一种室外无线覆盖方案的设计与实现

2022-03-09令晓静

数字通信世界 2022年2期

令晓静

（陕西省东庄水利枢纽工程建设有限责任公司，陕西咸阳 713208）

0 引言

近年来，随着移动互联网的发展，智能手机快速普及，移动端无线上网业务量迅速增加[1]。虽然4G（5G）技术提供移动互联网接入，但是使用流量上网费用高，而WLAN（无线网络）技术以高速率、低成本的优势获得用户青睐，不用担心流量超限，可以随心所欲畅游网海，各种移动智能终端通过WLAN上网成为主流方式。无线网络迅速融入人们的日常生活与工作，越来越多的工业园区自建无线网络，实现室内外无线全覆盖，向用户提供便利的无线接入互联网服务，提升用户满意度。

1 需求分析

随着各类手持终端的普及，无线网络便成了办公、居住、购物等场所的必备设施，现以某园区为例，介绍一下无线网络需求与覆盖的情况。园区内的办公区和宿舍区支持无线上网，为进一步提升员工满意度，实现全园区无线网络覆盖，建设园区室外无线网络。本次室外无线覆盖主要考虑以下需求：

（1）信号覆盖范围和强度。无线网络由室内区域覆盖提升至室内外全覆盖，提供稳定、切实可用的无线网络服务，选用当前最新技术Wi-Fi 6系列产品组网，在性能、容量、高可靠及技术运用等方面满足未来5年的整体发展需求。网络建成后，无线覆盖边缘功率场强：高速数据密集区域≥-65 dBm；服务区域覆盖率符合指定功率强度的区域占设计服务区域的比例不低于95%的要求。

（2）用户容量和传输性能。园区常驻人员几百人，通过分析用户无线上网的容量和流量需求，Wi-Fi 6系列AP完全可以满足需求。园区有一栋办公楼和一栋宿舍楼，考虑到建筑物对无线信号的衰减影响，因此要合理选择AP数量和AP部署位置，保证园区内信号实现无盲区覆盖。此外，园区内无线网络系统支持无缝漫游，保证移动手持终端在覆盖区域应用时的数据不中断。

（3）网络安全及管理。第一，统一维护管理：无线网络系统通过无线控制器（AC）综合管理，不需要针对单独的无线接入点（AP）进行管理和维护。第二，流量控制管理：无线网络系统通过无线控制器（AC）可以对接入终端进行流量控制，避免个别终端大量占用带宽影响网络的正常使用。第三，用户接入认证和加密：认证机制用来对用户身份进行验证，以限定授权用户可以使用的网络资源；加密机制用来对无线链路的数据进行加密，以保证无线网络只被期望的用户接收和理解，支持包括WEP、WPA、WPA2-PSK等认证/加密方式来保证无线网络安全。

2 系统设计

2.1 设计原则

在规划WLAN网络时，首先考虑到的是满足AP与无线网卡信号的交互，以及用户可有效地接入网络。系统的覆盖规划应主要考虑是保证AP无线信号的有效覆盖，对AP天线进行选址与相关配置。在选择AP摆放位置的时候，需遵循以下几个原则[2]。

第一，如果在一个区域里只安装一个AP，则尽量把AP安放在该区域的中央位置；如果同一空间安装两个AP，则可以放在两个对角上。第二，不论室内AP还是室外AP，无线信号穿透墙壁和天花板都会造成衰减，信号覆盖范围会因为建筑物而出现信号衰减，造成信号盲区，因此，要合理选择AP部署位置，使墙壁和天花板阻碍信号的路径最短，损耗最小。第三，考虑AP和覆盖区域之间直线连接，部署AP位置时要尽量使信号能够垂直地穿过障碍物。第四，根据实际需求合理选择全向或者定向天线，全向天线覆盖范围广，但成本高；定向天线覆盖范围相对较小，价格便宜。部署定向型AP时应确保天线主波束方向正对覆盖目标区域，保证良好的覆盖效果。第五，由于电子设备会干扰无线信号，安装AP时应尽量远离微波炉、电视、音响等电子设备。

