WLAN室内、室外无线信号覆盖解决方案

WLAN室内、室外无线信号覆盖解决方案

依据WLAN 系统工程设计相关规范，WLAN无线信号覆盖分为室内覆盖和室外覆盖两种。

(一) 室内覆盖

室内覆盖中室内分布型AP 设备和室内放装型AP 设备属于自治式组网方式，集中控制型AP 设备属于集中式组网方式。

1. 室内分布型AP 设备

对于建筑面积较大、用户分布较广且已建有多系统合用的室内分布系统的场合，如大型办公楼、商住楼、酒店、宾馆、机场、车站等场景宜选用室内分布型AP 设备，该类型设备接入室内分布系统作为WLAN 系统的信号源，以实现对室内WLAN 信号的覆盖。

室内分布型AP应用场合示意图

2. 室内放装型AP 设备    

对于建筑结构较简单、面积相对较小、用户相对集中的场合及对容量需求较大的区域，如小型会议室、酒吧、休闲中心等场景宜选用室内放装型AP 设备，该类型设备可根据不同环境灵活实施分布。系统架构如下：

室内放装型AP 应用场合示意图

3. 集中控制型AP 设备(无线交换机)

对于接入点多，用户量大，且用户分布较为集中的场合下，如学校、大型会展中心等大型场所，宜选用集中控制型AP设备组网(无线交换机组网方式)。系统架构如下：

集中控制型AP 应用场合示意图

(二) 室外覆盖

1. 设计原则

(1) 室外空旷区域总体宜按照蜂窝网状布局执行，尽量提高频率复用效率，将信号均匀分布，控制每个AP 覆盖区域的重叠区域。

(2)  AP（或天线）宜布放在高处，减少人员走动等环境变化对信号传播的影响，改善AP 的接收性能。

(3) 根据覆盖区业务需求和地貌，选择合适的天线类型。

(4) 天线安装位置需远离大功率电子设备,如: 如微波炉、监视器、电机等。

(5) 在选择天线布放位置时应注意规避可能影响无线射频信号传播的障碍物，如金属架、金属屏风等物体。

(6) 确定天线位置时应对要求覆盖的每一片区域的特点必须有清楚的了解。

(7) 了解在此区域的可能的用户的特点以及覆盖区域的建筑结构特点，确定AP（或天线）的安装位置。    

2. AP 选型和应用

(1) 室外蜂窝覆盖

对于中小规模室外覆盖，如公共广场、居民小区、学校校园、公园园区、室外人口较为聚集的空旷地带等场合，宜选用室外放装型AP 设备，该类型设备可组成蜂窝状网络结构实现对室外的覆盖。

图1.4 室外蜂窝覆盖示意图

(2) 全无线覆盖

对于没有任何入户线缆资源，包括5 类线、双绞线、分布系统等资源且对数据业务有较大需求的场合，可采用全无线组网模式，即通过从传输网络拉出E1 或光纤到应用场合的中心机房，由中心机房通过Lans witch 连接多个AP 在中心机房选择置高点加定向天线方式作为中心机房到各AP 的传输，通过AP 背靠背的方式来解决没有入户线缆资源情况下的室外全覆盖。此组网方式宜选用支持802.11a 的AP 做桥接，选用支持802.11g 的AP 做覆盖。    

图1.5 全无线覆盖示意图

(3) 大功率AP 室外覆盖

对于布局简单的直型街道如商业步行街场景宜选用大功率室外AP 设备，该类型设备可在街道两头或街道中段边的楼顶、或商务楼对面的楼宇上安装，并配外置天线来实现对街道的覆盖

通过以上描述可知室内覆盖适用于大型办公楼、商住楼、酒店、宾馆、机场、车站以及小型会议室、酒吧、休闲中心等室内场景；而室外覆盖适用于公共广场、居民小区、学校校园、公园园区、室外人口较为聚集的空旷地带以及对无线数据业务有较大需求的商业步行街等室外场合。

二. 对于协调未果的需进行室内覆盖的场所，采用室外方式进行覆盖的可行性分析

(一) 链路预算

1. 自由空间路径损耗L(dB)计算

自由空间传播模型（路径损耗）如下式2.1所示：

WLAN标准IEEE802.11b/g均工作在2.4GHz，代入上式得出在不同传播距离 的情况下，自由空间的传播损耗 值如下表1所示。

表1

 

传播距离（d)	5m	10m	15m	20m	30m	40m	50m	60m	200m	300m
2400MHz	54.02	60.04	63.56	66.06	69.58	72.08	74.02	75.61	86.06	89.58

 

