基于商业街的WLAN室外覆盖研究

【摘 要】

WLAN室外覆盖是WLAN进行商业化运营的重要环节，也是各运营商业务发展的重要手段。商业步行街人口密集、业务发展价值大，是各运营商必争的业务发展区。但是由于人口稠密、建筑较多、无线环境复杂，导致WLAN覆盖时效果和用户体验极不稳定，因此对商业街的WLAN室外覆盖研究非常有必要。通过对商业步行街的WLAN室外覆盖进行实测分析以及在覆盖方式上进行探讨，得出了优化方案。

【关键词】

商业步行街 WLAN室外覆盖 覆盖半径 站址高度

1 引言

随着各家运营商WLAN（Wireless Local Area Networks，无线局域网）室外覆盖的部署，特别是在人口稠密、建筑集中的商业步行街，WLAN覆盖时会遇到频段干扰、高衰减、穿透性差等问题，影响着实际的覆盖效果和用户体验。因此，分析和解决在商业街进行WLAN室外覆盖时遇到的各种问题是非常有必要的。

2 WLAN覆盖性能分析

（1）商圈室内信号外泄多，频点干扰严重

商业步行街内建筑密集，沿街各种类型商铺非常多，许多商家都拥有自设室内WLAN网络，商铺内的WLAN自有网络信号外泄非常严重。

如图1所示，通过在商业步行街室外多处进行WLAN信号电平测试可以发现，有许多其他运营商或私有AP（Access Point，无线访问节点）的信号，部分场强高达-70dBm，存在较强的同频或邻频干扰，对室外WLAN上网性能影响较大。经过现场分析，发现信号大部分为室内AP泄漏，且多为2.4G频段信号，基本无5.8G频段信号。

图1 商业步行街室外WLAN信号电平情况

（2）遮挡多，信号衰减严重

由于商业步行街内商场、商务写字楼等建筑密集，休闲区域树木较多，2.4G频段的无线电波穿透能力差，因此导致WLAN室外覆盖信号受各种建筑、树木等衰减严重。此外，站点选址的不同会造成天线挂高的不同，天线的主覆盖方向选择等也对覆盖的效果有巨大影响。

表1为采用室外型AP设备+高增益天线覆盖方式进行覆盖后，使用笔记本电脑（型号：PC_Lenovo_T61）进行测试的结果。

（3）站址高度与“塔下黑”现象

从上述测试结果中还发现一个现象，在站点正下方、水平方向距离站址30m时，信号强度不如水平距离60m左右强，下载速率也明显偏低。于是笔者采用多个终端进行测试，发现部分终端在水平方向距离站址30m处甚至未检测到该站的WLAN信号，呈现严重的“塔下黑”现象。

如图2所示，笔者选取两处不同高度的站点：左边为招商银行基站，天线高度大致在40m左右；右边为海怡花园基站，天线高度大致在15m左右。

图2 选取的两处不同高度站址图

在站址正下方对电平场强及业务情况进行了测试对比，结果如表2所示。

从以上测试数据可以发现，当天线高度越高，这种情况就越明显。天线高度在20m以下的站点，“塔下黑”对用户上网体验的影响会相对较小。

（4）手机用户和电脑用户上网体验对比

由于商业步行街人口流动性非常大，用户上网以手机终端为主，因此在做商业步行街覆盖时，笔者特别注意了手机用户的使用效果。在相同位置，笔者采用笔记本电脑和手机终端进行测试对比的结果如表3所示。

从表3对比结果可以发现，在相同位置，手机终端比笔记本终端的测试电平值要低，下载速率也要低，部分区域还出现笔记本终端可以连接但是手机用户无法连接的现象。

笔者对目前一些主流的笔记本无线网卡和手机终端的WLAN能力进行初步分析发现，由于手机体积受限以及天线的设计问题，手机的发射功率和接收能力相比笔记本电脑要差很多，甚至不同型号、不同品牌的手机之间差距也很大。通常手机WLAN天线大多是很小的PIFA天线和陶瓷天线，效果差；笔记本电脑的无线网卡通常会把天线延长到面板上去，接收能力会更强。

