海南铁通无线宽带网络建设

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1、海南铁通无线宽带网络建设 中国铁通海南分公司 潘海勇黄勇 内軎摄蔓：作为计算机网络与无线通信技术桐结台的产物，无线局域网使用无线射频( RF ) 技术通过空中收 发数据代替传统的有线连接提供传统有线局域网的功能。它具有常规网络无可比拟的优势，闩前其应 用领域日益广泛发展速度也非常快。本文丰要从W L A N 的频率规划无线信号的传输特性W L A N 站 点的选址等儿个方而，介绢r 我们在1 ：程建设中获得的经验。 关诩：W I A N ，A P 、扩频通信，频率复用、网络规划、8 0 2 1 I b g a 1 、引言 人类通信方式以及通信丁具的发展，从一个钡4 面也反映了人类的发展史。从最

2、初的手比脚划到烽火 狼烟，从飞鸽传书到电话电报，从有线电话到移动电话。可以看见人类的通信距离是越来越远，信息 交换的容量是越来越大，而突破有线的束缚，真正实现无限自由沟通的渴望是从来没有停止过。 现在有线宽带也已成为电信运营商发展最快的一个业务增长点。从同定电话的快速普及到现在移 动电话的蓬勃发展中，我们可以得到启示无线之势不可挡。有线宽带也必然向着无线宽带的方向发展。 2 、W L A N 的几个技术标准 与我们经常使用的有线局域网不同，无线局域网所使用的协议主要包括8 0 2 1 l b 、8 0 2 1 l a 、8 0 2 1 1 9 以及现今已经开始推广实用的W i M a x 。

3、8 0 2 I I b 协议是由I E E E ( 电气电子T 程师学会) 于1 9 9 9 年9 月批准的该协议的无线网络T 作在 2 4 G H z 频率下。它可以实现在1 M b p s 、2 M h p s 、5 5 M b p s 以及1 1 M b p s 之间的自动切换，采用D S S S ( 直接 序列展频技术) ，目前也称8 0 2 1 l b 为w i F i 。凭借其价格低廉、高开放性的特点，8 0 2 1 l b 协议被广泛应 用于无线局域网领域，主要支持A dH o e ( 点对点) 和I n f r a s t r u c t u r e ( 基本结构) 两种工作模

4、式。 8 0 2 1 l a 协议主要工作在5 G H z 的频率下，其数据传输速率可以达到5 4 M b p s ，传输距离在1 0 米一1 0 0 米之间，采用了O F D M ( 正交频分多路复用) 调制技术。8 0 2 1 1 a 也被应用于无线局域网，但是因为价格 比较昂贵，并日与8 0 2 1l b 协议不兼容。所以目前市场上并不普及。 8 0 2 1 l g 协议于2 0 0 3 年6 月正式推出，它是在8 0 2 1 l b 协议的基础上改进的协议，支持2 4 G H z T 作 频率以及D S S S 技术，并结合了8 0 2 1 l a 协议高速的特点以及O F D M 技

5、术。这样8 0 2 I I g 协议即可以实现 1 1 M b p s 传输速率，保持对8 0 2 1 l b 的兼容，又可以实现5 4 M b p s 高传输速率。现在8 0 2 1 l g 协议也已经慢 慢普及到无线局域网中，和8 0 2 1 l b 协议的产品一起占据了无线局域网市场的大部分。 W i M a x ( W o r l dI n t e r o p e r a b i l i t yf o rM i c r o w a v eA c c e s s ) 是I E E E8 0 2 1 6 a 的别称，它是为无线W M A N ( 无线 城域网) 和解决宽带接人“最后一公里”

6、的问题而设计的。其信号传输半径达到5 0 公里，基本上能覆盖到 城郊。有了这种优越的远距离传输特性W i M a x 将不仅仅是解决无线接人的技术，还能作为有线网络接 人( C a b l e 、D S L ) 的无线扩展，方便地实现边远地区的网络连接。 3 、无线通信的组网 3 1W L A N 频率规划 W L A N 收发信机采用专用于工业、科学和医药领域的I S M 频段。它是由美国联邦通信委员会( F C C ) 分配的不必许可证的无线电频段。 以现在我们使用最广泛的8 0 2 1 l b 协议为例，它的频率范围为：2 4 0 0 2 4 8 4 M H Z 。通信带宽8 4 M H

