基于智能天线的运营商WLAN设计

孙晓冬（中国移动通信集团上海有限公司,上海200030）

基于智能天线的运营商WLAN设计

孙晓冬
（中国移动通信集团上海有限公司,上海200030）

摘要：随着4G牌照发放，国内三大电信运营商都已大规模的部署4G,例如：视频通话、网络电视和无线上网卡等对数据链接速率要求更高,但现在的网络的升级在人口密集区域仍不能很好的满足用户峰值使用需求。无线局域网(WirelessLAN)简称WLAN,作为运营商数据业务重要发展方向,己成为蜂窝网络中数据业务重要组成部分。本文主要采用智能天线技术运营商WLAN设计方案进行较为详细的研究和设计。

关键词：智能天线;运营商;WLAN;3G;4G

1引言

随着三大运营商在完成3G部署，逐步铺开4G,大数据和高带宽的新增业务(如无线上网卡、视频通话、网络电视等)将迎来蓬勃发展的机遇。这些应用会增长就要求移动无线网络带宽更宽、网速更快和覆盖更广。而运营商的现网升级后在热点地区或者是人口密集区域仍不能人们对移动无线网使用需求。所以针对写字楼、商场或者高校等热点地区和人口密集区域场所,全部用固定网络接入并不能有效覆盖所有的用户,而且其相关的建设成本很高,所以在这些热点地区和人口密集区域场所架设无线局域网络作为移动无线连接接入端口就是最佳解决方案。架设无线网络接入点最需要的是关注网络覆盖问题。本文将结合相应的智能天线技术以及WLAN技术来实现运营商WLAN设计。

2无线局域网总体布局设计

2.1拓扑结构

网络结构是在设计规划阶段来进行平面拓扑，这样在开始搭建网络，就会比较将根据实际网络环境进行相关布局设计。

（1）有线和无线共存环境：当现场安装环境中已存在一个有线网络，只需要在这个有线网络上搭建无线网络即可。而用无线路由器直接替换有线路由器，这样使得网络架构简单、网络管理方便，然后使用无线路由器所带有的LAN口进行转接成有线网来连接计算机；这样的网络架构和设计能在同一台路由器上实现无线和有线的良好的数据通讯。

（2）无线环境：这样就直接架构和建设一个新的无线局域网的网络环境，这样主要是使用无线路由器以及配合无线网卡来架构网络，使用无线路由器以及配合无线网卡架构无线网络最大的优势在于适应性。而且在特殊的情况下需要有线网络连接时，无线路由器所附带的的LAN口也可以提供有线网络连接。

2.2WLAN覆盖区域设计

（1）点对点模式WLAN的网络覆盖设计。点对点模式WLAN的网络覆盖设计是符合IEEE802.3标准的，传统局域网工作站发送信息时所产生的冲突时的总线裁决方式一般采用的为载波监听多路访问/冲突检(CSMA/CD)机制处理，而无线局域网WLAN相对传统的有线局域网而言其使用的无线媒质来进行传输信息，这样也造成在无线传输环境中对冲突检测和定位就显得比较困难，也容易造成一些节点的问题不容被发现。因此，无线局域网WLAN解决冲突所采用的机制是载波监听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)，这一机制与载波监听多路访问/冲突检(CSMA/CD)机制最大特点是其避免发生冲突方式主要体现在发送信息过程中。在点对点模式WLAN的网络覆盖设计中，需要主要考虑的是一个区域的各个无线工作站所处的位置，保证各个无线工作站之间的距离合适，这样就能尽可能的避免隐藏节点等问题，从而确保各个无线工作站之间能进行良好的通信。

（2）基础结构模式WLAN的网络覆盖设计。基础结构模式WLAN的网络覆盖区域设计所需要解决的关键问题是需要预测总共需要多少个接入点以及对这些接入点如何进行规划。若是只对一个接入点进行规划时，主要会将该接入点设置选择在覆盖范围的中心位置。若由于安装的接入点的位置不可避免的有障碍物，这可选用扩展天线来扩大该接入点所能覆盖范围；当需要配置多个接入点时，也必须保证这每个接入点重叠覆盖区域可以自由移动和切换，而这些重叠区域的大小主要取决于该区域内的用户数量和无线网络用户使用率。若某个区域的使用无线用户数相比其他区域比较多，则该网络的负荷会比其他区域相对较高，那么其与相邻区域那日的热点重叠范围就需要更大一些，这就通过减少与接入点的距离。

3智能天线技术实现

3.1智能天线实现方式

采用了新一代终端感知型智能天线阵列技术，它结合了“On-Chip”和“On-Antenna”的优势特点，对于WA3600系列AP，其天线阵列是12个天线振子一起架构而成的，这些天线振子进行配合可形成多达4000个以上的天线辐射图型。每一个天线振子都精心调配，协同工作，使可能产生的辐射图在实际网络环境中达到比较好的覆盖性能。于此同时，AP的处理器会运行相关的天线选择算法，然后在实际环境中根据用户终端所处的不同位置，从天线阵列中选取若干天线振子来进行相关数据和报文的传输，在选择天线振子的同时，AP也会将也会将延时和相位等因素进行整体考量，从而使得天线阵列能对终端行为进行天线阵列的快速收敛和探测感知。

整个系统具有如下特征：

（1）逐包划分以及选择发送天线，在实际天线阵列中做到了对于每包需要发送的报文都能选择天线阵列中不同发送天线进行发送；

（2）智能天线在实际的使用过程中，需要能做到天线选择是最优化的，可将接入AP的相关移动终端都建立和维护一个数据记录，这些数据记录中会保存终端在实际使用过程中最优天线使用的相关历史信息，从而能快速便捷的选择其最优天线；

（3）数据库记录的收敛速度较快，在实际使用过程中智能天线以及智能天线的选择算法是需要在实际网络环境中进行工作得到的，主要的方式是通过在实际使用过程中选择一些特定的天线进行针对性的通讯探测，在这些探测记录中选择最优的记录进行保存，这样就能做到智能天线能根据天线的辐射图及其历史信息快速响应环境的变化，选择出最优化的天线；

（4）与延时、速率、相位及功率等与发送相关的参数进行结合，从而实现发送参数的非线性变化；

（5）相对于传统Beamforming来说，智能天线并不会让终端过多参与，这样也就不需要使用协议报文或者其他与终端进行智能天线管理相关事项或者信道参数的通讯，这样也减轻了无线AP的负载，从而使得在数据流数和发送天线数等相关硬件基础相等的情况也能获得多天线的增益。

4总结

本文主要是根据无线局域网发展以及相关研究，针对运营商的无线局域网建设需求，运用智能天线技术并设计了一个无线局域网系统，为智能天线技术在无线局域网的研究提供了一定的借鉴作用。