基于WLAN技術(shù)的無線城市建設(shè)研究

付 超

（陜西廣電網(wǎng)絡(luò)傳媒（集團(tuán)）股份有限公司，陜西 西安 710061）

1 無線城市建設(shè)現(xiàn)狀背景及意義

1.1 無線城市建設(shè)背景

近幾年來隨著通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、視頻技術(shù)等多種技術(shù)的快速發(fā)展，全國以杭州、上海、寧波等地為引導(dǎo)的無線城市建設(shè)在全國范圍內(nèi)已經(jīng)全面開展，構(gòu)建信息化城市、智慧城市以及“云計(jì)算中心、大數(shù)據(jù)中心”是各級(jí)政府目前城市信息化建設(shè)的重點(diǎn)，無線城市作為智慧城市建設(shè)底層的承載網(wǎng)絡(luò)，對(duì)智慧城市的建設(shè)有著舉足輕重的作用。

1.2 全國無線城市建設(shè)現(xiàn)狀

目前，全國無線城市建設(shè)具有代表性的城市有杭州、上海、寧波等地，杭州從2008年開始無線城市項(xiàng)目建設(shè)，最早杭州市政府考慮建設(shè)基于無線系統(tǒng)平臺(tái)的電子政務(wù)門戶，2012年逐漸開始向公眾開放互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了杭州城區(qū)大部分區(qū)域熱點(diǎn)覆蓋，今后將會(huì)逐步考慮智慧應(yīng)用在無線城市上搭載。上海由電信運(yùn)營商建設(shè)了無線城市，主要是以政府購買流量的方式，“無線上海”的成功，不僅使得上海在無線城市建設(shè)中取得了階段性成果，為下一階段無線網(wǎng)絡(luò)的全市覆蓋奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并且實(shí)踐了無線網(wǎng)絡(luò)的3步發(fā)展模式，保障了無線城市的長期可持續(xù)發(fā)展。寧波由廣電網(wǎng)絡(luò)搭建大數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，其他運(yùn)營商對(duì)平臺(tái)進(jìn)行對(duì)接。

1.3 無線城市建設(shè)的意義

目前，全國各城市均在建設(shè)無線城市，一方面為了推動(dòng)城市信息化建設(shè)，另一方面為廣大老百姓提供便捷的無線網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。一些酒店、賓館、商場也是各自建設(shè)了簡單的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋。無線城市的建設(shè)將會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)我國移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，同時(shí)也必將推動(dòng)智慧城市的深度發(fā)展，因此，建設(shè)無線城市，對(duì)于城市發(fā)展來講具有不同的意義[1]。

2 無線城市建設(shè)技術(shù)方案

2.1 方案設(shè)計(jì)原則

無線城市建設(shè)在技術(shù)方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循系統(tǒng)的先進(jìn)性、高可靠性、可擴(kuò)展性、易管理和開放性。

技術(shù)先進(jìn)、成熟：采用通行的WiFi802.11系列標(biāo)準(zhǔn)，室內(nèi)可采用滿足802.11ac技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的AP設(shè)備，室外可采用滿足802.11n技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的AP設(shè)備。

熱點(diǎn)全覆蓋：對(duì)于高品質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，宜采用中、高密度覆蓋，保證熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi)網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，無盲點(diǎn)。

高帶寬、高性能：網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備宜選用具備數(shù)據(jù)中心級(jí)別性能的產(chǎn)品，AP設(shè)備宜選用具備300 M以上接入能力的設(shè)備。

兼容性：應(yīng)支持各類WiFi的無線終端設(shè)備接入：筆記本電腦、平板電腦、智能手機(jī)（主流系統(tǒng)）等。

安全性：必須保證網(wǎng)絡(luò)訪問的安全性，能實(shí)現(xiàn)基于安全區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)訪問控制，能防御來自無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部和外部的網(wǎng)絡(luò)入侵，同時(shí)必須支持802.1x，Web Portal等安全接入認(rèn)證方式。

一體化：應(yīng)建設(shè)全面的支撐系統(tǒng)（包括無線網(wǎng)管、無線安全、無線接入認(rèn)證等），以避免無線設(shè)備及軟件之間的不兼容性或網(wǎng)絡(luò)管理的混亂而導(dǎo)致的問題。

可靠性：WiFi網(wǎng)絡(luò)必須實(shí)現(xiàn)設(shè)備級(jí)的冗余保護(hù)和性能負(fù)載分擔(dān)，WiFi設(shè)備必須支持設(shè)備虛擬化技術(shù)。

便捷性：室內(nèi)AP宜采用企業(yè)級(jí)IEEE802.3af PoE交換機(jī)遠(yuǎn)程供電，供電能力必須滿足802.11n AP的用電量需求。

2.2 無線城市建設(shè)目標(biāo)

無線城市是繼水、電、氣、交通之后的第5項(xiàng)城市公共基礎(chǔ)設(shè)施，可以提高政府工作效率，優(yōu)化地區(qū)投資環(huán)境，加強(qiáng)公共安全，改善人民生活水平，最終為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、構(gòu)建和諧社會(huì)、讓人民生活更幸福創(chuàng)造有利條件。

