無(wú)線網(wǎng)絡(luò)AP室外覆蓋規(guī)劃指導(dǎo)書(shū)

1、無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)AP室外覆蓋規(guī)劃指導(dǎo)書(shū)(僅供內(nèi)部使用)目錄1概述51.1WLAN無(wú)線側(cè)主要設(shè)備51.2WLAN用戶(hù)端基本工作方式52大功率AP產(chǎn)品WA1208介紹53AP規(guī)劃63.1生活小區(qū)應(yīng)用環(huán)境63.1.1站址選擇63.2室外空曠地帶應(yīng)用83.2.1地形83.2.2信號(hào)接入門(mén)限及覆蓋距離83.3高層建筑（局部覆蓋）應(yīng)用93.4概念的澄清93.5天線選擇104總結(jié)12無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)AP室外覆蓋規(guī)劃指導(dǎo)書(shū)關(guān)鍵詞：WLAN大功率AP室外覆蓋生活小區(qū)高層建筑站址選擇天線選擇AP覆蓋范圍摘要：本文介紹大功率AP應(yīng)用于室外進(jìn)行規(guī)模覆蓋的規(guī)劃方法，針對(duì)其主要常見(jiàn)的應(yīng)用環(huán)境特點(diǎn)，介紹了站址選擇、天線選型以及規(guī)劃

2、時(shí)的常見(jiàn)問(wèn)題，供WLAN現(xiàn)場(chǎng)室外覆蓋工程設(shè)計(jì)參考。縮略語(yǔ)清單：縮略語(yǔ)清單WLANWireless local area network 無(wú)線局域網(wǎng)APAccess point 無(wú)線接入點(diǎn)ISM頻段Industrial Scientific Medical 工業(yè)科學(xué)醫(yī)藥專(zhuān)用頻段1 概述WLAN（Wireless Local Area Network 無(wú)線局域網(wǎng)）屬于一種短距離無(wú)線通信技術(shù)，它是以無(wú)線信道為傳輸媒介構(gòu)成的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)無(wú)線射頻技術(shù)在空中傳輸數(shù)據(jù)、話音和視頻信號(hào)。無(wú)線局域網(wǎng)可以在一些特殊的應(yīng)用環(huán)境中彌補(bǔ)依靠銅纜或光纜構(gòu)成的有線局域網(wǎng)的不足，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的延伸，使個(gè)人計(jì)算機(jī)能夠迅速、

3、方便地解決以有線方式不易實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)連通問(wèn)題。1.1 WLAN無(wú)線側(cè)主要設(shè)備最基本的WLAN無(wú)線側(cè)設(shè)備包括AP、無(wú)線終端、Wireless Bridge等幾類(lèi)。AP（Access Point 無(wú)線接入點(diǎn)），AP相當(dāng)于基站，一個(gè)AP能夠在幾十至上百米的范圍內(nèi)連接多個(gè)無(wú)線用戶(hù)，AP的主要作用是將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入以太網(wǎng)，其次要將各無(wú)線網(wǎng)絡(luò)客戶(hù)端連接到一起，相當(dāng)于以太網(wǎng)的集線器，使裝有無(wú)線網(wǎng)卡的PC可以通過(guò)AP共享有線局域網(wǎng)絡(luò)甚至廣域網(wǎng)絡(luò)的資源。Wireless LAN Card（無(wú)線網(wǎng)卡），一般有PCMCIA、ISA、PCI等幾種，主要有用于便攜機(jī)的PCMCIA無(wú)線網(wǎng)卡，和用于臺(tái)式機(jī)的USB無(wú)線終端安裝到

4、PC上，相當(dāng)于無(wú)線MODEM。Wireless Bridge（無(wú)線橋接器），主要是用來(lái)進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸（如兩棟大樓間連接）時(shí)使用，由AP和高增益定向天線組成。無(wú)線局域網(wǎng)AP天線可選擇定向型（Uni-direction）和全向型（Omni-direction）兩種。1.2 WLAN用戶(hù)端基本工作方式無(wú)線局域網(wǎng)的用戶(hù)端有兩種基本的工作方式：一種為Infrastructure （構(gòu)架）模式，接入無(wú)線局域網(wǎng)的PC機(jī)通過(guò)AP接入以太網(wǎng)或通過(guò)AP彼此共享網(wǎng)絡(luò)資源；另一種為對(duì)等模式，使用Peer to Peer（對(duì)等網(wǎng)絡(luò)）操作系統(tǒng)，構(gòu)成一個(gè)Ad hoc（簡(jiǎn)易網(wǎng)絡(luò)），使多個(gè)安裝了IEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品