7、 Z 。 载频间隔为5 M H z 。共1 4 个频点，序号( A R F C N ) 为1 1 4 频率与序号( n ) 的关系先：f l ( n ) = 2 4 1 2 5 6 3 + ( n 一1 ) x 5 M H z 。 由于A P 采用了直接序列扩频方式。A P 发射频率的间隔也决定了数据传输的晟高速率，在保证最高 传输速率为1 1 M h p s 时，对可用频点间间隔要求就较高。所以一般情况下，H t 耥, t1 、6 、1 1 频点进行复 用。 ：倒憾P 虹 5 删 、捻 ：尹。吖H刷酝奄 C ，= 2 4 1 2 M H Z C n 6 = 2 4 3 7 M H 7 口J

8、) ，= 2 4 6 2 M H z 艟# H 瑚i f B df r t n 圈1 信道频谱田 为了扩大覆盖范围和提高频谱利用率，我们尝试着在W L A Nq q l A 和移动电话通信网一样的蜂窝 结构。 田2A P 频率复用方式 一般来说，规划A P 频点时，需尽量将两个相邻A P 设定在相隔频道上。当A P 呈规则分布时，可参考如 上图中的频率复用模式。W L A N 是干扰受限系统，相邻两A P 所采用的频点影响若连接信号质嚣( L i n k Q u a l i t y ) 。随着距离的增加，信号质量和强度会变差和减弱。接收的信号质量与传输速度并无绝对关系，但 信号质量越差，表示受

9、干扰而导致联机中断的机率增加若中断次数增多，则传输速率会降低。在理论上。 用2 M b p s 的D Q P S K ( 差分二进制相移键控) 调制或1I M b p s 的C C K ( C o r p o r a t eC o n t r o lK e y 共同键控) 调制方 式下单个P a c k e t 长1 0 2 4 b y t e s ，F E R b 于8 的条件下，要求相邻频点的隔离度 = 3 5 d B 。 3 2 无线局域网2 4 5 8 G 的R F 信号传输特性 空间传播的、经衰减的无线信号，在满足一定能量的情况下，才能保证移动台接收后获得一定质量 的通信需求。根据我

10、们的实际经验对于一般的2 4 G 无线接入点A P 而青灵敏度保持在一8 0 d B m 以上 可保证较高数据传输速率、一9 6 d B m 为室外覆盖能力门限、信号小于一9 6 d B m 时则不能保证用户的接入 需求。 在各类数据速率下的理论覆盖距离如下： 表1 距离、信号接收灵敏度和速度的关系 5 6 4 速率( M b p s ) 灵敏度( d B m )理论覆盖距离( I T ! ) I I- 8 34 2 0 5 5- 8 75 2 8 2- 8 95 9 3 l- 9 37 4 6 需要特别指出的是，这是理想环境下的参数。在规划过程中，需要考虑地形、地貌各片面情况，大 致估计信号

11、可覆盖范围。尽量将站址选择在重点覆盖目标区域。 A P 信号穿透损耗： 2 4 G H z 电磁波对于各种建筑材质的穿透损耗的经验值如下： l 、隔墙的阻挡( 砖墙厚度1 0 0 - 3 0 0 r a m ) ：2 0 4 0 d B ； 2 、楼层的阻挡：3 0 d B 以上； 3 、木糊家具、f j 和其它本板隔墙阻挡2 - 1 5 d B ； 4 、厚玻璃( | 2 r a m ) ：1 0 d B ( 2 4 5 0 M H z ) 另外，在衡量墙壁等对于A P 信号的穿透损耗时，需考虑A P 信号人射角度。一面0 5 米厚的墙壁 当A P 信号和覆盖区域之间直线连接呈4 5 度角人

