NOD洲IEIETEHAOO聽E0A防EeaturesWLAN網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計李軍北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院博士研究生陳虎諾基亞北京有限公司網(wǎng)絡(luò)部業(yè)務(wù)經(jīng)理◎摘"要”與有線局域網(wǎng)相比,WLAN的技術(shù)優(yōu)勢是可以在熱點地區(qū)為用戶提供無線寬帶業(yè)務(wù)。在WLAN網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計方面值得探討和研究的問題很多,這里主要針對WLAN的類型選擇、無線組網(wǎng)、覆蓋設(shè)計、容量設(shè)計頻率規(guī)劃、查勘測試等方面進行論述。◎關(guān)鍵調(diào)一無線局域網(wǎng),接入點,網(wǎng)絡(luò)設(shè)計,優(yōu)化設(shè)計,組網(wǎng)方案，頻率規(guī)劃Abstract: Compared with LAN, WLAN owns obvious technical advantages such as providing wireles broadband set-.vice in cental areas. Many isues in WLAN network optimization design are worth studying and researching. This paperdiscuses and amalyses WLAN slection, wireles networking, covernge desin, capacity desig, frequency planning, andnetwork testing in detail.無線局域網(wǎng)(WLAN)是近年來計算機網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它采用無線傳送方式支持計算機之間的通信，為移動或半移動的用戶提供無線寬帶接入服務(wù)。在大多數(shù)運營商的市場運作中，一般將WLAN部署在局部熱點地區(qū),為移動高端用戶提供高速數(shù)據(jù)的無線接入,滿足移動辦公、信息搜索、比網(wǎng)娛樂等需求。與傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)相比，WLAN具有安裝便捷、移動性好、使用靈活、傳輸速率高、經(jīng)濟節(jié)約等技術(shù)優(yōu)勢。與此同時，如何優(yōu)化設(shè)計WLAN網(wǎng)絡(luò)為業(yè)界提出了新的課題。本文主要針對WLAN的類型選擇、無線組網(wǎng)、覆蓋區(qū)域設(shè)計、容量設(shè)計、頻率規(guī)劃、查勘測試等方面進行詳細論述。-.合理選擇WLAN類型WLAN無線網(wǎng)絡(luò)包括無線網(wǎng)卡和接人點(AP)兩部分。接入點作為橋接的無線基站,一方面通過無線傳輸媒質(zhì)連接無線網(wǎng)卡,另一方面連接有線局域網(wǎng),無線終端通過接人點與有線局域網(wǎng)相連。WLAN發(fā)送和接收信息可以采用紅外系統(tǒng)或射頻系統(tǒng)?；谏漕l方式的WLAN利用無線電波作為傳輸媒質(zhì),因具有傳輸距離遠、可穿透非金屬物體、適合室內(nèi)外傳播等優(yōu)點而被大量采用?；诩t外方式的WLAN由于受到紅外線特性的限制,只能用于室內(nèi)短距離傳播,且傳輸速率較低,僅能應(yīng)用在傳輸敏感數(shù)據(jù)的特殊場合,實際應(yīng)用很少。射頻方式的WLAN主要通過跳頻擴頻(HSS)和直接序列擴頻(SSS)兩種方式對無線信號進行擴展,兩者之間最重要的區(qū)別在于傳輸帶寬不同:前者的使用帶寬僅為1MHz,最高傳輸速率僅能達到3 Mbiv/s;后者則可在22 MHz的頻率上實現(xiàn)5.5 Mbi/s和11 Mbiv5<(EEE 802.1 Ib標準)的高速數(shù)據(jù)傳輸。在大多數(shù)WLAN的設(shè)計中,最理想的選擇是采用射步中國煤化工廣展方式。二. WLAN組網(wǎng)方案YHCNMHG規(guī)劃WLAN的關(guān)鍵在于無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，它直接關(guān)系到WLAN建成使用后的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量37，現(xiàn)長電利技，技術(shù)專題和投資效益。