2.2 无线网络组网架构设计

无线网络组网采用AC+AP方式，AP负责无线信号的处理，AC集中管理用户相关配置，AC与AP之间采取标准的互联网标准协议[3]，园区无线网络拓扑如图1所示。AC使用外网核心交换机，对园区室内外的AP进行管理和控制，同时留有足够的管理区间，可以为今后新增的AP提供集中管理。新增光交换机（光电转换模块）安装在办公楼配线间机柜中，室外AP通过光纤连接到光交换机，光交换机接入外网核心。AP接入PoE交换机，在提供数据传输的同时，为AP提供电力接入功能。在出口处部署一台上网行为管理设备，对无线上网用户进行管理，对用户的网络行为进行审计、记录。

图1 无线网络拓扑图

2.3 无线覆盖设计

无线AP有全向、定向两种天线。通常情况下，定向天线发射信号的角度不会超过180°，全向天线发射信号的角度则是360°，但是由于天线发射角度的不同，信号覆盖距离一般也会有所不同，天线信号发射角度越小，其信号覆盖距离越远。全向天线信号覆盖广、信号稳定，AP接入设备采用光交换机，与无线AP之间采用光纤直连，传输稳定，无信号干扰。定向天线无线覆盖较差，边缘地带可能无法覆盖，无线AP在接入交换机的过程中需要进行两次光电转换，导致传输线路出现故障可能性较大。考虑到全向天线覆盖效果更好，本次采用全向天线无线AP实现园区室外无线覆盖。

3 系统实现

3.1 无线覆盖部署

园区有一栋办公楼和一栋宿舍楼，宿舍区和办公区已经实现无线覆盖，本次主要是实现园区室外无线信号覆盖。基于网络的先进性考虑，本次无线网络项目采用目前主流的AC+AP架构，在实现对园区进行无缝覆盖的同时，又能够实现对无线网络的灵活管理配置，提高网络维护效率[4]。项目采用华为AirEngine8760RX1E（室外型、双频）方案，实现大功率AP设备对室外环境进行全面覆盖。

根据现场勘测建筑物以及地形，做了信号覆盖仿真试验，使用6套无线AP可以满足室外无线覆盖需求，从而为用户提供稳定、高速率的无线网络。6套无线AP分别安装在办公楼顶部台阶内沿，外置天线使用配套抱箍固定到栏杆上；将光纤布设到AP附近，共布设3条8芯光缆，每条光缆连接两台AP；将电源线缆和光缆同路布设到AP附近。

3.2 设备选型

（1）无线AP。无线AP采用华为AirEngine8760RX1E，它是支持Wi-Fi 6标准的新一代旗舰室外AP，具有超强的室外覆盖性能以及防水防尘和防雷电能力。AirEngine 8760R-X1E支持2.4 GHz和5 GHz双频模式，其中2.4 GHz频段最大速率为1.15 Gbps，5 GHz频段最大速率9.6 Gbps，整机速率可达10.75 Gbps。它支持光/电上行口，便于不同的部署方式，适用于广场、步行街、园区等室外无线覆盖场景。

（2）无线AC。无线AC采用机房现有设备华为AirEngine9700-S，增加16个AP授权即可。AirEngine 9700-S广泛应用于中小型企业无线网络，最大可管理64个AP，并且具有千兆位以太网交换机功能，实现有线无线一体化的接入方式。可灵活配置无线接入点的数量，有良好的可扩展性，支持华为全系列无线接入点，适用于中小型园区网络、企业办公网络等场景。

（3）PoE交换机。PoE交换机选用华为CloudEngine S5735S-L24P4S-S，提供PoE供电能力，有24个10/100/1000BASE-T以太网端口和4个千兆SFP，可灵活实现以太组网，支持多种认证方式和安全控制策略，提供精准的流量分析，极大地提升了接入侧设备的可靠性，为企业用户的日常维护提供了极大的方便，适用于企业园区接入、千兆到桌面等场景。