浅谈校园WLAN网络规划思路

【摘 要】移动通信大行其道，WLAN网络重要性日益明显，而校园有其特殊性，一方面使用需要旺盛，另一方米有人员密集区，如教室，但同时又有外部大面积区域，如教学楼外、大学城等，本文一方面介绍了普通WLAN网络规划思路，同时结合校园的特殊性，对其网络规划方法进行了介绍。

【关键字】WLAN； 校园； 网络； 规划 ； IEEE802.11b/g 2.4G

一、概述

21世纪，移动通信大行其道，3G方兴未艾，4G已粉墨登场，而WLAN网络的重要性也日益明显，中国电信目前也直接将WLAN网络定义为其第四张网。一般WLAN网络规划流程可以分为以下几个步骤：调研及勘查、覆盖设计、频率规划、容量规划、网络优化几个步骤。

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

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。覆盖设计之后根据前面确定的AP点位及数量进行合理频率规划，规避频率干扰，力求将干扰降到最小。然后根据用户需求进行容量规划。容量规划与频率规划是相互关联又相互制约的，提升容量将增大干扰，降低干扰又会减少网络容量，容量规划的目的就是找到容量和干扰整体最优的结合点。

在WLAN网络建成之后，进行实际的测试，做相应的优化调整，使网络性能达到最优。

二、调研及勘查

前期调研和规划是网络规划的基础，是获得规划输入参数的过程。调研阶段需覆盖目标、网络设计容量以及网络的预期质量。

由于WLAN信号在空间衰减较快，且WLAN多应用于室内环境，建筑结构、房屋材质对WLAN信号的影响很大，需进行现场的勘查，为WLAN的规划、仿真做好前期准备。

三、覆盖设计

（一）覆盖方式

WLAN网络大体可以分为下面两种场景、4类覆盖方式。

（1）室内覆盖：单独建设方式、共用室内分布系统建设方式；

（2）室外覆盖：室外型AP覆盖方式、Mesh型网络覆盖方式。

1.室内单独建设方式

室内单独建设方式是目前最简单、应用最广的WLAN建设方式。

采取单独建设方式时，主要根据WLAN的覆盖和容量需求在相应的位置布放，并将走线长度控制在允许范围内。随后的链路预算只需计算空间损耗即可。

一般来说，单独布放点位选择比较灵活，基本可以使用适合WLAN覆盖的最佳点位；并且由于使用了较多的AP，可以获得较大的网络容量。

2.共用室内分布系统建设方式

目前很多校园教学楼已经进行了电信运营的室内分布系统建设，在引入WLAN时可以考虑采用共用室分系统的建设方式。

该种方式将WLAN的无线射频信号通过合路器馈入室内分布系统，各频段信号共用天馈进行覆盖。由于WLAN设备输出信号强度较小，一般采用后端合路，使AP尽量接近天线。

共用室内分布系统的优点在于可以充分利用原有资源，工程量较小，经济快捷。共用室内分布系统时天线点位可能不是最优的，且由于使用的AP较少，网络容量较低。但综合成本及用户需求，一般校园内建议覆盖采用此种方式，双SSID接入。

3.室外型AP覆盖方式

对于校园内办公楼、校区等以覆盖需求为主的地区，可以使用室外型AP进行覆盖。AP置于建筑物顶端或外墙，使用室外型AP和高增益天线，对室内进行覆盖。

采用室外型覆盖方式建设速度快，网络维护简单，投资少见效快。但应注意下面几方面问题。

（1）室外WLAN信号和室内WLAN信号之间的干扰；

（2）WLAN为共享带宽，无法保障单个用户的带宽；

（3）室内WLAN信号的覆盖效果。

4. Mesh型网络覆盖方式

对于室外较大面积（如大学城、校园等）的WLAN覆盖可以采用Mesh型网络覆盖。如图4所示，Mesh技术采用网状网结构，通过若干个基于无线互联的AP群对目标区域进行覆盖，并将数据回传至有线教育城域网。

