多用戶區域的WLAN覆蓋

摘 要：通過對無線局域網（WLAN）協議、信道等理論的介紹以及幾個常見案例分析，研究提出多用戶區域WLAN網絡的建設、設置方案建議，從而對近年來應用大量增長的趨勢下的WLAN網絡建設優化提供參考。

關鍵詞：WLAN；用戶數；帶寬

隨著社會的快速發展，個人數據通信如：功能強大的便攜式數據終端（像筆記本）以及多媒體終端（像投影儀）得到了廣泛的應用，近幾年來的智能手機、平板電腦的普及，快速促進了無線局域網技術的應用。同時，現在使用移動終端通信的用戶已經達到很大的規模，無線環境覆蓋也越來越復雜，WLAN網絡面臨越來越大的挑戰，高用戶數場景下如何保證用戶的正常使用成為一個關鍵，同時也是一個難題。

IEEE 802.11規范系列中已包含了無線局域網（WLAN）技術的定義。這些規范系列中，其中比較普遍應用的是以下四種規范：802.11a標準、802.11b標準、802.11標準、還有802.11g標準。這些標準的共同點是：采用CSMA/CA技術（以太網協議和載波監聽多路訪問/沖突避免技術）來達到共享同一的信道。

⑴802.11 - 是無線局域網的原始的起初標準，所使用的頻段在2.4 GHz，主要解決用戶跟終端的問題，傳輸速率最高可達到2 Mbps；可支持FHSS技術，同時也支持DSSS技術。

⑵802.11a - 這個標準是802.11原始標準的擴展，工作在5GHz的頻帶，最高的傳輸速率可達到54 Mbps。802.11a支持正交頻分復用（OFDM）編碼方式，而不支持FHSS或DSSS。802.11a可接入一些設備如集線器中，所采用的是無線ATM系統；這個標準也支持OFDM編碼方式。

⑶802.11b -這個標準也是802.11原始標準的擴展，其載波的頻率也是2.4 GHz，而它的傳輸速度為11 Mb/s。這個標準是最著名，也是普及性最廣泛的標準。這個標準只支持DSSS。

⑷802.11g - 這個標準是為了支持更高的速率而制定的標準，支持短距離無線傳輸，它采用2.4 GHz頻段，使用CCK技術，采用OFDM編碼方式，它所提供的帶寬是802.11a的1.5倍。傳輸速率可高達54 Mb/s。

因為802.11g追求高的網絡速率，現在大部分的Wi-Fi采用這個技術，支持短距離無線傳輸，它采用2.4 GHz頻段，使用CCK技術，采用OFDM編碼方式，它所提供的帶寬是802.11a的1.5倍。傳輸速率可高達54 Mb/s。三個不重復信道可以同時使用，1、6、11信道通常使用。

802.11g協議最高帶寬為54M，其中包括編碼、加密以及其他無線信道的開銷，實際的有效帶寬約為25M，并且隨著用戶數的增加，信號沖突增加，實際能夠使用的帶寬將更低，具體的用戶數和平均每用戶帶寬對照如下：

筆者以WLAN協議規范及技術理論為基礎，結合WLAN網絡實際工程建設及運營維護工作案例，探討多用戶區域的WLAN覆蓋方案

1 會議室、展廳場景的信號覆蓋

會議室、展覽館等場景是多用戶、高并發的典型場景之一，在會議或者舉辦活動期間，眾多的用戶同時有接入WLAN網絡的需求，給WLAN網絡帶來的很大挑戰。

要提供足夠的容量，必須增加AP數量，而增加AP數量又必然會增大相互間的干擾，因此要提供足夠的容量，必須嚴格控制好干擾問題。降低AP的發射功率，盡量減少覆蓋重疊區域，同時可以考慮使用802.11a進行覆蓋，充分利用5.8GHz頻率。

2 高校宿舍區的信號覆蓋

在高校宿舍，用戶眾多，且由于學生作息時間的一致性，并發率也極高，給網絡容量帶來了很大挑戰。以高校宿舍為例，研究對于該種場景的覆蓋方式

室內場所的WLAN覆蓋，一般有以下三種方式：

2.1 采用室內分布方式覆蓋

現在城市的高樓越來越密集，尤其這些較大的城市，樓與樓之間的距離更加緊密，而且結構復雜，從而給信號接收造成了比較嚴峻的環境，因此我們必須采用室內分布系統進行敷設。通常我們在進行設計時，室內分布系統都會采用在天花板上方進行布放天饋系統設備元件，這就需要我們的業主方首先要預留好檢修孔，而一些主要的設備：像發送信號的設備，我們通常一般放置在弱電井/弱點間，同時也要布防好相關線纜及電源設備。

