１WLAN概述

1.1WLAN标准

目前，IEEE802标准委员会已发布或正在制定的WLAN标准系列如下，主要定义了无线侧物理层、数据链路层协议和接口。

表1  IEEE802.11 WLAN标准

这里特别提一下WAPI（WLAN Authentication and Privacy Infrastructure，无线局域网鉴别与保密基础结构），即通常说的中国无线局域网安全强制性标准。

它是针对IEEE802.11中WEP协议安全问题，经多方反复论证，充分考虑各种应用模式，在中国无线局域网国家标准GB15629.11中提出的WLAN安全解决方案；已由ISO/IEC授权的机构IEEE Registration Authority（IEEE注册权威机构）审查并获得认可，分配了用于WAPI协议的以太类型字段，这也是我国目前在该领域惟一获得批准的协议。

WAPI的特点：采用基于公钥密码体系的证书机制，真正实现了移动终端（MT）与无线接入点（AP）间双向鉴别；用户只要安装一张证书就可在覆盖WLAN的不同地区漫游；AP设置好证书后，无须再对后台的AAA服务器进行设置，安装、组网便捷，易于扩展；支持Windows98/2000/XP、Linux等操作系统；提供与现有计费技术兼容的服务，可实现按时计费、按流量计费、包月等多种计费方式；可满足家庭、企业、运营商等多种应用模式，在不同场合应用形式相同，用户易接受。

但是WAPI标准存在一个标准成熟度的问题，在发布后受到了一些方面的阻挠（以美国以及Intel公司为主），并未能获得国际标准化组织的认可和通过。中国目前仍在继续加强宣传和沟通，争取国外支持，继续将WAPI向国际标准推进。

1.2WLAN组网

（1）集中式组网

集中式结构是将WLAN接入的流量通过中继网络汇聚到相对集中的一个或多个无线接入业务网关。采用集中式结构时，所有用户数据流量必须经过数量较少的、网络位置较高的无线接入业务网关，容易形成瓶颈，对设备性能要求较高。但这种方式需要的AC（无线接入控制器）数量较少，用户规模不是很大时，与分布式方案相比有一定的经济性。

（2）分布式组网

分布式结构是采用二层以太网交换机汇聚多个无线接入设备的流量，联接到设备在每个服务区（用户驻地）的AC设备。AC上行可直接接入IP城域网的汇聚层，组网相对独立，具有更多灵活性，可以较快开通业务。采用分布式结构多个服务区需多个无线接入业务网关，成本较高。适用于具有较大规模用户的公众场合，并可提供区域性服务。

1.3WLAN设备

WLAN设备分为AP和CPE两部分，核心芯片厂商均为英特尔，802.11b/g系列产品是目前产品和应用主流。AP设备分为室内型和室外型两种：

表2  WLAN AP设备

 根据测试的情况，覆盖和容量分别如下：

表3  AP设备的覆盖和容量

 WLAN设备选型主要考虑电气性能、机械性能和天线种类等几个方面。其中电气性能包括：扩频方式、调制方式、接收灵敏度、最大发射功率、发射功率是否现场可调、与不同厂家网卡是否兼容、双频方式、系统恢复时间、无故障连续运行时间、供电方式。机械性能包括：功耗、AP尺寸大小、重量、安装方式、抗温性能、防尘性能。天线种类包括：天线最大增益、水平波瓣角、AP与天线是否一体化设计、一个AP可以连接天线的最多数目、AP与天线之间允许的最远距离等。

2 典型场景解决方案

 WLAN网络的规划和建设，和其他移动通信网络一样，需要综合考虑多方面的因素。网络规划的优劣会直接影响覆盖效果、网络质量、投资规模和工程难度。无线网络随着不同区域建筑物特征、用户特性等情况的不同，具有不同的特性，因此WLAN网络的规划需因地制宜。

 近年随着“无线城市”概念的兴起，WLAN的应用场景也越来越广泛，各类场景的建筑物结构、用户特性等情况都具有一定特殊性，既是重点也是难点。通过对WLAN网络在发达城市的几个典型场景下无线解决方案的研究，可以为更科学准确完成无线网络规划提供参考。

2.1 高校校园

（1）场景描述

 高校是大学生及高级知识分子密集的地区；同时，高校的建筑物比较规整，无线传播环境相对来说不是太复杂。从用户需求角度来看，高校校园对于无线上网的需求量高，尤其对于室外公共区域、宿舍、教学楼、阶梯教室、礼堂、图书馆等区域；但同时，高校的有线网络资源也较为丰富。因此，对于WLAN的规划，要有的放矢，针对不同的区域采用不同的网络解决方案。

（2）解决方案

 1）有WLAN覆盖需求的高校公共区域，如果建筑物结构规整，间隔简单，则建议以室外AP为主，少量室内AP为辅。此类场景以图书馆、礼堂、阶梯教室等为代表。

 2）有WLAN覆盖需求的高校公共区域，如果建筑物结构较复杂，楼体较大，由于层间穿透损耗较大，建议考虑室外AP+室内AP结合的方式。

（3）实例分析

 某大学图书馆主体为6层，主要解决图书馆内的上网需求。现场情况和环境如图1所示：

 图1  某大学图书馆区域情况和环境图

 由于图书馆本身结构简单，内部较为开阔，且周围有较适合室外AP安装的环境（图书馆东面的办公楼、北面的教学楼），因此该场景建议采用“室外AP+定向宽波束低增益天线”的手段解决，分别放置于东面的办公楼顶、北面的教学楼顶。

