WiFi无线接入网络规划方案研究

张元金

0 引言

随着无线业务的需求逐步增强，WLAN以其移动性、灵活性高、建网迅速、管理方便、网络造价低、扩展能力强等特点，在电信、联通、移动等运营商的业务领域逐步发挥越来越重要的作用。任何一个位置都可以接入网络，布线方式简单，只需建置骨干。新增用户无须布线，线路故障修复简单，机动性强，用户可任意移动。在很大程度上节约了人力物力和资金。WiFi作为短距离无线技术，以其便捷灵活的方式，受到人们的追捧和喜爱。

1 WiFi现状

WiFi（Wireless Fidelity）俗称无线宽带，WiFi实际上为制定 802.11无线网络的组织，并非代表无线网络。但是，后来人们逐渐习惯用WiFi来称呼802.11b协议。它的最大优点就是传输速度较高，同时，也与已有的各种802.11 DSSS设备兼容。笔记本电脑上的迅驰技术就是基于该标准的。WLAN标准不断完善，可运营可管理性稳步增强，802.11n已成主流。快速高效的4G网络应用，为WiFi无线接入网络建设提供了条件。

WiFi技术经过几年的发展，目前已经是一个比较成熟的技术，现今的设备完全支持 802.11a/b/g，安全方面满足WEP、TKIP、WPA、WPA2等、支持 Radius认证、计费、授权等，未来的发展一方面是目前协议的完整和优化，例如支持QoS，支持语音视频等业务，这部分功能AP可以通过软件升级解决。另一方面，WiFi提出新的网络实现方式，例如Mesh、MIMO技术等。

WiFi的技术特点：

（1）无线电波的覆盖范围相对广。

（2）传输速度非常快，符合个人和社会信息化的需求。

（3）厂商进入该领域的门槛比较低, 设备价格低廉。

（4）信号功率小，绿色健康。

（5）工作在相同的IMS 频段，全球统一。

正因为如此，WiFi无线接入网络已成为当今社会的主流元素。据统计，截止到今年8月初，某地区已部署5000多个热点、24584个AP和70台AC。主要集中在宾馆酒店、政企单位、商务楼宇、学校、休闲娱乐场所、交通枢纽、医院等。虽然如此，WiFi建设还是存在许多问题，综合如下：

（1）建设模式单一，没有引入合作方式共同参与建设；

（2）部署的热点偏向高校和政府，商业价值不高；

（3）对WiFi后向运营在管理上存在缺失；

（4）多数802.11n AP上联带宽不足50M，无法确保用户体验；

（5）部署成本和运维成本高；

（6）覆盖范围有限，信号不稳定；

（7）安全性有待提高。

2 WiFi发展策略

WiFi发展策略，从业务、运营和建设等3个方面展开：

（1）业务：由前向经营为主向后向经营为主转变

做好业务发展策略转变，提升网络价值：做好业务发展策略转变，由前向经营为主向后向经营为主转变，提升业务收入；做好网络升级和改造，以支撑后向经营对网络的要求，如AP支持多SSID组网，定制化PORTAL，管理合作伙伴设备等；在人流密集区域采取个性化 PORTAL认证界面和推送，为电信相关业务做推广。

（2）运营：构建多个集约化运营中心，拓展后向模式

运营企业以收购CDMA网络和全业务运营为契机，成立了地方网络操作维护中心、无线网络运营中心、传送网络运营中心、平台运营支撑中心和网络资源管理中心，实行网络和业务平台的集中维护、优化和监控，以及网络资源的动态管理和集中调度，着力提升专业化维护能力和重大任务、应急通信的保障能力。实现平台集约、资源集约、帐号集约、管理集约、数据集约、流量集约化。

（3）模块化建设、分区设计和覆盖

大规模的组网，建设思想总体来说，把整个网络分为多个小区，每个小区用 AP覆盖，采用传输和交换设备，把AP的数据都汇聚到AC上，小区内所有用户的数据报文传递给AC（每个小区有一台AC），AC实现对用户的接入控制，对 AC控制的小区下的用户进行控制； AC可以作为Radius客户端，配合运营商目前的Radius服务器，实现用户的认证、授权、计费。Radius服务器和网管服务器需要和AC不经过 NAT通信,以便满足认证计费的功能，或者 AC作为比较小的认证、授权、计费服务器，本身对小区的用户进行认证计费服务。

