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第第第第二二二二章章章章Wi-Fi无线网络无线网络无线网络无线网络初步初步初步初步勘察勘察勘察勘察及干及干及干及干扰分析扰分析扰分析扰分析Wi-Fi（WirelessFidelity,无线保真）技术于20世纪90年代逐步成熟并投入商用，其最初定位为传统有线网络的延伸，在某些不易布线的环境下也可以替代传统有线网络，使人们摆脱线缆的桎梏，随时随地移动接入Internet。对比传统的有线传输解决方案，使用Wi-Fi网络实现数据传输具有以下显著特点：1）简易性：Wi-Fi网络传输系统的安装快速简单，可极大地减少敷设管道及布线等繁琐工作；2）灵活性：无线技术使得Wi-Fi设备可以灵活地进行安装并调整位置，使无线网络容易部署在有线网络不易覆盖的区域；3）综合成本较低：一方面Wi-Fi网络减少了布线的费用，另一方面在需要频繁移动和变化的动态环境中，Wi-Fi技术可以更好地保护已有投资。同时，由于Wi-Fi技术本身就是面向数据通信领域的IP传输技术，因此可直接通过百兆自适应网口和企业内部网（Intranet）相连，从体系结构上节省了协议转换器等相关设备；4）扩展能力强：Wi-Fi网络系统支持多种拓扑结构及平滑扩容，可以十分容易地从小容量传输系统平滑扩展为中等容量传输系统。2.1Wi-Fi无线网络无线网络无线网络无线网络规划概述规划概述规划概述规划概述2.1.1Wi-Fi技术的演进经过十几年的发展，Wi-Fi技术目前已经历了三代技术和产品的更迭。第一代Wi-Fi主要是采用FATAP（即“胖”AP），每一台接入点（AccessPoint，AP）都要单独进行配置，费时、费力且成本较高；第二代Wi-Fi融入了无线网关功能，但还是不能集中进行管理和配置。其管理能力、安全性以及对有线网络的依赖成为了第一代和第二代Wi-Fi产品发展的瓶颈，由于这一代技术的AP储存了大量的网络和安全的配置，而AP又是分散在建筑物中的各个位置，一旦AP的配置被盗取读出并修改，其无线网络系统就失去了安全性。在这样的背景下，基于无线网络控制器技术的第三代Wi-Fi产品应运而生。第三代Wi-Fi采用无线网络控制器和FITAP（即“瘦”AP）的架构，对传统Wi-Fi设备的功能做了重新划分，将密集型的无线网络的安全处理功能转移到集中的Wi-Fi网络控制器中实现，同时加入了许多重要的新功能，诸如无线网管、AP间自适应、射频（RadioFrequency，RF）监测、无缝漫游以及QoS（QualityofService，服务质量）控制，使得Wi-Fi的网络性能、网络管理和安全管理能力得以大幅提高。FATAP与FITAP两种组网方案性能对比如表2-1所示。表2-1FATAP与FITAP两种组网方案对比FATAP方案方案方案方案FITAP方案方案方案方案技术模式技术模式技术模式技术模式传统主流新生方式，增强管理安全性安全性安全性安全性传统加密、认证方式，普通安全性增加射频环境监控，基于用户位置安全策略，高安全性网络管理网络管理网络管理网络管理对每AP下发配置文件无线控制器上配置好文件，AP本身零配置，自动下载配置文件用户管理用户管理用户管理用户管理类似有线，根据AP接入的有线端口区分权限虚拟专用组方式，根据用户名区分权限Wi-Fi组网规模组网规模组网规模组网规模L2漫游，适合小规模组网L2、L3漫游，拓扑无关性，适合大规模组网增值业务能力增值业务能力增值业务能力增值业务能力实现简单数据接入可扩展语音等丰富业务2.1.2Wi-Fi网络建设原则结合Wi-Fi的实际应用和发展要求，公共无线局域网（PublicWirelessLAN，PWLAN）网络系统设计，主要遵循以下总体原则：1）实用性原则：以现行需求为基础，充分考虑未来发展的需要来确定Wi-Fi网络规模；2）安全性原则：PWLAN属于开放网络，作为一个运营网络对用户的安全以及网络的安全要求较高；3）可靠性原则：系统设计能有效地避免单点