5、的PC機(jī)相互連接，無(wú)需通過(guò)AP，共享資源。2 大功率AP產(chǎn)品WA1208介紹規(guī)格項(xiàng)目規(guī)格說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11b擴(kuò)頻技術(shù)DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum）數(shù)據(jù)速率1、2、5.5、11Mbps調(diào)制技術(shù)BPSK（用于1Mbps）QPSK（用于2Mbps）CCK（用于5.5Mbps和11Mbps）頻帶范圍ISM頻帶：24002483.5MHz信道數(shù)13個(gè)非重疊信道（歐洲和中國(guó)）11個(gè)非重疊信道（美國(guó)）無(wú)線口輸出功率250mW500mW可調(diào)節(jié)（大功率模式）20mW60mW可調(diào)節(jié)（小功率模式）覆蓋范圍于室內(nèi)，覆蓋范圍大于30米，開(kāi)放空間內(nèi)，覆蓋范圍大于

6、150米；于室外，開(kāi)闊環(huán)境下，可覆蓋600米，半開(kāi)闊環(huán)境下，可覆蓋300米。接收靈敏度-88dBm（11Mbps數(shù)據(jù)率時(shí)）-91dBm（5.5Mbps數(shù)據(jù)率時(shí)）-93dBm（2Mbps數(shù)據(jù)率時(shí)）-96dBm（1Mbps數(shù)據(jù)率時(shí)）天線類(lèi)型偶極子天線 增益12dBi3 AP規(guī)劃WLAN于室外有如下幾種常見(jiàn)的應(yīng)用環(huán)境：生活小區(qū)、室外空曠地帶、高層建筑（局部區(qū)域），一般AP覆蓋半徑在1km以?xún)?nèi)，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果受應(yīng)用環(huán)境內(nèi)建筑物的密度、高度，以及墻壁厚度、材料等因素影響很大。3.1 生活小區(qū)應(yīng)用環(huán)境生活小區(qū)的特點(diǎn)是建筑物排列比較規(guī)則。按樓層高度可以分為：高層住宅區(qū)，10層（30米）以上；普通住宅區(qū)，41

7、0層（1230米）；別墅區(qū)和低矮住宅區(qū)，4層（12米）以下。按建筑密度可分為：高密度住宅區(qū)，樓間距10米以?xún)?nèi)；中等密度住宅區(qū)，樓間距1020米；低密度住宅區(qū)，樓間距 20米以上。按建筑材料分：混凝土框架結(jié)構(gòu)；磚混結(jié)構(gòu)；新型空心磚墻壁。另外受氣候影響，各地建筑物墻壁的厚度差別較大。總的來(lái)說(shuō)，南方地區(qū)墻壁較薄，一般小于40cm；而北方墻壁較厚，一般大于50cm。3.1.1 站址選擇在做WLAN系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮無(wú)線傳播環(huán)境、AP設(shè)備性能、天線、站址、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)要求等各方面因素。首先，在做站址選擇前，需獲取覆蓋目標(biāo)地區(qū)的建筑平面分布圖，在了解大致環(huán)境情況的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)地勘查，并掌握以下幾點(diǎn)信息：1

8、、 了解覆蓋區(qū)域的面積，信號(hào)覆蓋質(zhì)量要求，不同的地點(diǎn)有不同的覆蓋要求。2、 考察覆蓋區(qū)域的現(xiàn)有信號(hào)分布情況，了解信號(hào)的盲點(diǎn)、熱點(diǎn)和信號(hào)碰撞區(qū)域；3、 考察覆蓋區(qū)域建筑物的構(gòu)成，對(duì)信號(hào)的阻擋情況；4、 考察設(shè)備可以安裝的位置。在生活小區(qū)內(nèi)安裝天線比較困難，因此在選擇天線安裝位置時(shí)需要仔細(xì)考慮。站址通常選擇在生活小區(qū)內(nèi)，并盡可能選擇在覆蓋目標(biāo)區(qū)域較近的地方。1、 當(dāng)生活小區(qū)規(guī)模較大且樓群排列規(guī)則時(shí)，AP天線安裝位置可按如下示意圖思路規(guī)劃：AP天線安裝位置示意圖天線安裝在墻角的好處是：天線主瓣可以直接輻射到樓之間的空隙。一般應(yīng)該避免天線主瓣直接正對(duì)著附近樓房的墻壁。天線方向盡量保持一致?？梢圆捎霉Ψ?/p>