目前，在WLAN無線組網(wǎng)方案中廣泛采用載波監(jiān)聽多路訪問/沖突避免(CSMA/CA)機采用點對點和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)兩種模式。這兩種模式各有制,試圖在發(fā)送信息過程中避免發(fā)生沖突。在點對其應(yīng)用場合和優(yōu)缺點，目的都是在無線信道中為用點模式WLAN設(shè)計中,應(yīng)主要考慮各個無線工作站戶提供與有線局域網(wǎng)相近的數(shù)據(jù)傳輸速率。的位置要恰當(dāng)、距離要合適,盡可能避免隱藏節(jié)點1.點對點模式的問題,以使每個無線工作站都能夠與其他工作站點對點模式又稱對等網(wǎng)絡(luò)或獨立基本服務(wù)集之間進行通信。圖1可以很直觀地說明隱藏節(jié)點問(IBSS)。采用這種模式時,無線工作站之間可自行組題:工作站A.B、C都在接人點的覆蓋范圍之內(nèi),但網(wǎng)、直接通信而不需要經(jīng)過接入點轉(zhuǎn)接。該組網(wǎng)方工作站A不在工作站B、C的通信范圍之內(nèi),因此可式適合在尚未建設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)或根本不需要有線網(wǎng)能造成3個工作站無法實現(xiàn)信息的接收和發(fā)送,所絡(luò)的地方實現(xiàn)簡單快捷地組網(wǎng)，以滿足暫時需要的.以工作站A必須再靠近-定距離才能相互通信。通信服務(wù)。但無線工作站只能相互通信,不能對大型外部網(wǎng)絡(luò)或Internet進行訪問。工作站A2.基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式也稱基本服務(wù)集(BSS),這種網(wǎng)絡(luò)由工作站和接人點組成,各無線工作站之間通過-個或多個接人點來實現(xiàn)通信。僅使用一個接入點的無線網(wǎng)絡(luò)稱為基本服務(wù)集,兩個或多個基本服務(wù)接入點工作站B工作站C集可以連接組成擴展服務(wù)集(ESS)。當(dāng)采用擴展服務(wù)集工作模式即使用多個接人點時,就可以覆蓋某個區(qū)域，類似移動通信系統(tǒng)中的蜂窩小區(qū),組成蜂窩結(jié)構(gòu)時它的覆蓋范圍能夠很好地支持漫游和服圖1隱藏節(jié)點的問題圖務(wù)區(qū)之間的切換。在工程設(shè)計中采用哪種工作模式取決于組網(wǎng)2.基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式WLAN的網(wǎng)絡(luò)覆蓋設(shè)計的目的。當(dāng)僅僅需要在無線工作站之間進行通信而針對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式WLAN的網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域設(shè)且沒有外部網(wǎng)絡(luò)時,采用點對點模式的WLAN非常計,最關(guān)鍵的問題就是要預(yù)測需要多少接人點以及適合，如在賓館房間或臨時會議中心快速組網(wǎng);當(dāng)如何規(guī)劃這些接人點。只需要一個接人點時,應(yīng)當(dāng)無線工作站需要訪問外部網(wǎng)絡(luò),但被局限在某區(qū)域盡量將該接人點設(shè)置在覆蓋范圍的中心位置。如果內(nèi),且采用一個接人點就能覆蓋工作站的服務(wù)區(qū)域接人點不得不安裝在有障礙物的地方,可以使用可時,可考慮采用基本服務(wù)集模式的WLAN;如果服選范圍擴展天線來擴大接入點覆蓋范圍;要設(shè)置多務(wù)區(qū)域過大或工作站必須離開服務(wù)區(qū)域但仍需繼個接入點時,必須注意使每個接人點的覆蓋區(qū)域和續(xù)保持連接,就必須使用多個接人點,宜采用擴展其他接人點的覆蓋區(qū)域重疊以使工作站可以自由移動和切換。重疊區(qū)域的大小取決于該區(qū)域中的用服務(wù)集模式的WLAN。戶數(shù)和網(wǎng)絡(luò)使用率。如果某個區(qū)域的用戶數(shù)比其他三.WLAN覆蓋區(qū)域設(shè)計區(qū)域多,該網(wǎng)絡(luò)的負荷比其他區(qū)域高,那么它與臨1.點對點模式WLAN的網(wǎng)絡(luò)覆蓋設(shè)計近區(qū)域的重疊范圍就應(yīng)該更大一些,這可以通過減符合IEEE802.3標準的傳統(tǒng)局域網(wǎng)采用載波小接人點的距離來實現(xiàn)。另外，由于各區(qū)域的用戶監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測(CSMA/CD)機制處理工作密度不同.