智慧城市中WiFi网络部署设计的研究分析

宋安平 中国联合网络通信有限公司江苏省分公司

智慧城市中WiFi网络部署设计的研究分析

宋安平 中国联合网络通信有限公司江苏省分公司

随着国家信息化发展战略的不断深入，智慧城市也呈现出爆发式的发展，这对人们生活、城市管理、行业运营都产生了巨大的智慧化变革。WiFi作为网络接入，其具有移动性强、灵活性高、建网迅速、管理方便、网络造价低、扩展能力大等特点，已作为实现智慧城市中的不可或缺的重要组成部分。然而WiFi网络在部署中，也存在一定的局限性和安全风险，如何高效节省地实现城市全域覆盖，如何更稳定安全地实现信息互联及应用需求，是当前WiFi网络规划部署的一个重要考虑点。本文将把技术理论与实践工作经验相结合，全面阐述WiFi技术特性和组网特点，就网络部署设计方面，提出了一些个人建议。

智慧城市 WiFi 网络规划 数据采集

1 WiFi网络在智慧城市中的地位

2016年第十五届主题为“繁荣网络经济，建设网络强国”的中国互联网大会，首次将WiFi作为一个重要和独立的主题来进行专项探讨。

从技术角度来看，智慧城市是一个多层次结构的复杂系统，它由底层的感知层、基础的网络层、核心的平台层、丰富的应用层组成完善的标准体系和安全体系。

WiFi宽带网络处于智慧城市体系架构中的网络层，承载着互联网信息入口和传送，“连接了线上与线下资源”，“连接了人与服务”，“连接了用户与商家”，形成了海量的大数据，支撑着用户抓取，以及广告业务带来的精准营销商业服务模式，已经充分融入了大众社会生活中，无论是出行、工作、购物、娱乐都能看到WiFi宽带网络严谨努力的足迹，“无网络不生活”，已经形成了社会大众的生活习惯。随着移动互联网的迅速发展，WiFi已经成为互联网时代的“水和空气”。

2 智慧城市WiFi网络设计部署建议

2.1 WiFi网络设计规划流程

科学地设计规划，是网络合理部署的前提。特别对于WiFi网络，如果不能合理规划，极可能因不同网络之间的相互干扰而降低用户体验效果，所以我们必须做好WiFi网络设计规划工作，其实施流程分为：调研和勘察、覆盖设计、容量规划、频点规划、网络优化等几个方面。

2.1.1 调研和勘察

调研是WiFi网络规划和设计的基础，调研的目的是为获取网络规划需要的各项数据，通过勘察和沟通，明确设计目标、网络容量、应用场景等，了解承载用户群、业务特征等，掌握信号覆盖区域数据、信号衰减情况等现场环境参数。根据调研、勘察所得的数据编制出WiFi网络规划的总体原则和策略。

调研和勘察在实践中，必须注意如下几项关键点：

(1)了解客户覆盖区域建筑物结构（包括楼层高度和数量、房间数量和布局等、钢筋混凝土及木质等），了解建筑物线缆走向情况等。

(2)了解附近的干扰源情况，安装的AP位置尽量避开干扰源，如其他AP设备、蓝牙设备、微波炉、高压线等可发射微波源。

(3)了解客户室内或室外的覆盖要求，明确出具体部署AP的数量，并对覆盖区域进行测试，保证室内外无线信号满足覆盖范围指标。

(4)根据部署区域现有网络条件，选取合适的部署方式，如共用室内分布系统应采用室内分布式部署AP，如无需共用室内分布系统可采用放装式进行部署。

(5)掌握部署区域机房环境和传输设备情况，如电源电压、上联接口、交换机安装位置等；明确出线缆走向、距离及固定位置等。

(6)对于室外AP安装的位置应考虑接地情况。特别在雷雨较多的地区，要安装避雷器等设备。

2.1.2 覆盖方式

WiFi网络覆盖方式，一般可分为室内覆盖和室外覆盖，室内覆盖又可分为室内分布系统部署和独立放装部署。

(1)室内分布系统部署方式。一般应用于高档写字楼的信号覆盖。如图1所示，AP是工作在2．4GHz，而CDMA/FDD-LTE室内分布系统的天馈线系统都分别工作在不同的频段，在现有的室内分布系统的天馈系统上增加合路器、WLAN-AP和功放，天线使用同时满足CDMA/FDD-LTE和WLAN的宽频天线即可。该应用可大大降低WLAN系统布设成本，缩短施工周期，也容易使小区等物业管理接受。但网络容量一般较低，AP部署数量较少，天线位置也不一定最优。

(2)室内独立放装部署方式。该方式是当前应用最广泛的一种WiFi部署方式，在部署过程中，根据客户无线覆盖要求和数据容量，结合覆盖区域环境和建筑物结构，为确定AP布放位置提供参数。该方式优势在于AP位置可灵活选定，AP数量可方便增添，无线信号覆盖较完善，网络容量较大。

(3)室外WiFi部署方式。室外WiFi应采用室外型AP进行覆盖，室外型AP相比室内型AP，主要具有大功率和防雷的功能。我们通常把室外型AP安装在建筑物外部、电线杆、路灯杆等位置，其优势主要在于覆盖范围广，便于WiFi网络建设和维护。常应用在校园、景区等区域的WiFi覆盖。