2.2 直接在室內安裝AP設備進行全方位的覆蓋

在公共場合面積比較大的地方：如教室樓，圖書館等有線資源滿足的公共場所，通過安裝交換機設備、布放五類線線，同時要把AP安裝在覆蓋相對集中的地方，一般原則是：網線及AP要安裝在天花板上方，光纜走線槽要敷設到設備間。

2.3 通過在室外安裝AP以便覆蓋到室內

一些地方，室內是不能布放線纜，或者布放線纜相對成本比較高，尤其那些裝修比較豪華，對于這些地方，又要求需要敷設到信號，我們通常采用在附近的室外安裝AP以達到覆蓋到室內的方式。具體方法是：在對面樓頂或者緊鄰的墻壁選取合適地方進行安裝AP，同時配套線纜，并對這些天線的方位角進行調整，已達到設計要求的效果。我們也可以在附近的路燈桿上安裝AP設備，以達到設計要求的覆蓋效果。或者在碰到相對環境復雜，工程難度大的地方，我們采用在尋找合適的地方進行安裝多的AP，采用MESH技術回傳，減小了工程難度，以達到敷設的要求效果。

學生宿舍結構一般為中間走廊，兩邊房間，房間進門側為衛生間，墻體對信號的衰減較大。采用直接布放AP的方式難以對室內形成良好的覆蓋，而學生宿舍一般用戶數量眾多，并發率高，采用室外AP覆蓋的方式又難以滿足容量需求，故一般采用的是室內分布的方式。

對于該種結構，采用室內分布方式，在走廊布放天饋系統，將天線布放到門口的方式能較好地對宿舍內大部分區域形成良好覆蓋，但考慮到墻體的隔斷，天線口功率必須設計得足夠強，在走廊形成RSSI約-40dBm的信號覆蓋，才能在房間達到-60～-70dBm的信號強度。這樣的覆蓋帶來了一個問題，由于走廊的街道效應，以及上下樓層穿透樓板的信號，在走廊能搜索到多個高強度的AP信號，干擾比較嚴重。同樣強度的信號，在有干擾和無干擾的情況下，提供的有效帶寬存在較大差別。

對于在高校宿舍遇到的問題，主要從兩方面進行解決：

⑴合理進行頻道規劃。1、6、11三個信道是互不重疊的，在同一區域內三個信道的AP和用戶不會互相干擾，因此使用合理的頻道規劃，杜絕在同一區域使用相同信道，可以在很大程度上解決干擾問題。

同一樓層使用最多不超過三個AP，設置成三個不同的信道，并同時考慮上下樓層的信道設置，垂直方向同一區域的AP也設置成不同信道，避免因樓板對信號衰減不夠引起上下層設備之間的干擾。

⑵嚴格控制功率。在保證用戶接入效果的基礎上，最大程度的降低發射功率，減少設備間的干擾。

首先了解信號強度、信噪比以及用戶帶寬之間的關系

在工程實施之前，應詳細了解現場的無線環境，由于干擾的存在，實際帶寬達不到信號強度對應的理論帶寬。

例如某高校學生宿舍，測得干擾信號為-76dBm，考慮給用戶24M帶寬，則需要保證宿舍內信號強度在-65dBm以上。按照該要求設置信源輸出功率，可以在一定程度上減少干擾。

一般高校宿舍每層樓25個宿舍，每個宿舍以平均4個人計算，每層有100個學生，以70%筆記本電腦普及率計算，有70個用戶，每層樓布放3個AP，平均每個AP負責接入23個用戶。對于一般學校，采用在走廊布放室內分布系統的方式能基本解決覆蓋和容量問題，但對于個別學生筆記本普及率較高，無線上網需求高的校園，這種覆蓋方式不能較好的解決所有學生的上網問題。

如每層樓有100個學生，均持有筆記本，在下課后、晚間休息時段同時具有上網需求，以每臺AP保證20個用戶有效接入計算，需要5臺AP對該樓層進行覆蓋，如果簡單采用在走廊安裝5臺AP的方式，勢必會產生很大的干擾。

這個時候需要用到特殊的覆蓋方式，將室內分布天線布放到宿舍內部：

由于天線布放到宿舍內部，不必考慮墻體損耗，天線口功率可以設置得足夠低，這樣就在很大程度上減少得互相干擾。

[參考文獻]

[1]高峰，高澤華，文柳，張兵，趙建軍.WLAN技術問答.人民郵電出版社.2012.4.