一般情況下在用戶密度大的區(qū)域情況更站在同時發(fā)送信息時所產(chǎn)生的沖突,而WLAN是通.復(fù)中國煤化工高的區(qū)域進行接人過無線媒質(zhì)傳輸信息,在無線環(huán)境中進行沖突檢測點有YHCNMHG的區(qū)域。在空曠的非常困難,可能造成隱藏節(jié)點的問題。所以,WLAN戶外可 用對稱圓形和球形來劃定接人點的覆蓋區(qū)WFeatures域;而在規(guī)則的狹長或矩形建筑物內(nèi)可用線形或矩表3半開放環(huán)境中單接入點和無接入點情況下站間距與傳輸速率的關(guān)系形來設(shè)置對稱分布的接人點。站間距離(m)帶寬(Mbit/s)3.無線傳播模型的選取51由于目前沒有通用成熟的WLAN覆蓋預(yù)測方75.5法,因此建議采用如下方式來預(yù)測:9開闊空間采用自由空間傳播模型，而室內(nèi)環(huán)境115采用ITU-R P.1238 -2建議的路徑損耗模型，信號電梯馬達等的干擾?？偹pLau可表示為:Lum=20log10 f+N log10d+Lq (n)-28 dB四、WLAN無線容量分析N:路徑系數(shù)WLAN能夠支持的用戶數(shù)量并不存在某個理想f:頻率(MHz)數(shù)字。在工程設(shè)計中,必須認真權(quán)衡用戶數(shù)量、覆蓋范d:接人點與終端之間的距離(m)圍以及網(wǎng)絡(luò)帶寬等各項指標,使用戶能夠有效地使用L:樓板隔離因子(dB)網(wǎng)絡(luò)。特別是基于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式的WLAN容量設(shè)計n:接入點與終端之間的樓板數(shù)根據(jù)P.1238-2建議,路徑系數(shù)和樓板隔離因子中,接入點的布局十分重要。一方面,工作站與接人點.的距離會直接影響數(shù)據(jù)傳輸速率,應(yīng)盡量縮小工作站可取表1所示的值。與接入點的傳輸距離,同時考慮障礙物的影響;另一表1室內(nèi)環(huán)境的路徑系數(shù)和樓板隔離因子值方面,增加接人點可以縮短工作站與接人點之間的距參數(shù)辦公樓環(huán)境商業(yè)樓環(huán)境離,可以提高用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率,從而提高WLAN路徑系數(shù)N3022的吞吐量，減少在同一時刻競爭接人網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)，樓板隔離因子L(dB)「15+4(n-1)| 6+3(n-1)增大網(wǎng)絡(luò)容量,提高網(wǎng)絡(luò)利用率。無線工作站可以通過動態(tài)速率變換機制自動4.覆蓋范圍預(yù)測接入點的無線覆蓋范圍與其發(fā)射功率、周圍環(huán)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)傳輸速率以補償無線電信號變化。如圖2境有直接關(guān)系,而與接人點的距離不同可提供的傳所示,距離接人點和其他工作站較近的用戶可以以輸速率也不同,這決定了有效覆蓋范圍的大小。表2較高的傳輸速率(11 Mbit/s)進行通信。如果工作站是直接序列擴頻方式的傳輸距離統(tǒng)計(工程值),適離開最佳覆蓋范圍或受到其他信號干擾,這些工作用于點對點模式和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式。表3是在半開放站就只能以較低的速率(5.5、2、1Mbit/s)工作。而環(huán)境中單接人點和無接人點情況下站間距離與典后,當(dāng)工作站與最佳傳輸速率的覆蓋范圍距離再次縮小時,傳輸速率會自動上升。另外,隨著WLAN用型傳輸速率的預(yù)測結(jié)果(工程值)。影響無線電波傳播的各種因素也造成了WLAN中接人點覆蓋范圍的減小,這些因素包括:●無線電波的多徑效應(yīng);●墻和門等物理障礙物的阻隔;接入點.不同建筑材料對無線電波傳播的影響;.來自其他電氣電子設(shè)備,如微波爐、傳真機、50m 11 Mbics表2直接序列擴頻方式在不同環(huán)境下的覆蓋范圍70m 5.5Mbi/s環(huán)境描述最大距離(m)中國煤化工封閉的室內(nèi)有門和墻的辦公環(huán)境90半開放室內(nèi)| 齊肩高中空墻分開的工作間_15FYHCNMHG開放戶外04圖2單接入點動態(tài)速率變換39現(xiàn)代電信利場i技術(shù)專題7戶數(shù)量的不斷增加,通信量也會增加,將對用戶可的頻道同時工作,各接人點的頻道至少要隔開5個頻以使用的有效帶寬產(chǎn)生不良影響。