一般情况下，笔记本电脑的发射功率平均在30mW（15dBm）左右，而一些主流手机的WLAN发射功率约为10mW（10dBm）左右，平均要低5dBm左右；在接收能力上，手机WLAN接收能力较笔记本电脑要差10～20dB。

（5）附着用户数较多，影响正常用户接入

在测试的过程中，笔者还发现经常会有信号强度很好，但是终端无法正常连接网络“可见而不可用”的现象。有时终端是直接不能连接网络，有时是终端无法获取IP地址，长时间等待后获取失败。对于该现象进行深入分析和测试发现，当AP附着用户数较高时，此种情况特别严重。

如图3所示，笔者放开了AP附着用户限制后发现，在高峰时间最大附着用户数达到80个左右，通常情况该值也为50～60个，这时其余上网用户再接入WLAN网络的成功率就会非常低，出现连接失败或无法获取IP地址的情况。如果限制了最大关联用户数，则关联用户到达上限后，新用户也无法接入网络。

分析发现造成该现象的主要原因是：由于商业步行街人流量大，手机终端若开启Wi-Fi功能，则会自动关联到附近信号最强的WLAN基站的AP上。

采用手动踢出未认证的关联终端后，过一段时间该终端又会重新关联，不能解决本质问题。而在笔者调整了SSID后，随着附着用户数的降低，测试时接入成功率明显提高。因此，在排除AP设备性能差异的前提下，减少覆盖区域内的附着用户数是解决问题的必要手段。

3 部署方案分析研究

3.1 场景特点分析

通过对在商业步行街室外WLAN覆盖各种情况的分析，可以得到该场景具有以下特点，需要在WLAN网络部署时重点考虑。

（1）商业步行街总体面积大，热点区域多，需要精确规划；

（2）覆盖区域内无线环境较复杂，信号衰减较快，干扰也严重；

（3）人流量大，潜在用户需求大，对AP的容量性能要求高；

（4）步行街上网需求大部分为手机用户。

3.2 部署思路分析

为了提升在商业步行街及类似场景的WLAN室外网络部署效果，首先应该将步行街内的热点区域进行详细规划，对规划的每个热点区域进行有针对性的WLAN覆盖方案规划；然后在规划时应尽量减小AP覆盖半径，缩小覆盖面积，尽量控制AP信号在某一热点区域范围内而不越区覆盖。这样部署的优点如下：

（1）缩小覆盖面积可以有效减少干扰信号源的数量，且在重点区域内，主信号强度会远远强于干扰信号；

（2）控制WLAN信号在主要的热点区域内，减少其越区覆盖的概率，从而减少信号弱覆盖区域的面积以及因“信号可见却不可用”影响业务实际体验；

（3）为了缩小覆盖面积，就必须降低AP安装高度，这样也可以有效避免“塔下黑”现象的存在；

（4）由于步行街主要上网需求来自于手机，缩小覆盖面积后，可以有效解决用户手机发射功率和接收能力不足的弱点，提升手机用户感知；

（5）覆盖面积减小后，区域内的附着用户数量也会得到有效控制，避免了因附着用户数过高导致其他用户上网无法接入的情况。

3.3 WLAN室外部署的实施方法分析

通过上文分析，可以总结出在商业步行街等类似人口密集、建筑多的场景，在进行室外WLAN部署时应采用以下方法来提高部署效果：

（1）合理选址，严格控制AP天线安装高度

在对商业步行街进行WLAN室外覆盖时，AP安装高度应该控制在20m以下，这样可以更好地控制AP信号覆盖半径，避免“塔下黑”现象。在实际部署时，可以采用美化灯杆、电话亭等多种方式。