9、器（Cell Splitter）用一個(gè)小區(qū)提供兩個(gè)方向的覆蓋（如上圖所示），需要注意的是功分器帶來(lái)的3dB損耗，對(duì)于這種樓群排列規(guī)則的生活小區(qū)，天線建議選擇水平波束寬度90120 °、垂直波束寬度30 °以上的定向小天線。2、當(dāng)樓群排列不規(guī)則時(shí)，天線可以安裝在某一大樓的墻壁上，正對(duì)對(duì)面的建筑物墻壁，利用其反射信號(hào)提供覆蓋。l 天線最佳安裝位置：1、 建筑物外墻壁（而不是樓頂）上；2、 生活小區(qū)內(nèi)的路燈柱上或另加水泥柱；不過(guò)，隨著人們生活質(zhì)量要求的提高，人們對(duì)電磁輻射也越來(lái)越關(guān)注。要在住宅區(qū)內(nèi)找到合適的站址較困難，居民對(duì)安裝在小區(qū)內(nèi)的天線也十分敏感。往往最佳的天線安裝位置不可

10、用。當(dāng)天線不得不選擇安裝在樓頂上，則務(wù)必注意將天線盡量考近天臺(tái)邊緣，以避免天線主瓣方向信號(hào)由于近距離地遮擋而變形，導(dǎo)致較差的覆蓋效果。l 天線高度：為了更好地提供立體覆蓋，建議天線安裝在墻角，且高度在：天線安裝方位角如下圖所示：3.2 室外空曠地帶應(yīng)用3.2.1 地形地形對(duì)于信號(hào)傳播有很大的影響，一般考慮平原、丘陵和山區(qū)幾種情況。由于地形對(duì)AP覆蓋距離的影響，并不能反映基站設(shè)備本身的性能；而且丘陵、山區(qū)與實(shí)際地形的可比性不強(qiáng)。一般情況下，以平原做為覆蓋距離預(yù)測(cè)的主要參考地形。平原的標(biāo)準(zhǔn)概念是理想開(kāi)闊地形，如戈壁、水域、沒(méi)有植被樹(shù)林阻擋的平原等。3.2.2 信號(hào)接入門(mén)限及覆蓋距離空間傳播的、經(jīng)衰

11、減的無(wú)線信號(hào)，在滿足一定能量的情況下，才能保證移動(dòng)臺(tái)接收后獲得一定質(zhì)量的通話需求。一般情況下，88dBm可保證較高數(shù)據(jù)傳輸速率、96dBm為室外覆蓋能力門(mén)限、信號(hào)小于96dBm時(shí)則不能保證用戶(hù)的接入需求。在各類(lèi)數(shù)據(jù)速率下的理論覆蓋距離如下表：速率（Mbps）靈敏度（dBm）理論覆蓋距離（m）11-834205.5-875282-895931-93746需要注意的是，只有在這種非常理想的傳播環(huán)境下，才可能達(dá)到相應(yīng)的覆蓋距離。在規(guī)劃過(guò)程中，需要考慮地形、地貌各方面情況，大致估計(jì)信號(hào)可覆蓋范圍。盡量將站址選擇在重點(diǎn)覆蓋目標(biāo)區(qū)域附近。對(duì)重點(diǎn)地區(qū)的覆蓋可通過(guò)天下下傾角的調(diào)整，增強(qiáng)站址附近的覆蓋。假設(shè)所需