道的距離。由此可見,接人點的工作頻率可在第1/6/在WLAN容量設(shè)計中也可以考慮采用一種可11信道、2/7/12信道和3/8/13信道中選擇。選的增加容量的解決方案一獨 立網(wǎng)絡(luò)。在獨立網(wǎng)六.查勘和測試.絡(luò)中,每個接入點使用一個特定的頻率,特定用戶僅能使用其中一個接人點,不同網(wǎng)絡(luò)的接人點的覆WLAN網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計的目的是使無線接入設(shè)蓋區(qū)域可以相互重疊,只要使用不同頻率就不會造備覆蓋所有期望覆蓋的區(qū)域,能夠提供足夠的負荷成相互影響。使用獨立網(wǎng)絡(luò)可以避免大量用戶擁擠能力。由于環(huán)境的復(fù)雜性,WLAN的設(shè)計必須通過到一個特定區(qū)域，這樣可以平衡各接入點的負荷，實際查勘和測量評估才能達到預(yù)期效果。實現(xiàn)安全網(wǎng)絡(luò)和一般網(wǎng)絡(luò)共存,互不干擾。例如在在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式中接入點的定位是WLAN優(yōu)化校園里,教師可以使用加密后的WLAN,學(xué)生使用設(shè)計的重要方面。接人點的位置首先應(yīng)根據(jù)實際的場另外沒有加密過的網(wǎng)絡(luò),兩者共存。景和需求進行初步選擇,然后再通過實地測量進行調(diào)整。所遵循的原則是接人點的覆蓋區(qū)域之間無間隙,五.頻率規(guī)劃接入點之間的重疊區(qū)域最小。還應(yīng)借助于規(guī)劃工具軟依照802.11 WLAN的國際規(guī)范和國家無線電件完成接人點站點勘察， 使布署WLAN的工作能夠管理委員會的標準，目前無線局域網(wǎng)的工作頻段為:順利進行。規(guī)劃工具可以使用用戶密度、吞吐量、輸出2 400~2 483.5 MHz,是公開的非管制頻段,無需申請噪聲、信噪比(SNR)這類參數(shù)作為標準,確定接人點許可證。運營商應(yīng)積極實施熱點地區(qū)的WLAN覆位置信道分配功率輸出及其他配置屬性,根據(jù)定位蓋,搶占頻率資源,爭取市場先機。原則和技術(shù)指標對測試數(shù)值反復(fù)調(diào)整，直到滿意為WLAN的工作頻率帶寬為83.5 MHz,劃分為14止。但不管使用什么I具，仍然需要人工進行站點現(xiàn)個子頻道,每個子頻道的帶寬為22 MHz,最多有13場勘察 ,這是規(guī)劃工具所不能代替的。個信道可用,13個信道的標號及其中心頻率、低端/七.結(jié)語高端頻率如表4所列。在多個頻道同時工作的情況下,為保證頻道之間WLAN是--種利用無線多址信道支持計算機通不互相干擾，要求兩個頻道中心頻率的間隔不能小于信的有效方法,為通信的移動化、個人化和多媒體化25MHz。從表4可以看出,最多可以提供3個不重疊提供了潛在的手段,并呈現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。與有線局域網(wǎng)相比，WLAN具有不可替代的技術(shù)優(yōu)勢,將表42.4 GHz WLAN各信道的頻率MHz迅速地應(yīng)用于移動互聯(lián)網(wǎng)中，以滿足移動用戶進行寬信道標號中心頻率信道低增/高端頻率帶接入和網(wǎng)間漫游的需求。同時,必須認識到WLAN124122 401/2 423網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計的復(fù)雜性,重視部署前的實際環(huán)境勘察224172411/2 433324222416/2 438與測試，選取合適的WLAN類型,制定切實可行的組424272421/2 443網(wǎng)方案,因此不僅要從覆蓋范圍的角度來考慮,而且52 4322426/2 448還要考慮容量提供能力和可用頻率資源,在保證網(wǎng)絡(luò)624372331/2 453服務(wù)質(zhì)量的同時盡可能節(jié)約建設(shè)成本,力爭為用戶提724422 436/2 458824472441/2 463供一個性能價格比較高的WLAN網(wǎng)絡(luò)。MSTo924522 446/2 468收稿日期:2004-09-2824572451/2 473修改日期:2005-01-0624622456/2 478中國煤化工122 4672461/2 4831 Ma.MYHC N M H G順滿,吳長奇等譯.北京:1324722 466/2 488科學(xué)教育出版社,20032移動通信在線網(wǎng)站熱點技術(shù)專欄. ht/wmc21st.com40JaooseJa..