（2）精确设置天线方向角及下倾角

选址完成以后，在实际部署时需结合规划热点区域，精确地设置天线安装位置及相应的方向角、下倾角，从而将信号集中在热点区域内，尽量减少越区覆盖的几率。

（3）建议采用室外型AP进行覆盖

采用“室外型AP+增益天线”的方式相对于基站型智能AP，覆盖半径会更小，也更容易控制覆盖区域。

目前，市场主流的室外型AP主要采用“AP+高增益天线”的方式进行覆盖；而基站型智能AP主要依靠集成在AP上的智能天线进行覆盖。后者在覆盖半径上要优于前者，但是在价格上也远远高于普通室外型AP。因此，对于商业步行街这种人口密集的区域，在控制好天线安装高度的前提下，建议采用普通室外型AP进行覆盖。

（4）可以考虑将5.8G频段用于商业区覆盖

通过上文的电平测试分析可知，目前5.8G频段组网的AP很少，如果能将5.8G作为网络建设的频段，则干扰将大大小于2.4G频段组网。同时，由于5.8G频段的频段更高，也更容易将覆盖区域控制在小范围内。

但是，由于现阶段大部分终端对5.8G频段的支持率还较低，因此暂不能作为方案实施。不过随着未来终端对5.8G频段支持率的提升，采用5.8G频段进行覆盖仍不失为一种解决类似商业步行街等人口密集场景进行室外WLAN覆盖的方案。

4 结论

综上所述，在商业步行街等人口稠密的场景进行室外WLAN覆盖时，由于存在干扰多、潜在用户数高、手机用户多等特点，因此必须详细地制定规划建设方案。应尽量减小单AP的覆盖面积，细化热点区域，对各热点区域进行重点覆盖；站址选择时应充分考虑热点所在位置，降低天线安装高度，合理设置天线方向及下倾角来控制覆盖半径，尽量避免因信号越区覆盖而造成弱覆盖；结合扫频结果，精确规划AP频点，减少频点干扰。

参考文献：

[1] 郑小华，岳国文. WLAN区域覆盖的探讨[J]. 电信工程技术与标准化， 2004（2）： 52-55.

[2] 刘浪，陈玉明. WLAN的设计研究[J]. 科协论坛， 2011（1）： 44.

[3] 马向辰，刘海平，于晓冰. WLAN 802.11n组网规划相关问题研究[J]. 电信工程技术与标准化， 2011（4）： 1-6.

[4] 陶志强，王劲. 关于WLAN网络规划的探讨[J]. 现代电信科技， 2011（4）： 73-76.

[5] 高峰. 无线城市：电信级Wi-Fi网络建设与运营[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2011.

作者简介

郭渝：工程师，硕士毕业于重庆大学通信与信息系统专业，现任职于中国移动通信集团设计院有限公司重庆分公司，主要研究方向为WLAN规划与设计、室内分布系统规划与设计等。

（2）覆盖区域内无线环境较复杂，信号衰减较快，干扰也严重；

（3）人流量大，潜在用户需求大，对AP的容量性能要求高；

（4）步行街上网需求大部分为手机用户。

3.2 部署思路分析

为了提升在商业步行街及类似场景的WLAN室外网络部署效果，首先应该将步行街内的热点区域进行详细规划，对规划的每个热点区域进行有针对性的WLAN覆盖方案规划；然后在规划时应尽量减小AP覆盖半径，缩小覆盖面积，尽量控制AP信号在某一热点区域范围内而不越区覆盖。这样部署的优点如下：

（1）缩小覆盖面积可以有效减少干扰信号源的数量，且在重点区域内，主信号强度会远远强于干扰信号；

（2）控制WLAN信号在主要的热点区域内，减少其越区覆盖的概率，从而减少信号弱覆盖区域的面积以及因“信号可见却不可用”影响业务实际体验；

（3）为了缩小覆盖面积，就必须降低AP安装高度，这样也可以有效避免“塔下黑”现象的存在；

（4）由于步行街主要上网需求来自于手机，缩小覆盖面积后，可以有效解决用户手机发射功率和接收能力不足的弱点，提升手机用户感知；

（5）覆盖面积减小后，区域内的附着用户数量也会得到有效控制，避免了因附着用户数过高导致其他用户上网无法接入的情况。

3.3 WLAN室外部署的实施方法分析

通过上文分析，可以总结出在商业步行街等类似人口密集、建筑多的场景，在进行室外WLAN部署时应采用以下方法来提高部署效果：

（1）合理选址，严格控制AP天线安装高度

在对商业步行街进行WLAN室外覆盖时，AP安装高度应该控制在20m以下，这样可以更好地控制AP信号覆盖半径，避免“塔下黑”现象。在实际部署时，可以采用美化灯杆、电话亭等多种方式。