大规模的网络覆盖系统规模大，涉及到的设备众多，工程难度比较大。整个系统按照模块化原则，把要覆盖的区域，根据地理情况，分为N各小区，每个小区单独勘测和设计。结合小区的地理状况，设计合理的AP覆盖方式。

3 WiFi无线接入网络规划方案

3.1 WiFi无线接入网络模式

（1）Ad-Hoc

此模式的特点是：无中心，自组织，多跳路由，动态拓扑。

（2）无线接入点—AP

此模式的特点是：无线接入点，有线无线互联；需设置信道、密钥（WEP）、网络协议（如DHCP）、桥接等；客户端为台式 PC机、笔记本电脑、掌上电脑等终端设备；AP结构分布图如图1所示：

图1 AP结构分布图

（3）点对点桥接—P to P

P to P网络通常用于通过Ad Hoc连接来连接节点。

（4）点对多点路由—P to MP

点对多点路由—P to MP，即点对多点桥接，可将分布于不同地点和不同建筑物之间的局域网连接起来，真正实现高性能、多功能平台的无线传输。P to MP结构分布图如图2所示：

图2 P to MP结构分布图

（5）无线客户端—AP Client

无线客户端—AP Client特点是：无线客户端，无线有线互联；自动捕捉信道；手工设置密钥；自动获取IP地址等。

（6）无线转发器—Repeater

无线转发器是用来转发无线探测器或者遥控器的信号，构成联动系统的重要器件，当遥控器或探测器和接收装置之间因安装距离较远、通讯信号强度不足时可加装无线转发器，以保证通信顺畅。

（7）无线网状网—WiMesh

（8）无线网状网—WiMesh是一种基于IP协议的通信技术，它支持多点对多点的网状结构，采用移动跳接式路由技术（Mobile Ad Hoc），避免了星型网络单点故障的问题。无线网状网—WiMesh结构分布图如图3所示：

图3 WiMesh结构分布图

3.2 WiFi无线接入网络规划实施方案

（1）对现有高流量场所，如高校、政企场所等，继续优化，做厚做精：在WiFi使用的高流量地方，继续提供优质的服务，增加带宽及流量，使这些地方的WiFi使用更加方便，从而带动其他地方或场所的WiFi使用率。

（2）预留一部分投资，根据前端部门订单需求建设新增热点：对投资有一个全面的计划，并根据前端部门订单需求，从而进行扩展延伸，建立新的热点。

（3）关注后向经营对网络的要求：AP支持多SSID组网，定制化PORTAL，管理合作伙伴设备等 。

3.3 WiFi网络规划实施步骤

WiFi网络规划实施步骤分为：调研及勘查、覆盖设计、频率规划、容量规划、网络优化几个方面。

（1）调研及勘查

通过调研了解客户需求，明确网络覆盖目标、应用背景，分析用户对象群及数量、业务特征等；并对WLAN覆盖现场进行勘查，获得现场环境参数、传输及点位等情况。在此基础上制定合理的WLAN网络规划总体原则和策略。

调研及勘查是网络规划的成功关键：

①了解运营商要求覆盖建筑物的数量，楼层的高度，覆盖的边界。

②了解如下的干扰源，设置AP时尽量避开干扰源：

微波炉

蓝牙设备

医疗或科学设备

高压线

③了解运营商要求的室内的覆盖率，一般考虑 80%，用户可以享用的最大带宽，通用的集线比。

④勘测AP放置的位置有无其它的AP设备，发射功率多少，有无其它干扰频率。

⑤现场架式AP设备，对要覆盖的区域进行测试，保证室内和室外的满足覆盖范围指标。

⑥对机房的情况记录，比如上连接口，电源电压，以太网固定位置等。

⑦估算以太网线的长度，固定位置，要远离楼顶接地网。

⑧室外AP安装的位置需要有接地线。在雷雨较多的地区，要安装避雷器和以太网避雷器。

（2）覆盖设计

覆盖设计阶段首先确定WLAN网络的覆盖方式，即采用室内还是室外覆盖方式、单独建设还是与移动通信网络合路等。确定覆盖方式之后根据现场环境参数进行链路预算，在此基础上初步确定AP点位及数量。在有条件情况下，进行WLAN仿真，预测规划效果，并根据仿真结果进行调整，直到各项参数达到目标值。

