WLAN室内覆盖工程

306345682

工程预测

    WLAN应用环境不同，用户的需求就不一样。例如，企业会议室和咖啡店的用户就有不同的需求，宾馆中的商务人士和闲暇的旅游者也有不同的应用需求。如果不了解用户的需求，WLAN的构建是否成功就值得怀疑。

l       费用预测 根据部署规模、所选择的产品、以及诸如服务和支持等因素的不 同，WLAN的实施成本存在很大的差别。当分析WLAN的实际成本时，需要识别并考虑每一种相关成本，而其中一些可能并不会立刻表现出来。

l       性能预测 WLAN可以提供高速的互联网和企业内部网连接，充分满足用户的应用需要。你必须除了了解应用的类型（商务、玩游戏和观看视频）还要了解同时在线的用户数量，从而调整相应的出口带宽。例如，咖啡店只有2到3个同时在线用户，一条500kbps的DSL线路就可以满足带宽需求了，但是这样的带宽就不能满足宾馆和大型会议室的需求，必须在带宽的费用和收入这两者之间作出平衡的考虑。

l       安全预测 越来越多的用户逐步了解到所有的计算机和网络非常容易遭受恶意的攻击。由于企业网络需要处理许多商务信息，因此一旦被入侵，将可能造成严重的后果，所以WLAN的安全非常重要，企业应该根据自身的情况选择一系列方法来确保WLAN的安全。

l       可行性和灵活性预测 用户希望WLAN始终保持畅通，但是WLAN的可用性和可靠性与网络的设计有着紧密的关系。不合适、不正确的网络设计和无线信道的干扰就会造成设备复位从而导致连接问题。为了保持WLAN的稳定性，最重要的就是实现对网络的监控，及发现存在的问题并予以调整和改进。

无线环境的勘查
    在WLAN的设计中，进行无线环境的勘查是非常重要的一个环节，其中有三个重要的因素：覆盖的范围、用户数量和使用的目的。具体而言，要建设一个成功的WLAN，我们需要周密的考虑和大量的前期工作，主要包括如下步骤：调查相关地点，确定哪些地点需要进行热点覆盖；勘察要进行覆盖的地点的无线环境；评估覆盖的地点以及放置AP的地方。下面就这些方面进行详细的介绍。

RF勘查
    不同于有线传输，无线电波有其自身的传播特性，其传播受环境的影响很大，而传播环境是相当复杂的，如建筑物的阻挡、天气的影响、无线电波间的干扰等等，这就决定了无线传播的复杂性。无线电波传输的质量又直接关系到WLAN网络的性能，因此在建设WLAN我们需要仔细地勘察无线环境，进行周密的RF规划。
在进行RF勘察之前我们需要对无线电波的传播等相关知识有所了解，这些知识所涉及的内容也是RF勘察与规划中所需考虑的方面。主要的是理论情况下的空间传输损耗、障碍物影响和射频干扰。
    无线电波在自由空间传播时，其单位面积中的能量会因为扩散而减少。而一般无线接收器都有一个保证信号能达到某个比特速率的最小接收门限值，如果信号功率小于该门限值，则接收性能会下降。因此，我们最好选用接收门限值低的接收器。这是接收器的灵敏度。接收器的另一个重要参数是信噪比SNR（计算公式为SNR＝10Log10(S/N)，其中S表示信号功率，N表示噪声功率，它们的单位都是W，SNR的单位是db）。如果噪声电平很小，则系统主要受限于接收器灵敏度；如果噪声电平较大，则取决于SNR，我们就需要更大的接收功率。在某个频率上没有其他WLAN并且没有工业噪声的标准环境中，噪声电平大概为-100dbm。
    空间无线信号的发射和接收都是依靠天线来实现的，因此天线的性能尤为重要。天线主要参数有增益、输入阻抗、驻波比和极化方式等。天线增益是用来衡量天线朝一个特定方向收发信号的能力，它是选择基站天线最重要的参数之一。天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。天线的极化是指天线辐射时形成的电场强度方向。
    第二个方面是无线电波在空中传播受到的障碍物影响。
    受到的影响是多方面的，其中建筑物的贯穿损耗影响最大。无线信号是直线传播的，每遇到一个障碍物，无线信号就会被削弱一部分，尤其是浇注的钢筋混凝土墙体。建筑物的贯穿损耗是指电波通过建筑物的外层结构时所受到的衰减，它等于建筑物外与建筑物内的场强中值之差。建筑物的贯穿损耗与建筑物的结构、门窗的种类和大小、楼层有很大关系。贯穿损耗随楼层高度的变化，一般为-2dB/层，因此，一般都考虑一层（底层）的贯穿损耗。实验表明，在10米的距离，无线信号穿过两堵砖墙后，仍然可以达到标称的最高的传输速率，但再穿过一层楼板后，传输速率将只有标称速率的一半了。可见，钢筋混凝土墙体会极大地削弱无线信号。另外的其他一些建筑物材质，也是无线信号的或大或小的杀手。下表列出了一些建筑物材质对无线电波的衰减程度。