（2）精确设置天线方向角及下倾角

选址完成以后，在实际部署时需结合规划热点区域，精确地设置天线安装位置及相应的方向角、下倾角，从而将信号集中在热点区域内，尽量减少越区覆盖的几率。

（3）建议采用室外型AP进行覆盖

采用“室外型AP+增益天线”的方式相对于基站型智能AP，覆盖半径会更小，也更容易控制覆盖区域。

目前，市场主流的室外型AP主要采用“AP+高增益天线”的方式进行覆盖；而基站型智能AP主要依靠集成在AP上的智能天线进行覆盖。后者在覆盖半径上要优于前者，但是在价格上也远远高于普通室外型AP。因此，对于商业步行街这种人口密集的区域，在控制好天线安装高度的前提下，建议采用普通室外型AP进行覆盖。

（4）可以考虑将5.8G频段用于商业区覆盖

通过上文的电平测试分析可知，目前5.8G频段组网的AP很少，如果能将5.8G作为网络建设的频段，则干扰将大大小于2.4G频段组网。同时，由于5.8G频段的频段更高，也更容易将覆盖区域控制在小范围内。

但是，由于现阶段大部分终端对5.8G频段的支持率还较低，因此暂不能作为方案实施。不过随着未来终端对5.8G频段支持率的提升，采用5.8G频段进行覆盖仍不失为一种解决类似商业步行街等人口密集场景进行室外WLAN覆盖的方案。

4 结论

综上所述，在商业步行街等人口稠密的场景进行室外WLAN覆盖时，由于存在干扰多、潜在用户数高、手机用户多等特点，因此必须详细地制定规划建设方案。应尽量减小单AP的覆盖面积，细化热点区域，对各热点区域进行重点覆盖；站址选择时应充分考虑热点所在位置，降低天线安装高度，合理设置天线方向及下倾角来控制覆盖半径，尽量避免因信号越区覆盖而造成弱覆盖；结合扫频结果，精确规划AP频点，减少频点干扰。

参考文献：

[1] 郑小华，岳国文. WLAN区域覆盖的探讨[J]. 电信工程技术与标准化， 2004（2）： 52-55.

[2] 刘浪，陈玉明. WLAN的设计研究[J]. 科协论坛， 2011（1）： 44.

[3] 马向辰，刘海平，于晓冰. WLAN 802.11n组网规划相关问题研究[J]. 电信工程技术与标准化， 2011（4）： 1-6.

[4] 陶志强，王劲. 关于WLAN网络规划的探讨[J]. 现代电信科技， 2011（4）： 73-76.

[5] 高峰. 无线城市：电信级Wi-Fi网络建设与运营[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2011.

作者简介

郭渝：工程师，硕士毕业于重庆大学通信与信息系统专业，现任职于中国移动通信集团设计院有限公司重庆分公司，主要研究方向为WLAN规划与设计、室内分布系统规划与设计等。

（2）覆盖区域内无线环境较复杂，信号衰减较快，干扰也严重；

（3）人流量大，潜在用户需求大，对AP的容量性能要求高；

（4）步行街上网需求大部分为手机用户。

3.2 部署思路分析

为了提升在商业步行街及类似场景的WLAN室外网络部署效果，首先应该将步行街内的热点区域进行详细规划，对规划的每个热点区域进行有针对性的WLAN覆盖方案规划；然后在规划时应尽量减小AP覆盖半径，缩小覆盖面积，尽量控制AP信号在某一热点区域范围内而不越区覆盖。这样部署的优点如下：