失效，对于设备的选择和关键设备的互联，应提供充分的冗余备份，一方面最大限度地减少故障发生的可能性，另一方面要保证网络能在最短时间内修复；4）成熟性和先进性原则：Wi-Fi应用于运营网络仍然属于新技术，需要及时将新技术引用进来以更好地开展业务，同时也要求保证网络与业务的可靠性；5）规范性原则：系统设计所采用的技术和设备应符合Wi-Fi国际标准、国家标准和中国移动通信集团Wi-Fi企业标准，为系统的扩展升级和与其他系统的互联打下良好的基础；6）开放性和标准化原则：在设计时，要求提供开放性好、标准化程度高的技术方案。且设备的各种接口也要满足开放性和标准化原则；7）可扩充和扩展化原则：所有系统设备不仅应满足当前需要，还要求可通过扩充模块来满足可预见的未来需求，如带宽扩展、设备扩展和业务应用扩展等。保证建设完成后的系统在向新的技术升级时，能保护现有的投资；8）可管理性原则：整个系统的设备应易于管理，易于维护，操作简单，便于进行系统配置，在安全性、数据流量和性能等方面得到很好的监控，并可以进行远程管理和故障诊断。2.1.3Wi-Fi网络规划的意义与目标随着Wi-Fi技术的日益普及和市场的不断发展，运营商的Wi-Fi网络将与企业相结合，热点将不断扩展，用户将不断增多，且在局部地区将出现用户大量集中的现象，如大型写字楼、会议室等；另外，多个运营商可能在同一地区共同部署网络。若Wi-Fi网络规划不合理，则容易造成网络之间的相互干扰，进而降低用户体验。Wi-Fi无线网络规划是根据覆盖需求、容量需求以及其他特殊需求，结合覆盖区域的地形地貌特征，设计合理可行的无线网络布局，以最小的投资满足当前需求，并保证网络易于未来扩展的过程。完整的无线网络建设过程包括前期调研、网络规划、工程实施和网络优化等阶段。网络规划是整个建设过程中的关键阶段，决定了系统的投资规模，规划结果确立了网络的基本架构，且基本决定了网络的效果。合理的网络规划可以节省投资成本和建成后网络的运营成本，提高网络的服务等级和用户满意度。网络规划的目标就是在一定的成本下，在满足网络服务质量的前提下，建设一个容量和覆盖范围都尽可能大的无线网络，并能适应未来网络的发展和扩容需求。对于运营商来说，Wi-Fi系统所能提供的服务质量是其最关心的问题，其中，覆盖范围是服务质量的重要方面。同时，在无线频谱资源一定的情况下，如何增加网络容量、如何满足网络未来发展的需求，也是规划时需要考虑的。这些问题都需要通过网络规划来解决，通过网络规划可以使无线通信网络在覆盖、容量、质量和成本等方面达到良好的平衡。2.1.4Wi-Fi无线网络规划总体流程Wi-Fi无线网络规划流程可以分为以下几个步骤：初步调研及勘察、干扰探测、覆盖规划、容量规划、频率规划、实地测试和调整优化。Wi-Fi无线网络规划的流程如图2-1所示。图2-1Wi-Fi无线网络规划流程前期调研和勘察是Wi-Fi网络规划的基础，是获得规划输入参数的过程。通过调研了解客户需求，明确网络的覆盖目标、应用背景、网络设计容量以及网络的预期质量，分析目标用户群规模和行为习惯，掌握用户数量、业务特征等情况。由于Wi-Fi信号在空间衰减较快，且多应用于室内环境，建筑结构和材质对Wi-Fi信号的影响很大，故需要对目标区域进行现场勘察，获得现场环境参数以及传输、电源及点位等资源情况，为Wi-Fi的规划、仿真做好前期准备。另外，Wi-Fi使用的是非授权频段，需要实地测量Wi-Fi覆盖现场的干扰情况，如有干扰源存在，如微波炉干扰和无绳电话干扰，需及早考虑屏蔽措施。在覆盖规划阶段，应首先确定Wi-Fi网络的覆盖方式，即采用室内还是室外覆盖方式、单独建设还是与采用与移动蜂窝网络合路等方式。确定覆盖方式之后，根据现场环境参数进行传播模型校正和无线链路预算，确定单AP的覆盖范围，进而得到发射功率与天线选型等参数，然后在此基础上初步确定AP点位及数量。在有条件情况下，可进行Wi-Fi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为止。