障碍物      衰减程度     例子
开阔地      无     自助餐厅、庭院
木制品      少     内墙、办公室隔断、门、地板
石膏      少     内墙（新的石膏比老的石膏对无线信号的影响大）
合成材料      少     办公室隔断
煤渣砖块      少     内墙、外墙
石棉      少     天花板
玻璃      少     没有色彩的窗户
玻璃中的金属网      中等     门、隔断
金属色彩的玻璃      少     带有色彩的窗户
人的身体      中等     大群的人
水      中等     潮湿的木头、玻璃缸、有机体
砖块      中等     内墙、外墙、地面
大理石      中等     内墙、外墙、地面
陶瓷制品      高     陶瓷瓦片、天花板、地面
纸      高     一卷或者一堆纸
混凝土      高     地面、外墙、承重梁
防弹玻璃      高     安全棚
镀银      非常高     镜子
金属      非常高     办公桌、办公隔断、混凝土、电梯、文件柜、通风设备

    在WLAN工程中，需要通过现场勘查的方式了解地形、建筑物和周围各种物质的材质，从而来确定WLAN设备的安装位置。例如将AP置于相对较高的位置，可以有效地消除AP与无线终端之间的固定的或移动的遮挡物，从而能够保证WLAN的覆盖范围，保障WLAN的畅通。
    射频干扰也是需要考虑的很重要的一个方面。在RF勘察时着重要分析WLAN受到射频干扰的可能性。在导入WLAN网络之前，使用者可用一些简单工具检视某个环境(如住家或办公室)受到射频干扰的可能性。其次，移除WLAN射频干扰的来源。解决WLAN射频干扰问题最有效也最简单的方法，就是移除任何可能的干扰来源，除非干扰源来自于附近区域的另一个WLAN，使用者无权拆除对方的AP。事实上，在使用者可以控制的环境内，上网者只要把一些发射微波的仪器，比如微波炉、无绳电话或蓝牙装置等关机，WLAN射频干扰问题就可以获得相当程度的改善。第三，调整AP的频谱波段。调整频谱选择射频干扰最低的波段，这个方法虽然不能解决所有WLAN射频干扰问题，但值得一试。最后，采用802.11a标准。802.11a采用5GHz频谱，在短中期内，这段频谱的干扰将远较802.11b所采用的2.4GHz为小。　