计算空中损耗如表1所示：

表1 空中损耗表

（3）频率规划

合路器、耦合器、功分器、射频馈线、吸顶天线等室分系统的频率范围为 800～2500MHz频带的需求。

室内分布系统天线的等效全向辐射功率大于10dBm覆盖要使边缘场强达到最低要求（-75dBm）

一般规定在人员经常停留地区最高信号接收电平不超过-25dBm；

GSM 900 TD-SCDMA 信号经过耦合器在 WLAN频段的噪声电平－100dBm。

（4）容量规划

WLAN由于是靠无线电波传输数据，因此在建网时的设计、规划，并且在相关布网理论基础上要比有线网络复杂的多；

WLAN的实施具体地讲就是根据客户需求和网络容量，因地制宜、精确地定位无线接入点（AP）的装配位置；

在确定接入点位置时，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,设备的标称值只能作为一个大致的参考；

相邻设备不要重迭频道；

立体考虑信号干扰问题；实际的网络环境是立体的，而不是平面的；

信号损耗、干扰源的避免。

（5）网络优化

按照网络规划对AP设备进行安装完成后，需要对网络进行优化。

用户容量的优化：

在试运行阶段，检测每个AP用户的容量,保证每个AP连接用户数不高于20个，如果超过该数量，需要增添新的AP设备。

对AP间同频干扰优化：

采用WLAN扫描软件对建筑物进行扫描，了解网络的覆盖情况，对同频干扰AP尽量降低发射功率，保证AP的正常运行。

对覆盖范围的优化：

了解小区的覆盖情况，对覆盖较差的区域，通过增加AP或增大AP的发射功率来满足用户的上网需求。各热点场合下AP占比如图4所示：

图4 各热点类型下AP占比

4 总结

经过综合分析，WiFi无线接入网络规划，可以符合以下要求：

（1）前瞻性

网络的设计要有一定的前瞻性，采用先进的设备和技术手段，保证在一段时间内不会随着技术的发展而变更网络的核心架构和关键技术，并能满足后期新技术扩展的应用。

（2）实用性

网络的设计应结合用户的实际需求，考虑与现网兼容，尽可能利用现网资源，节省投资。

（3）可靠性

网络结构的设计是否合理？选型是否妥当？工程施工的质量是否规范等都会影响到网络运行的可靠性，因此保证网络的可靠性是网络设计的重要原则，要求重要的设备要有一定冗余备份。BRAS、AC、数据库等网络侧设备应采用冗余备份方式，即系统主设备出现异常时，系统会自动、及时切换到备用设备，保证了用户接入的不中断以及系统数据的完整性。同时对于重要的用户接入，AP设备也应选用双链路设备。

（4）可管理性

网络的可管理性是保证网络开通、后续维护以及运营的重要指标。一方面包括WLAN网络设备的统一管理和控制，另一方面包括用户的统一管理，如无线用户和有线用户的统一认证、统一计费；IP地址的统一规划和分配等。

（5）可扩展性

网络只有具备良好的可扩展性，才能满足后续的发展。可扩展性包括网络组网可扩展、用户容量可扩展以及业务可扩展等。

（6）安全性

系统应具有从无线侧到网络侧的安全保证。WLAN网络支持多种认证和加密方式，保障了WLAN接入网络的安全和无线通信中用户数据的安全。通过对非法AP的检测和定位以及防 DoS攻击等手段，可以进一步保证无线网络的安全。在网络侧应安装网络防火墙等，防止黑客入侵等；同时对数据库采取网络隔离，保证了系统数据库的安全。

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