容量规划是根据收集和预测的用户需求和单AP所能接入的用户数，来确定空间内的AP数量。并将此结果和前面计算的满足覆盖要求的AP数量进行比较，选择其中较大值，作为初步规划所需布放的AP数量。经过覆盖规划与容量规划之后，根据前面确定的AP点位及数量合理地进行频率规划，规避频率干扰，力求将干扰降到最小。若频点始终无法合理规划，则需重新调整AP点位及数量。最后，在Wi-Fi设备安装完毕后要进行实地测试，确认是否达到预期效果，并及时做出相应的调整与优化，使网络性能达到最优。Wi-Fi网络规划的这几个步骤之间是相互关联、不可分割的，进行实际规划设计时应综合考虑这几个方面，才能减少网络规划往复次数，并最终使Wi-Fi网络性能接近最优。2.2Wi-Fi无线网络无线网络无线网络无线网络勘察勘察勘察勘察现场勘察是成功部署Wi-Fi网络的关键。IEEE802.11x技术使得现代网络具有了更大的灵活性，并使用户获得了更高的效率。但同时也容易受到环境因素的影响，进而使网络实际性能下降。通过现场勘察并调整网络规划方案，来确保网络建成后每个用户接收到的信号足够强，且在其工作区域得到最大的网络吞吐速率，这就是对现场环境进行勘察的目的。现场勘察首先是要清楚地了解用户对于网络的需求，包括覆盖范围、网络设计容量和网络的预期质量等。除了要知道如何布置网络来满足需求之外，还要考虑Wi-Fi网络本身的限制因素。影响无线电波传播与信号质量的因素很多，如建筑材料、结构与楼层规划均会影响无线电波在整栋建筑物中的传播。每栋建筑物里的干扰程度也不尽相同，而且温度和湿度也会对信号质量造成影响。及早进行现场勘察有助于掌握相关的无线传播环境因素，同时为网络建设方案的确定提供可靠的实测数据。2.2.1用户的需求在进行Wi-Fi网络建设之前，最好事先搜集技术上的需求，征询必要的信息以理清用户心目中有哪些期望是最重要的，勘察人员可以使用下列检查项来记录用户需求：（1）吞吐量Wi-Fi网络使用的设备类型以及资源规划在很大程度上将取决于需要承载的满足用户业务需求的吞吐量。（2）覆盖范围明确覆盖目标以及覆盖率。对难以覆盖的特殊区域进行覆盖时需要采取其他的策略，例如，电梯井通常位于中央大楼的核心，比较难以覆盖。要在电梯里提供信号不难，但是大多数用户或许无此需要。（3）用户密度除了确定用户所在的热点位置，还需要注意覆盖区域内的用户密度。公共场所的用户通常比较密集，例如会议室、大厅和餐厅等。（4）用户数目需要明确估计使用Wi-Fi网络的用户数量以及用户期望达到的网络服务质量，同时需要考虑未来的用户增长情况。（5）实体上的考虑需要明确Wi-Fi网络中AP与骨干网连接的方式，如在现有架构上进行铺设或重新铺设网线；需要保证对新增AP的供电；需要确定天线架设的方式，如暴露在外或进行隐藏。（6）应用上的特性需要明确不同业务类型对网络质量的不同要求，例如对时延的敏感程度、对误块率的敏感程度等。2.2.2环境因素的考虑网络所处的环境对勘察结果也有很大的影响。AP和用户之间的障碍物会导致无线信号的散射、折射和反射，从而造成信号质量下降。以下是需要考虑的环境因素：（1）天线位置减少AP和用户终端直线间的障碍就可以最大程度地降低对信号的影响。在有各种文件柜的办公室环境内，将天线放置在较高的位置一般会改善其对于室内各用户的信号质量。（2）障碍物诸如架子、柱子之类的障碍物都会影响Wi-Fi设备的性能，无线信号受到金属障碍物的影响比其他物体更明显。所以要特别注意AP和用户之间大型的金属障碍物，例如存储柜及金属架子等。（3）建筑材料无线电波穿透性能受建筑材料影响很大，例如玻璃比混凝土砖块允许更大的无线电波传输距离。（4）物理环境整洁或空旷的环境能够比封闭或拥挤的环境提供更大的覆盖距离。2.2.3Wi-Fi无线网络勘察准备在进行现场勘察前，勘察人员需要根据选址原则与设计规范的要求，制定勘察站点列表，安排勘察计划，并通过业主等方面获取站点的建筑设计图。如站点已经建设有移动室内分布系统覆盖、小区覆盖等，勘察前需准备GSM/TD