12、覆蓋半徑為D(m)，天線高度為H(m)，傾角為，垂直半功率角為，則天線主瓣波束與地平面的關(guān)系如圖所示：3.3 高層建筑（局部覆蓋）應(yīng)用天線上/下傾的定向覆蓋；這種室外覆蓋室內(nèi)的方式適用于一些只需局部覆蓋的高層建筑。天線安裝位置選擇在覆蓋目標(biāo)區(qū)域的對(duì)面，使用定向天線。根據(jù)天線與目標(biāo)區(qū)域的高度差靈活調(diào)整天下上下傾角。3.4 概念的澄清這里對(duì)幾個(gè)概念、單位進(jìn)行一下說(shuō)明。天線增益：天線作為一種無(wú)源器件，其增益的概念與一般功率放大器增益的概念不同。功率放大器具有能量放大作用，但天線本身并沒(méi)有把增加所輻射信號(hào)的能量，它只是通過(guò)天線陣子的組合并改變其饋電方式把能量集中到某一方向。增益是天線的重要指標(biāo)之一，它

13、表示天線在某一方向能量集中的能力。表示天線增益的單位通常有兩個(gè)：dBi、dBd。兩者之間的關(guān)系為：。天線方向圖：天線輻射的電磁場(chǎng)在固定距離上隨角坐標(biāo)分布的圖形，稱(chēng)為方向圖。用輻射場(chǎng)強(qiáng)表示的稱(chēng)為場(chǎng)強(qiáng)方向圖，用功率密度表示的稱(chēng)之功率方向圖，用相位表示的稱(chēng)為相位方向圖。天線方向圖是空間立體圖形，但是通常用兩個(gè)互相垂直的主平面內(nèi)的方向圖來(lái)表示，稱(chēng)為平面方向圖。一般叫作垂直方向圖和水平方向圖。就水平方向圖而言，有全向天線與定向天線之分。而定向天線的水平方向圖的形狀也有很多種，如心型、8字形等。波束寬度也是天線的重要指標(biāo)之一，它包括水平半功率角與垂直半功率角。分別定義為在水平方向或垂直方向相對(duì)于最大輻射方

14、向功率下降一半（3dB）的兩點(diǎn)之間的波束寬度。常用的基站天線水平半功率角有360°、210°、120°、90°、65°、60°、45°、 33°等，垂直半功率角有6.5°、13°、25°、78°等。天線下傾是常用的一種增強(qiáng)主服務(wù)區(qū)信號(hào)電平，減小對(duì)其他小區(qū)干擾的一種重要手段。通常天線的下傾方式有機(jī)械下傾、電子下傾兩種方式。機(jī)械下傾是通過(guò)調(diào)節(jié)天線支架將天線壓低到相應(yīng)位置來(lái)設(shè)置下傾角，需要注意的是，機(jī)械下傾角到達(dá)一定的位置，將導(dǎo)致天下主瓣的變形，所以一般情況下，機(jī)械下傾角不應(yīng)大于1

15、4度；而電子下傾是通過(guò)改變天線振子的相位來(lái)控制下傾角。當(dāng)然在采用電子下傾角的同時(shí)可以結(jié)合機(jī)械下傾一起進(jìn)行。電子下傾天線一般傾角固定，即我們通常所說(shuō)的預(yù)置下傾。最新的技術(shù)是傾角可調(diào)的電子下傾天線，為區(qū)分前面的電子下傾天線，這種天線我們通常稱(chēng)作電調(diào)天線。另外，dBm是功率的絕對(duì)值，即dB毫瓦，為10lgP（功率值/1mW）；dB是相對(duì)值，即兩個(gè)功率的差值； dBi和dBd均是天線在某一規(guī)定方向上的輻射功率通量密度，與自由空間的無(wú)損耗半波偶極天線在相同輸入功率時(shí)最大輻射功率通量密度的比值。其中dBi 是以理想點(diǎn)源為參考的天線增益、dBd 是以無(wú)損耗半波偶極天線為參考的天線增益，dBidBd+2.15