(4)链路预算和仿真。确定具体部署方式后，应根据现场环境参数和空间衰耗进行链路预算，以此确定AP点位及数量。条件具备可进行WLAN仿真，预测规划效果，优化网络部署。其中，图2表示了信号频率2．44GHz，天线的增益为0dBi时的自由空间的损耗曲线。

2.1.3 容量规划

WiFi网络的容量决定网络的可用度、设备投资规模以及投资收益比。如何在合理的网络设备投资范围内，有效实现网络利用的最大化，并满足预期的容量需求，也是WiFi网络规划的重点。在此，我们从AP承载能力、用户密集程度方面，阐述几点部署建议。

(1)测算好AP场景适应能力。单个AP部署时，应充分考虑AP的承载能力、同时上网人数以及上网总带宽情况，建议以AP承载能力的80%为上限核算上网用户数和总上网带宽，避免因AP承受能力估算不足，而导致实际应用中网络受阻。

(2)缩小覆盖范围。在WiFi网络部署过程中，建议覆盖范围不应过大，覆盖范围过大，不仅易产生干扰，而且大大增加了终端链接量，导致网络容量不够，造成互联网访问拥堵。因此，我们可以通过降低AP的发射功率，来缩小无线覆盖范围及增加频分复用度。

2.1.4 网络优化

网络规划是提升WiFi网络运行状态的有效手段。因此在AP设备安装结束后，应对网络进行全面优化。

(1)信号覆盖优化

改善WiFi信号覆盖问题，目前主要以扩容补点、调整天馈、室分优化、干扰优化等手段为主。

增加覆盖点。根据评估结果与现场配套设施，直接对信号覆盖较差热点区域增加放装型AP设备，或调整AP设备功率。

调整天线覆盖。通过调整天线增益、改变AP不合理的安装位置、更换成定向天线等措施实现无线覆盖最优范围。

室分优化。检查无源器件（如天馈、功分器、合路器）、有源器件（干路放大器）指标和布放位置，优化不合理的室分部署。

干扰优化。排查附近区域大于-75dBm干扰信号，排查隐藏AP对本区域的影响。

(2)报文优化

低速率报文优化。在覆盖范围满足的情况下，根据业务需求和用户密度状况，适当关闭低速率报文，以提高无线空口带宽利用率，但需考虑弱信号用户无法接入的不良感知。

Probe Responese报文优化。由于AP主动发送Probe Responese报文会占用部分无线空口资源，建议关闭Probe Responese报文，以提高无线空口资源利用率。

Beacon报文发送周期优化。按照实际运行情况，可以将Beacon报文发送周期由100ms调整为150ms，有利于降低无线空口资源的消耗。

(3)二层隔离

随着覆盖节点的不断增多，AC/AP组网规模会变得越来越大，使得整个网络是一个大型的二层数据网，为提高网络的安全性和管理便利性，需要对整个网络进行VLAN划分，实现小型化的二层网络，减少广播/组播报文的总体数量和影响范围，有利于提高WiFi网络的性能和使用感知。

2.2 WiFi网络数据管控设计方案

当前，我们已进入大数据时代，而数据信息的采集在大数据分析中具有重要地位。以无线网络WiFi，以及连接该WiFi的移动设备为载体，获取用户上网行为数据，是众多企业、商家等机构进行大数据采集分析的最常用方式。WiFi网络数据采集，一般采用集中式组网和分布式组网两种方式。

2.2.1 集中式组网设计方案

所谓WiFi网络集中式组网，就是以省或市为范围，由一台或多台集中数据管理平台对省内或市所有行业AP进行数据采集、认证审计及行为管控，即省内或市内共享集中平台，如图5所示。其关键需要核心路由器与各BRAS间建立VPN通道，互联网流量由AP传至BRAS，通过VPN通道送至省/市集中数据管理平台，经省/市集中数据管理平台统一访问Internet。

该组网模式一般常用于运营商的WiFi网络部署中。其优点可以利用共享平台，降低总体投资，但组网较复杂。

2.2.2 分布式组网设计方案

WiFi网络分布式组网，主要体现在各个WiFi部署点，分别放置网关设备（小型数据管理平台），客户总部放置云端服务器，如图6所示。网关设备用于数据采集、上网管控等功能，云端服务器负责用户上网数据分析及上网日志的管理储存。各点互联网访问流量经网关设备后，直接进入运营商本地Internet网。

该组网模式常用于企业、大型商家等。其优点是网关和云端服务器属专网专用平台，功能需求更符合客户的个性化需求，但网络投资相对较大。

3 总结

如今，移动互联网正以更加快速、更加强力的方式推动着经济、社会的变革。同时，随着WiFi新技术的不断出现，WiFi网络与其他移动网络将会长期共存。然而，构建智慧城市WiFi网络必定也拥有越来越广泛的应用。如何结合实际场景，以更科学更前瞻更安全的角度去设计规划WiFi网络，显得尤为重要。作为网络设计和运营者，我们不仅需要紧跟不断演进的先进技术，而且要以严谨的工作态度进行现场勘查和调研，选择最优的组网建设方案。我相信，随着WiFi网络技术的不断演进、安全性不断提升、覆盖范围的不断扩大，将在智慧城市的发展中发挥更为突出的移动互联网优势。

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