（1）缩小覆盖面积可以有效减少干扰信号源的数量，且在重点区域内，主信号强度会远远强于干扰信号；

（2）控制WLAN信号在主要的热点区域内，减少其越区覆盖的概率，从而减少信号弱覆盖区域的面积以及因“信号可见却不可用”影响业务实际体验；

（3）为了缩小覆盖面积，就必须降低AP安装高度，这样也可以有效避免“塔下黑”现象的存在；

（4）由于步行街主要上网需求来自于手机，缩小覆盖面积后，可以有效解决用户手机发射功率和接收能力不足的弱点，提升手机用户感知；

（5）覆盖面积减小后，区域内的附着用户数量也会得到有效控制，避免了因附着用户数过高导致其他用户上网无法接入的情况。

3.3 WLAN室外部署的实施方法分析

通过上文分析，可以总结出在商业步行街等类似人口密集、建筑多的场景，在进行室外WLAN部署时应采用以下方法来提高部署效果：

（1）合理选址，严格控制AP天线安装高度

在对商业步行街进行WLAN室外覆盖时，AP安装高度应该控制在20m以下，这样可以更好地控制AP信号覆盖半径，避免“塔下黑”现象。在实际部署时，可以采用美化灯杆、电话亭等多种方式。

（2）精确设置天线方向角及下倾角

选址完成以后，在实际部署时需结合规划热点区域，精确地设置天线安装位置及相应的方向角、下倾角，从而将信号集中在热点区域内，尽量减少越区覆盖的几率。

（3）建议采用室外型AP进行覆盖

采用“室外型AP+增益天线”的方式相对于基站型智能AP，覆盖半径会更小，也更容易控制覆盖区域。

目前，市场主流的室外型AP主要采用“AP+高增益天线”的方式进行覆盖；而基站型智能AP主要依靠集成在AP上的智能天线进行覆盖。后者在覆盖半径上要优于前者，但是在价格上也远远高于普通室外型AP。因此，对于商业步行街这种人口密集的区域，在控制好天线安装高度的前提下，建议采用普通室外型AP进行覆盖。

（4）可以考虑将5.8G频段用于商业区覆盖

通过上文的电平测试分析可知，目前5.8G频段组网的AP很少，如果能将5.8G作为网络建设的频段，则干扰将大大小于2.4G频段组网。同时，由于5.8G频段的频段更高，也更容易将覆盖区域控制在小范围内。

但是，由于现阶段大部分终端对5.8G频段的支持率还较低，因此暂不能作为方案实施。不过随着未来终端对5.8G频段支持率的提升，采用5.8G频段进行覆盖仍不失为一种解决类似商业步行街等人口密集场景进行室外WLAN覆盖的方案。

4 结论

综上所述，在商业步行街等人口稠密的场景进行室外WLAN覆盖时，由于存在干扰多、潜在用户数高、手机用户多等特点，因此必须详细地制定规划建设方案。应尽量减小单AP的覆盖面积，细化热点区域，对各热点区域进行重点覆盖；站址选择时应充分考虑热点所在位置，降低天线安装高度，合理设置天线方向及下倾角来控制覆盖半径，尽量避免因信号越区覆盖而造成弱覆盖；结合扫频结果，精确规划AP频点，减少频点干扰。

参考文献：

[1] 郑小华，岳国文. WLAN区域覆盖的探讨[J]. 电信工程技术与标准化， 2004（2）： 52-55.

[2] 刘浪，陈玉明. WLAN的设计研究[J]. 科协论坛， 2011（1）： 44.

[3] 马向辰，刘海平，于晓冰. WLAN 802.11n组网规划相关问题研究[J]. 电信工程技术与标准化， 2011（4）： 1-6.

[4] 陶志强，王劲. 关于WLAN网络规划的探讨[J]. 现代电信科技， 2011（4）： 73-76.

[5] 高峰. 无线城市：电信级Wi-Fi网络建设与运营[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2011.

作者简介

郭渝：工程师，硕士毕业于重庆大学通信与信息系统专业，现任职于中国移动通信集团设计院有限公司重庆分公司，主要研究方向为WLAN规划与设计、室内分布系统规划与设计等。