16、。3.5 天線選擇選擇天線型號(hào)時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境考慮如下因素：增益、水平波束寬度、垂直波束寬度、極化方式、視覺(jué)效果（尺寸、外形、重量）。1. 增益當(dāng)規(guī)劃覆蓋范圍較小，安裝位置距重點(diǎn)覆蓋區(qū)域也很近時(shí)，天線增益可以低一些。增益大于10dBi的天線尺寸也通常較大，容易引起居民的反對(duì)。當(dāng)天線置于樓頂，目標(biāo)為滿足本樓與對(duì)面樓房覆蓋時(shí)，選擇增益較大的天線為益。2. 水平、垂直波束寬度（1）當(dāng)AP天線安裝在墻壁上時(shí)，天線掛高低于周?chē)ㄖ锔叨?，為了既能充分覆蓋低層室內(nèi)部分，又能兼顧樓層較高部分的室內(nèi)覆蓋，根據(jù)樓層高度不同，可以選擇垂直波束寬度范圍3580°的定向天線。水平波束寬度的考慮與天線的安裝位

17、置及其覆蓋目標(biāo)有關(guān)?？梢赃x擇水平波束寬度60150 °的定向天線，或者全向天線、雙向天線（即8字形天線）。從以下全向天線和定向天線垂直方向的方向圖可以看到，在其的垂直方向，定向天線的旁瓣優(yōu)于全向天線的旁瓣，從而可以得到良好覆蓋。進(jìn)而，定向天線一般可以通過(guò)壓低下傾角的方式，進(jìn)一步改善目標(biāo)區(qū)域的覆蓋。所以，這種情況下定向天線具有優(yōu)勢(shì)。 圖 全向天線和定向天線垂直方向的方向圖（2）當(dāng)AP天線置于樓頂，也可選擇水平波束寬度較大的定向天線或者全向天線。選擇定向天線，主要是通過(guò)對(duì)樓反射信號(hào)覆蓋本身樓房；而選擇全向天線時(shí)，信號(hào)覆蓋將比較均勻。具體方案應(yīng)從現(xiàn)場(chǎng)覆蓋需求，樓身寬度和樓群分布情況角度出發(fā)

18、來(lái)確定。當(dāng)樓房建筑較窄，樓層較多時(shí)，一般將選擇定向天線。當(dāng)樓層較少，樓身較寬，目標(biāo)覆蓋距離不遠(yuǎn)時(shí)，可考慮選擇全向天線。另外，此時(shí)可根據(jù)樓房的高度和覆蓋目標(biāo)區(qū)域的絕對(duì)高度差來(lái)決定是否需要選擇帶預(yù)置下傾角的全向天線。一般來(lái)說(shuō)，超過(guò)5層以上的樓房，建議選用預(yù)置下傾角3度左右的天線。3. 天線視覺(jué)效果安裝在生活小區(qū)的天線對(duì)天線美觀性要特別關(guān)注。尺寸要小，外觀要與周?chē)ㄖ飬f(xié)調(diào)，使其不太惹人注目。另外天線重量要輕，使其易于在墻壁或路燈柱上安裝。當(dāng)天線本身顏色與周?chē)ㄖ锓床钶^大時(shí)，可以給天線噴上相同顏色。4 總結(jié)由于WLAN工作頻段較高，靈敏度低（與移動(dòng)基站/手機(jī)相比），其反射和繞射能力較弱，因此對(duì)于覆

19、蓋現(xiàn)場(chǎng)，需要工程設(shè)計(jì)人員進(jìn)行多次實(shí)地勘測(cè)才能確定天線位置，逐漸積累經(jīng)驗(yàn)才能提高覆蓋質(zhì)量。由于覆蓋區(qū)域情況千差萬(wàn)別，無(wú)法用一種覆蓋模型解決所有問(wèn)題，因此不能提供計(jì)算模型。在規(guī)劃WLAN網(wǎng)絡(luò)時(shí)，首先考慮到的是滿足AP跟無(wú)線網(wǎng)卡信號(hào)的交互，以及用戶(hù)可有效的接入網(wǎng)絡(luò)。因此如何提高無(wú)線信號(hào)覆蓋范圍是AP安裝必須要考慮的因素。我們比較WLAN規(guī)劃中經(jīng)常采用的幾種方案，有如下結(jié)論：（一）通過(guò)本樓安裝高增益，較大水平波束寬度的定向天線進(jìn)行本樓和對(duì)面建筑的WLAN覆蓋的方案，較適合于樓層較多，樓體不寬的小區(qū)單元。低樓層會(huì)存在少量覆蓋弱的死角，可通過(guò)調(diào)整天線下傾角、方位角的方式加以改善；(二)通過(guò)本樓安裝全向天線，對(duì)本樓與對(duì)面建