（4）提示点

 室外AP的安装位置，要考虑下列因素：

在不影响覆盖范围的情况下，尽量利于引电、传输及布线，还应注意防火防盗；

定向天线的上倾/下倾角，均应慎重控制，防止造成多径干扰；

覆盖同一区域的AP数量小于等于3。

 2.2运动场馆

（1）场景描述

 运动场馆具有场地开阔、临时性人流密集等特点，一般只有在大型运动会（如全运会、亚运会、奥运会等）上才有必要进行WLAN的建设；另外，还需要根据比赛的热门程度、信息需求以及人员的重要程度对场馆、对场馆的不同功能区区分对待，没有必要一定做到WLAN全覆盖。

 一般重大比赛的室内比赛场馆基本包含以下几个功能区：记者媒体区、主席台区、普通观众区等。对于大型运动盛会，为保证比赛相关信息能实时向新闻媒体发布，记者媒体对于无线上网的需求最为敏感。

（2）解决方案

针对该类场景的特点，可以采用室内AP+全向/定向宽波束低增益天线的方式。

（3）实例分析

 以C体育馆为例，此场馆在亚运会期间是击剑、现代五项击剑的比赛场馆。综合考虑击剑项目的影响力、中国观众的观赏习惯等因素，确定该场馆在亚运期间作一般性WLAN覆盖考虑，重点考虑记者媒体区和主席台区，场馆平面图及重点区域如图2红色圈内区域：

    C体育馆一层平面图                    C体育馆记者媒体区及主席台区

图2  场馆平面图及重点区域

（4）提示点

体育场馆的WLAN覆盖具有临时性的需求，要充分了解比赛的安排，安装位置的选取要充分考虑场馆的美观及可还原性；

适当考虑特定功能区的容量需求；

经试点实际测试：一个AP可以同时承载20人同时浏览网页，但为保障上网速率，建议按照15人上网来预留容量。

2.3 重要楼宇

（1）场景描述

 这里讨论的重要楼宇，是指对运营商来说具有业务发展潜力的建筑物，需要综合考虑商务人群流动量、人群的聚集程度、场所的辐射力及影响力来确定。对于WLAN来说，更需要考虑目标覆盖区域的手提电脑比例。

 这类场景，一般来说多集中在城市中心闹市区，其内部开阔结构和复杂间隔并存，室外信号很难穿透和有效传播，信号衰减非常快。

 典型的代表有：写字楼、酒店、医院、电脑城等。

 （2）解决方案

 室内AP覆盖+室内AP引入分布系统，是比较好的解决方案。

 1）对于重要楼宇内部的开阔型环境，比如交通枢纽的大厅、酒店大堂、会议厅、医院的挂号大厅、运营商的体验厅等，由于可视环境较好，用户较集中，建议选取较隐蔽的地方（最好是弱电井）安装室内AP，并带出全向/定向宽波束低增益天线；同时，室内AP的安装应考虑安装的美观要求，对于有天花吊顶的区域应将AP隐藏于天花板上，只外露天线。在造价允许的情况下，AP应尽量选用PoE供电方式，可减少施工量。

 2）对于重要楼宇内部的间隔较多的环境，比如酒店客房楼层、写字楼办公区域等，穿透损耗较大，用户较分散，可利用移动通信系统已有的室内分布系统。WLAN信号通过专用的合路器耦合入已有的室内分布系统，与移动通信系统共用天馈线。可以减少布设的电缆、天线等器件，节省总建网成本，同时避免了由于多次进行重复施工而缩短工期、大大降低了谈点难度。

（3）覆盖实例

 A写字楼和B酒店，楼高分别为30层、15层，分别为新兴公司的办公地点和四星级酒店。对这2栋楼采用同样的解决方式：

 1）写字楼、酒店的大堂，采用室内AP+全向天线的方式；

 2）其他区域，主要考虑将AP信号接入已有室分系统的方式，与原移动通信系统共用天馈。系统连接示例图如图3：

图3  AP信号接入已有室分系统

（4）提示点

 由于AP的发射功率和接收灵敏度比2G/3G移动基站要差，线缆损耗和路径损耗也较大，WLAN信号的引入就要尽可能地接天馈末端，以保证馈入天线的功率，一般为8dBm～10dBm。

 2.4其他新兴场景

 目前WLAN网络渗透到生活中方方面面。在香港，电讯运营商将WLAN网络AP规划与公用电话亭结合，将电话亭变成可无线上网的“热点”，努力营造随时随地沟通无限网络。

 全球600多个城市都开始建设“无线城市”：新加坡欲在2015年前打造一个全岛无线宽频网；印度政府在几年之内也要在全国推进无线宽带覆盖；Google和其所在的MountainView市合作，提供WiFi接入在2005年就获得了批准，该方案利用路灯杆来安装接入点。在硅谷的“无线城市”计划中，用户可以享受免费的、广告商赞助的无线上网服务，速率最高可达1Mbps。

小结

 随着3G网络的发展和“无线城市”的兴起，WLAN作为3G网络最有效的补充、“无线城市”最重要的组网方式之一，其重要性逐步提升，各大运营商也非常重视WLAN的建设和应用。本文讨论几类典型场景中WLAN无线覆盖解决方案，能够直接应用到目前WLAN无线网络规划设计中，对更科学地进行网络建设具有一定的指导意义。

参考文献
　　[1]麻信洛,李晓中,董晓宁,等编著. 无线局域网构建及应用[M]. 北京: 国防工业出版社,2006.★

【作者简介】

李建军：助理工程师，本科毕业于南京邮电大学通信工程系，现任职于广东省电信规划设计院有限公司电信咨询设计院，从事无线网络的规划设计和优化工作。 

沈海红：助理工程师，硕士毕业于南京邮电大学信息工程系，现任职于广东省电信规划设计院有限公司电信咨询设计院，从事无线网络的规划设计和优化工作。