當(dāng)前，無線城市的業(yè)務(wù)正由早期狹義的普通上網(wǎng)業(yè)務(wù)，向高速移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)大局發(fā)展，未來還將拓展到物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和三網(wǎng)融合等眾多業(yè)務(wù)中。依靠這些層出不窮的新技術(shù)、新業(yè)務(wù)，無線城市會(huì)讓每個(gè)人、企業(yè)和政府享受更加智慧、高效和安全的服務(wù)。在智慧城市的建設(shè)中，無線城市的建設(shè)無疑是最基礎(chǔ)，也是重中之重的建設(shè)項(xiàng)目。

通過室內(nèi)、室外等場景化典型無線網(wǎng)絡(luò)部署方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)公共景區(qū)、廣場、主要街道、學(xué)校、醫(yī)院、政府等主要地點(diǎn)的全覆蓋，后續(xù)可以通過硬件合理化配置、軟件定制化開發(fā)實(shí)現(xiàn)全縣大數(shù)據(jù)的搜集與處理，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電子政務(wù)、智慧旅游、智慧安監(jiān)、智慧環(huán)保、智慧交通等諸多應(yīng)用[2]。

2.3 無線城市建設(shè)技術(shù)架構(gòu)

無線城市建設(shè)主要分為以下3個(gè)部分（見圖1）。

中心管理平臺(tái)：完成用戶數(shù)據(jù)的匯聚，訪問互聯(lián)網(wǎng)。負(fù)責(zé)認(rèn)證轉(zhuǎn)發(fā)、分配業(yè)務(wù)IP及集中管理AP設(shè)備，實(shí)現(xiàn)用戶認(rèn)證、portal頁面和日志管理等功能。

數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)：即城域網(wǎng)，完成各個(gè)接入節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸及匯聚。

終端接入系統(tǒng)：各無線接入節(jié)點(diǎn)，包括POE交換機(jī)、AP設(shè)備及用戶終端。

圖1 無線城市建設(shè)技術(shù)架構(gòu)

2.4 終端接入技術(shù)方案

無線城市建設(shè)覆蓋的場景為主要街道、廣場公園和公共服務(wù)設(shè)施、辦公大樓、園區(qū)等公共區(qū)域的無線覆蓋，在終端技術(shù)設(shè)計(jì)方面，需要考慮實(shí)際的接入場景，以免后續(xù)的用戶體驗(yàn)較差[3-4]。

2.4.1 室外宏站覆蓋方式

室外宏站覆蓋方式是利用雙極化天線、高增益天線或波束成形智能天線等技術(shù)，這種方式大大改善了AP設(shè)備的接收靈敏度、覆蓋距離、用戶容量，很好實(shí)現(xiàn)廣場、商業(yè)街等人流密集型室外公共熱點(diǎn)區(qū)域的域覆蓋。此方式用于無線信號(hào)可穿透場景。

2.4.2 室內(nèi)AP方式

根據(jù)實(shí)際的覆蓋區(qū)域環(huán)境分布情況，按照用戶需求，在室內(nèi)熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行WLAN覆蓋時(shí)，可采用室內(nèi)放裝型AP進(jìn)行覆蓋（見圖2）。這種方式適用于結(jié)構(gòu)較簡單、較為空曠的室內(nèi)的場所，如寫字樓、政務(wù)大廳、銀行等候區(qū)、商場和超市等。由一臺(tái)或多臺(tái)AP設(shè)備在熱點(diǎn)區(qū)域內(nèi)發(fā)布SSID廣播號(hào)進(jìn)行覆蓋，并具備漫游功能[5]。

圖2 室內(nèi)AP方式

3 結(jié)語

無線城市的發(fā)展對(duì)未來智慧城市、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展有著重要意義。建設(shè)一個(gè)可管可控、可運(yùn)營的無線城市，以高技術(shù)水準(zhǔn)的信息基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建優(yōu)越的商務(wù)環(huán)境和優(yōu)質(zhì)的生活環(huán)境，將有效支撐城市創(chuàng)新理念。無線城市將給城市的商務(wù)旅游、社會(huì)綜治管理、學(xué)習(xí)和休閑娛樂等應(yīng)用帶來一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

無線城市建設(shè)在技術(shù)選型時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮技術(shù)的前瞻性，目前無線技術(shù)的技術(shù)方式有很多種，主流的一種技術(shù)還是WLAN無線覆蓋技術(shù)。在項(xiàng)目實(shí)際建設(shè)時(shí)，應(yīng)考慮POE交換機(jī)對(duì)AP的供電距離，建議不超過100 m；單AP的覆蓋半徑為20～25 m，因此，AP與AP之間的直線距離建議40～50 m[6]。每個(gè)AP下帶的并發(fā)用戶不超過30戶。只有保證以上指標(biāo)，才能構(gòu)建一張用戶體驗(yàn)良好、多重終端接入穩(wěn)定的無線接入網(wǎng)絡(luò)。