2. 无线链路计算

(1) 室外无遮挡情况下链路计算

发射机的输出功率Pt，取27dBm；室外某处接收机的信号电平Pr；自由空间路径衰耗L(dB)(按上表1取值)；雨衰等环境损耗Lh，取10dBm；电缆及电缆接头、避雷器的损耗Ls，取8dB；多径衰耗Lc，取8dB；发射天线增益Gt，取11dB；接收天线增益Gr，取2dB等；接收机接收的功率电平Pr可用下式2.2表示：    

代入上式2.2计算出室外无遮挡情况下Pr值如下表2所示。

表2

 

室外无遮挡覆盖范围	5m	10m	15m	20m	30m	40m	50m	60m	200m	300m
Pr电平值(dBm)	-40.02	-46.04	-49.56	-52.06	-55.58	-58.08	-60.02	-61.61	-72.06	-75.58

 

通过计算可知在室外无遮挡情况下，室外AP最远可覆盖300m。

(2) 通过室外AP对室内目标区覆盖的链路计算

发射机的输出功率Pt，取27dBm；室内某处接收机的信号电平Pr；自由空间路径衰耗L(dB)(按上表1取值)；雨衰等环境损耗Lh，取10dBm；电缆及电缆接头、避雷器的损耗Ls，取8dB；多径衰耗Lc，取8dB；室内反射损耗Lf，取10dB，穿透损耗Lt(按表3取值)，发射天线增益Gt，取11dB；接收天线增益Gr，取2dB等；接收机接收的功率电平Pr可用下式2.3表示：

表3

 

RF障碍物	相对衰减度	穿透损耗(dB)	范例
木材	低	5	办公室分区
塑料	低	5	内墙
合成材料	低	5	办公室分区
石棉	低	5	天花板
玻璃	低	5	窗户
簿砖墙	中	10	内墙和外墙
大理石	中	10	内墙、
混凝土	较高	14	外墙
钢筋混凝土	高	17	楼板和外墙
金属	很高	20	办公分区、防火门

 

由于无线环境的复杂性，这里举几个例子以探讨室外AP覆盖室内目标的可性行。

1) 外墙为玻璃幕墙

外墙为玻璃幕墙的模型如下图2.1所示。

图2.1

通过式2.3计算可知当外墙为玻璃幕墙时，信号源距玻璃幕墙小于40米时可对室内目标进行有效覆盖，大于40米时则会影响覆盖效果。

2) 外墙为钢筋混凝土墙    

外墙为钢筋混凝土墙的模型如下图2.2所示。

图2.2

通过式2.3计算可知当外墙为钢筋混凝土墙时，信号源距钢筋混凝土墙小于5米时可对室内目标进行有效覆盖，大于5米时则会影响覆盖效果。

3) AP挂墙安装在钢筋混凝土外墙

外墙为钢筋混凝土墙的模型如下图2.3所示。

图2.3

通过式2.3计算可知此种方式覆盖室内目标区不可行。

4) AP挂墙安装在玻璃幕墙或玻璃窗外

外墙为玻璃幕墙或玻璃窗的模型如下图2.4所示。    

图2.4

通过式2.3计算可知此种方式覆盖室内目标区可行。

(3) 室外AP覆盖室内目标区存在的问题

1) 容量受限

由于室外AP安装于户外，其信号容易扩散至其它非目标区，其信道资源容易被其它非目标区用户占用，很可能造成目标区用户由于信道资源被占不能上网，室内场所往往又是无线上网容量需求较大的区域。而室内AP直接安装于室内目标区，其信号大部分集中于室内目标区内，其信道资源不易被非目标区的用户占用，能更好的保障室内目标区的容量需求。

2) 室内AP覆盖改室外AP覆盖可能增加AP数量

1个室内AP可覆盖如下图2.5所示室内目标区域

    

图2.5

若改成室外方式覆盖则需要2个室外AP，如下图2.6所示。

图2.6

增加AP数量，意味着增加工程投资。

三. 结论    

通过以上分析可知室内覆盖适用于大型办公楼、商住楼、酒店、宾馆、机场、车站以及小型会议室、酒吧、休闲中心等室内场景；而室外覆盖适用于公共广场、居民小区、学校校园、公园园区、室外人口较为聚集的空旷地带以及对无线数据业务有较大需求的商业步行街等室外场合。对于需进行室内覆盖的场所，采用室外方式进行覆盖，存在容量受限，增加AP数量从而增加工程投资，以及单室外AP综合造价较单室内AP综合造价过高等问题，故工程中室内场景应尽可能采用室内AP进行覆盖，只有在室内场所协调未果，而需覆盖的室内目标又十分重要时，才建议考虑采用室外AP进行覆盖。

审核编辑：黄飞