此种建设方式部署灵活、建设快捷，对传输等资源需求较少。部署时应注意频率规划及对周边WLAN网络的影响。

（二）链路预算

在确定WLAN网络部署方式之后，就要进行链路预算。

设发射机的输出功率为Pt，空间路径衰耗PL（d），电缆及各类器件的损耗Ls，发射天线增益为Gt，接收天线增益Gr，则接收机接收的功率电平Pr可用下面公式表示：

Pr=Pt+Gt-PL（d）-Ls+Gr

根据此公式可以计算得到各处的接收电平，进而确认AP覆盖范围。

下面讨论在室外、室内的WLAN信号传播损耗。

1.室外环境

无线局域网校园的覆盖范围较小，因此采用自由空间传播模型。2.4GHz自由空间电磁波的传播路径损耗符合：

L0（dB）=92.4+20lg（d）+20lg（f）

其中L0为自由空间损耗；d为传输距离，单位是km；f为工作频率，单位是GHz。

2.室内环境

选取衰减因子模型作为室内无线传播模型，其表示式为：

其中PL（d0）=20lg（4πd0/λ），一般取d0=1m，当频率为2.45GHz时，其值为40dB；NMF表示基于测试的多楼层路径损耗指数。典型建筑物的路径损耗指数如表1所示。

四、频率规划

目前较成熟的，一般采用IEEE802.11b/g设备使用2.4～2.4835GHz频段。工作频率带宽为83.5MHz，划分为14个子频道，每个子频道带宽为22MHz；互不干扰的子信道有3个。（802.11a使用5.8GHz频段，目前应用较少，暂不做讨论。）

与蜂窝网类似，3个互不干扰信道可以进行频率复用，但应确保使用同一信道的AP之间应有足够远的距离，避免干扰。AP覆盖区域之间应有重叠区，以保证无缝覆盖和适应负载均衡。

表1 典型建筑物的路径损耗指数

经过链路预算，可以初步确定AP的点位。

五、容量规划

随着WLAN的普及，出现了一些用户密集的热点区域，这些区域是WLAN设计的难点和重点。下面讨论AP接入能力、干扰对WLAN速率的影响几个方面的问题。

（一）单AP接入能力

由于WLAN采用CSMA/CA机制，如果接入用户过多，那么同一时刻发生冲突的概率明显增大，也必定会延长每个用户等待的时间。对校园场景，工程设计上一般每AP接入用户数在20～30台左右应该比较合适。

（二）信道干扰

1.其它设备的干扰

经过测试，使用2.4GHz频段的设备中，蓝牙等小功率设备对WLAN网络的影响很小，可以忽略；微波炉等大功率设备WLAN网络的影响较大，在网络设计时应注意远离此类设备。WLAN设备靠近干扰源时，传输速率迅速下降。

2. 同道干扰

WLAN采用的直接序列扩频技术的扩频码是标准的，不同的设备使用相同的扩频码，因此相邻小区不能使用相同频率，否则将造成同频干扰。所以，在有限范围内单纯采用增加AP的办法是无法提高网络容量的。

3. 邻道干扰

两信道中心频率小于25MHz时，信道之间存在重叠区域，会有部分干扰。

使用邻频可以增加可用频点数，但会引入干扰，工程上一般仍采用1、6、11三个完全不干扰的频段。对于使用邻频的能否使系统总容量得以及提升、提升效果还有待进一步的试验来验证。

（三）干扰规避及容量提升

通过规避干扰提升网络容量，尤其是在教室等小范围空间提供大容量的无线局域网是WLAN设计的难点。针对干扰规避和容量提升，业内主要有如下几种建议：充分利用天然隔断（如建筑物、墙体等）、使用802.11a、降低AP发射功率、使用扇区天线或智能天线。

利用隔断进行频率复用是WLAN网络规划的基本方法，802.11a的使用主要受限于用户发展，这里都不再赘述。

六、网络优化

在网络规划设计及建设完成之后，需要对实际网络质量进行测量，并根据测量结果对网络进行调整，以确保信号强度、干扰等指标达到目标值。

作者简介：

刘敏，女，汉族，1980年4月生，2003年毕业于新疆大学计算机客户与技术专业。工作单位为新疆电信公司政企客户支撑中心，通信工程师职称。先后曾从事传输、数据等专业维护工作，参与过多项重大工程项目的方案设计及实施。