12、射时，相当于1 米厚的墙壁；在2 度角时相当于超过1 4 米厚的墙壁。所以要获取更好的接受效果应尽量使A P 信号能够垂直的穿过( 9 0 度角) 墙壁或天花板。 3 3 天线覆盖范围分析 在实际的T 程建设中，常常要考虑的一个问题是天线的安装位置、角度以及所能覆盖到的范围。下 面结合图例简单的分析影响A P 的覆盖距离与覆盖区域的几个因素。 周3 天线授盖的塔下肓区 上图中，绿色表示主波束信号可覆盖的地面区域，而灰色表示处于主波束范围外的地面区域，不能得 到信号覆盖或覆盖很差出现所谓的“塔下黑”现象。假定H 表示天线安装高度s 表示不能被天线主波束覆 盖的最远距离，L 表示能够被主波束覆盖的

13、摄远距离。L s 表示地面可被主波束覆盖的区域，则理论计算 如下： S = H t g ( 阶+ 6 ) L = m 表示理论上，主波束可覆盖到地面无限远距离 L S = 0 0 表示理论上，主波束可覆盖到地面s 距离外的无限范围 分析以上公式可见，天线安装位最越高、半功率角越小、下倾角越小，则塔下黑现象越严重。因此， 为使天线正下方能得到信号覆盖，要从减少安装高度、选用大半功率角和大下倾角的天线来努力。 实际上，即使在绿色地带，还可能存在一些离天线安装位置水平距离为s 的建筑物对信号进行阻挡则 理论上其引起的信号不良区域l 计算为： 5 6 5 图4 天线覆盖的的高度与距离的关系 1 = s

14、 + h I ( H h ) 分析以上公式可见，天线安装位置越高、阻挡物离天线水平距离越远、阻挡物越高，则造成的信号不 良区域越大。 结合以上理论覆盏区域及信号不良区域的计算可见，即使采用全向天线也只能在离天线一定水平距 离外的地面刊能获得比较好的覆盖，而在该距离外，由于阻挡物的存在，也还可能存在局部的信号不良区 域。导致信号断续情况。 3 4 无线接入点A P 覆盖规划 般而青，W L A N 可以分为室内、室外覆盖两种情况。W L A N 的室外覆盖指将A P 安装在室外，无 线信号从室外向室内覆盏。这种方式受应用环境内建筑物、树木、地形等障碍物的密度、高度，以及墙 壁厚度、材料等因素影响

15、很大。因而对某个其体的区域我们很难保证该区域内1 0 0 地良好覆盖，不 过我们应该尽量将主要的区域良好覆盖。 在做W L A N 系统设计时需要综合考虑无线传播环境、A P 设备陛能、天线、站址、网络建设要求等 各方面因索。首先，在做站址选择前，需了解覆盖区域- T - 面情况，包括覆盖区域的大小、平面图；考察 覆盖区域障碍物的分布情况，分析对信号的阻挡等等。 4 、海南铁通W L A N 的组网 4 1 组网方式 图5 海南铁通W L A N 网络结构罔 依托海H 已经建立完善的城域网，在有线机房线路到的站点，A P 通过一个2 层交换机，直接从机房 获取宽带网络资源，或者使用具有X D

16、S L 上行功能的无线接入点接人互联网。在线路资源没有到达的站 点，采取桥接或直放站模式。 4 2 射频信号覆盖的结构 图6W L A N 基站分类 4 3 站点选址 随着生活质量的提高，对健康程度的重视，人们对电磁辐射也越来越关注。要在居民楼或者住宅区 内找到合适的站址较困难，居民对安装在楼顶、小区内的天线也十分敏感。往往最佳的天线安装位嚣不 可用，天线不得不重新选址。 对于一般的无线站点，即作为对周边的无线信号覆盖的站点，我们一般选择8 层左右的楼房。因为 如果楼层选择太高，低楼层可能出现由于副瓣覆盖不足导致的弱覆盖现象。即所谓的“塔下黑”现象。 而对于处于宏蜂窝一层的站点，一般选择2 0 层左右的楼房。选择高楼层，主要是考虑到空间视野开 阔，作为桥接之用时可以有效的避免中间障碍物，使信号能得到良好的连接。 4 ，4 天线的选择 ( 1 ) 作为宏蜂窝时，采用2 4 d