移动网络一个中级的地市预计AP数量达数万，面对如此巨大的AP数，作为网络建设者和维护者，怎么对AP进行管控成为了一个重要的问题。虽然每个AP都可以通过AC进行集中化管控，但这需要在一切通讯顺畅的三层网络的基础上来进行管理的，并且还要求AC和AP之间没有软件故障。若遇到三层网络有问题，或AP出现故障，那么这对运维者而言是一个不小的考验。

除上述问题以外也有AP覆盖范围较小，多家运营商共址共建等问题有待解决。

3 WLAN网络结构及接入方案设计规划

3.1 WLAN网络结构

WLAN基站宽带接入系统主要由WLAN终端设备（WLAN网络卡）、WLAN接入点设备（AP/BS）、接入控制点（AC）、PORTAL服务器、RADIUS认证服务器、用户认证信息数据库等组成。系统网络结构如（图1）（本图例采用PTN网络接入）所示：

3.2 WLAN宽带接入方案设计规划

通过对现网中发现WLAN网络中存在的问题分析研究，在做WLAN宽带接入方案设计时利用所掌握的WLAN组网知识解决或避免这些网络问题，在此基础上提出WLAN宽带接入方案设计规划。WLAN宽带接入设计规划有以下六个方面组成：

（1）初步调研及勘察：调研及勘察目的是筛选、确定覆盖目标，确保WLAN基站建设的有效性。（2）选择组网方式及覆盖方式：WLAN主要在公共数据业务集中区域提供无线宽带接入技术服务，以目标覆盖区域场景特点，结合WLAN的性能及已有的网络资源，考虑选用以下五种覆盖方式：AP直接覆盖室内、AP直接覆盖室外区域、小型分布系统覆盖、接入室内分布系统、室外AP覆盖室内。（3）进行频率规划：WLAN使用频段（2.4GHz和5.8GHz）是公共的开放的。因此私人、企业和各大运营商都在广泛使用，所以不可避免会出现频率干扰的问题；并且常用的2.4GHz频段互不干扰的子频点只有三个，因此频率的合理规划对于稳定系统性能及提高网络质量起着至关重要的作用。（4）进行链路预算：以上步骤已经确定WLAN的覆盖方式和所使用频率，接下来是根据覆盖区域无线环境进行链路预算。链路预算是指通过计算功率在线路和空间中的损耗，确定发射功率、接收功率，以及进一步估算覆盖范围和所需的AP数量。（5）进行容量规划：链路预算时可对AP数量进行简单估算，然后容量规划主要是从网络设备性能、用户分布情况和目标覆盖区域环境等方面出发，估算出满足用户需求的AP数量。（6）选用设备及最终确定组网设计：通过分析覆盖区域环境、目标人群分布及组网方式等情况，选取适合的设备类型和设备配置。其中需要选择的设备类型有AP、AC等，需要配置的设备有AP、AC等设备的数量及位置等。经以上六个步骤最终能完成此设计方案。

3.3 理论分析及技术规范

3.3.1 WLAN网络设计采用标准

WiFi/WAPI：组网时赢选用支持WiFi/WAPI标准的网络设备。

3.3.2 WLAN网络设计采用工作频率及应用原则

（1）802.11b/g。

WLAN 802.11b/g在ISM频段的2.4G频段，频率范围为2.40-2.4835GHz，带宽共83.5M，被划分成13个子信道，其中互不干扰的信道有3个，每个子信道带宽占22MHz。一般情况下，建议采用1、6、11频点。子信道分配如（图2）所示，信道配置频率如（表1）。

（2）802.11a。WLAN 802.11a工作在5.8GHz频段，频率范围为5.725GHz-5.850GHz，带宽共125MHz，被划分成5个信道，每个信道带宽为20MHz。各个信道之间互不重叠，均可使用。

（3）802.11n。WLAN 802.11n向下兼容802.11g、802.11a，能同时支持2.4GHz和5.8GHz两个频段，两频段的信道数量分别与802.11g和802.11a的信道数量一致。802.11n技术还能支持将相邻的两个20MHz信道捆绑成一个40MHz的信道使用。两个相邻的20MHz信道绑定后，两个信道一为主带宽，另外一个为次带宽，收发数据时既能40MHz的带宽工作，也能单个20MHz带宽工作。

3.3.3 链路预算

（1）室外自由空间传播模型。室外开放空间可以采用自由空间传播模型进行链路运算，自由空间电磁波的传播路径的损耗符合：，其中：自由空间损耗（单位：dB）；d：传输距离（单位：Km）；f：工作频率（单位：GHz）。

（2）室内衰减因子模型。室内环境可选取衰减因子模型作为室内无线传播模型进行链路运算，其表示式为：

，其中：=20lg（4Πd0/λ），一般取=1m，当频率为2.45GHz时，取值为40dB；n：为衰减因子，根据传播环境而定；FAF：为附加衰减因子，指因楼板、隔板、墙壁等阻挡引起的附加损耗。

在应用中2.4GHz设计时一般以不穿透墙或仅穿透一堵墙为宜，5.8GHz多以视距传播为主。

3.3.4 网络容量需求分析

应根据服务对象的特征确定业务模型及网络容量需求。用户数和带宽需求计算可参照以下公式：

总用户数=人数×业务渗透率×市场占有率

并发用户数=总用户数×在线率×并发率

最终的用户规模应在满足规划期需求基础上预留余量。

4 预期目标

通过对本课题的精心研究，希望应用于工程后达到的目标总的来说是能够在给运营商带来良好的收益的同时也能给用户完美的使用体验。在技术上的预期目标如下：

通过对覆盖点的测试，合理选择站点、控制AP覆盖范围及调整信道等方法尽量去避免干扰、减少干扰；在勘测设计阶段，在已经给定的覆盖标准前提下，应根据覆盖范围的需求，规划出一个合理的WLAN覆盖方案，避免有过覆盖、弱覆盖的区域出现；容量问题是网络规划阶段的重点任务之一。网络规划阶段需要根据实际的需求选择合适的部署热点，并对热点的优先级及重要性等进行分级。对每个热点都必须有一个比较合理的分析及规划，通过分析做到在权衡一个实际的用户容量的同时，又不影响用户的使用体验。