覆盖范围
    环境勘查的下一步就是确定覆盖范围，由此确定需要部署AP的个数。无线信号的重叠是非常重要的，它保证漫游的顺利实现，但是它们必须工作在不同的信道上，减少干扰的发生。WLAN的应用场合主要是在大楼内或大楼间，因此，建筑物的体积、布局、建材以及办公环境内各式各样的干扰源都是影响信号传输质量的因素。同样的一套WLAN设备在一个地方信号有效传输距离可能是100多米，换个地方可能连50米都不到。所以，在确定AP位置时，设备的标称值只能作为一个大致的参考，精确的位置必须要通过场地信号强度测试仪和比较试验来定。许多网络厂商都有面向企业的场地信号强度测试产品，效果都不错。
    场地信号强度测试工具的种类很多，有基于笔记本、袖珍PC的，也有基于PDA的。基于袖珍PC的测试工具用起来比笔记本灵活，但功能和适应性稍差。如果选用基于PDA的测试工具，最好挑能接标准PC卡的那种，因为在标准PC卡上附加无线收发功能已是时下非常流行的做法。

用户数量
    环境勘查中的另外一个重要因素就是考察用户数量和用户密度。用户的数量将决定网络的出口带宽。正常情况下，一个用户的最少带宽为100kbps，再乘上同时在线的用户数，就是实际需要的网络出口带宽。例如，有5个同时在线的用户，那么就需要500kbps的带宽或者更多。特定区域内的用户数量将决定AP部署的个数。在一个多用户的环境中，例如宾馆会议厅或大堂门厅，就需要更多的AP来处理负荷，即使一个AP能提供足够的物理信号覆盖。
    特别是要注意用户密度和典型用户的带宽需求量。比如，在会议室和教室这种地方，很多用户可能要在同一频道同时上网，这就应该缩小每个频道的覆盖半径，在单位区域里增加可用的频道数；而在仓库这种空旷的地方，同一时段上网的人很少，这就应该尽量扩大单个频道的覆盖半径，并提高天线增益。
    还有一个影响带宽需求的因素是网络流量的类型。有些应用，如视频会议，是“吃”带宽的大户；上网浏览和收发电子邮件等应用，虽然占用带宽不多，但如果大量用户同时使用，就会引起带宽的突发需求。
    综合以上各种因素，一个典型6M带宽的802.11b无线频道可以支持30－50个或更多的用户。对于某些特别重要的应用或用户，可以考虑配置带流量优先级管理功能的AP，也可以选配第三方厂商具有同类功能的独立的产品，但成本要高一些。

模型选择
     WLAN的优化设计不仅要从覆盖范围的角度来考虑，还要考虑其负载能力，以保证服务质量。以布置WLAN教室为例，假设实际的需求是要保证30个学生同时点播多媒体课件，一个AP不能满足要求，需要在同一教室里面布置两个AP。由于用户需求是动态变化的，AP的实际负载可能会加重或减轻，这些变化可以通过对WLAN监视得知。网络管理员应根据实际变化对AP的数量和分布作出调整。
第三个重要因素就是用户使用WLAN的目的，不同的应用采用的不同的WLAN设计方案。举例来说，咖啡店的WLAN使用者可能是学生,而旅馆更多是商务人士。学生上网喜欢聊天、网络游戏和语音对话，而商务人士更可能的是连接到企业的企业网、收发电子邮件和处理商务。
    在进行环境勘查时需要了解用户在WLAN上将运行哪些应用，因为这也将决定网络的带宽。网络应用需要的带宽乘上同时在线的用户数量，就是网络需要最少出口带宽。例如，如果网络应用需要200kbps的带宽，而同时最多有5个在线用户，那么就需要1Mbps的互联网带宽。
    总之，良好的WLAN设计不仅可以保证较好的服务质量，也可以减少AP的使用数量从而节约成本，其前提是事先经过充分的实地测量和评估。

拓扑结构的选择
    目前有点对点模式、基础架构模式、微蜂窝覆盖模式、网桥模式和中继器模式五种组网方式。你要根据实际情况（覆盖范围、用户数量等），选择合适的拓扑结构来构造WLAN。一般在校园WLAN工程中，需要选择多个拓扑结构来满足需要，例如普通教室和办公室采用单AP的基础架构模式，大会议室需要多AP模式的微蜂窝覆盖模式，两个楼的连接采用无线网桥模式。