高校無線WLAN 覆蓋方式的選擇

無線網(wǎng)絡(luò)具有無須布線，用戶接入方便，可以自由移動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)隨著大量支持Wi-Fi手持設(shè)備的普及，WLAN技術(shù)正面臨前所未有的發(fā)展機(jī)遇。目前無線覆蓋一般采用胖AP部署方式、胖AP加天饋部署方式、瘦AP部署方式、瘦AP加天饋部署方式。雖然這幾種方式目前都有用戶案例，但射頻效率差異很大。以下通過幾種WLAN覆蓋方式優(yōu)缺點(diǎn)對比，為校園無線網(wǎng)絡(luò)的合理部署提供參考與借鑒。

Q：胖AP部署方式有何特點(diǎn)?采用這種方式有哪些優(yōu)缺點(diǎn)?

A：早期的WLAN 部署都采用胖AP 部署方式，即每個(gè)AP分別配置，獨(dú)立工作，硬件投資和維護(hù)成本較低，通過合理地調(diào)整AP 的位置及所用信道，可以實(shí)現(xiàn)良好的無線信號覆蓋，適用于覆蓋范圍較小、AP 數(shù)量不多的情況。由于胖AP 無法進(jìn)行有效、統(tǒng)一與集中的控制和管理，頻譜自動(dòng)調(diào)節(jié)都需要手工完成，用戶在不同的AP 間漫游時(shí)，時(shí)延較大，不適合實(shí)時(shí)的語音和數(shù)據(jù)通信，也不支持無線定位業(yè)務(wù)。因此以胖AP 為主、傳統(tǒng)的WLAN 部署方式已經(jīng)很少在較大項(xiàng)目中使用。

Q：什么是胖AP加天饋部署方式?

A：天饋系統(tǒng)是指天線向周圍空間輻射電磁波，主要包括天線和饋線系統(tǒng)兩大類。由于移動(dòng)語音通訊為目前第一網(wǎng)絡(luò)需求，運(yùn)營商為提供優(yōu)質(zhì)的語音服務(wù)，紛紛在各建筑內(nèi)進(jìn)行手機(jī)信號覆蓋，這種信號覆蓋基本都采用天饋系統(tǒng)，也就是通常所說的“無線信號室內(nèi)分布系統(tǒng)”，可同時(shí)支持GSM、TD-SCDMA、CDMA2000、WCDMA、WLAN五網(wǎng)。如果校方為了節(jié)省WLAN覆蓋成本，就可借助運(yùn)營商手機(jī)信號覆蓋的天饋系統(tǒng)，即能獲得良好的WLAN信號覆蓋。

由于不同種類的饋線對不同頻率電磁波的增益、阻抗與通帶各不相同，因此此方案在設(shè)計(jì)之初只使用單頻(只使用a、b/g的一種頻率)覆蓋，后期將無法再添加。為解決饋線上多頻段之間的相互干擾和功放能力差異問題，還需引入更多的元器件，將大大增加硬件成本。由于技術(shù)上的限制，該系統(tǒng)一般配置1-2個(gè)AP，最多使用3個(gè)AP(802.11b/g的1、6、11信道)完成WLAN的覆蓋。這種方式適用于AP不易安裝、用戶數(shù)較少、流量較低但又需要覆蓋的區(qū)域。

Q：采用胖AP加天饋部署方式有哪些優(yōu)缺點(diǎn)?

A：一般來說，每個(gè)天饋覆蓋大樓的1-5個(gè)層面，使得在較大范圍內(nèi)部署的AP數(shù)量較少，減少了用戶移動(dòng)時(shí)在不同AP之間的切換。但由于單個(gè)AP覆蓋的范圍較廣，一旦出現(xiàn)故障，將會(huì)有大面積的區(qū)域處于信號盲區(qū)，導(dǎo)致更多用戶無法使用網(wǎng)絡(luò)。另外，無線設(shè)備在出廠時(shí)附帶的設(shè)備性能參數(shù)指標(biāo)都是基于原廠的天線，因此采用天饋以后，無法在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)詳細(xì)計(jì)算覆蓋的性能及參數(shù)，從而無法確定設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)性能與無線信號情況。

Q：在室內(nèi)采用胖AP 加天饋部署方式會(huì)有哪些潛在的弊端?

A：在室內(nèi)部署中，無線信號的多路徑干擾問題相當(dāng)突出，原裝的天線在最初設(shè)計(jì)時(shí)一般都內(nèi)置了分集功能，能夠很好地解決多路徑干擾問題。而天饋分布系統(tǒng)因不支持分集技術(shù)，客戶接收到的信號強(qiáng)度雖然很大，但質(zhì)量較差，整個(gè)系統(tǒng)也無法升級到支持MIMO 的802.11n 網(wǎng)絡(luò)。

天饋系統(tǒng)由于采用單根饋線，不能形成三角形測量法，因此只能定位用戶在哪個(gè)AP 上而無法實(shí)現(xiàn)精確定位。當(dāng)有非法AP存在時(shí)，系統(tǒng)也無法檢測到非法AP的物理位置。此外，天饋覆蓋區(qū)一旦出現(xiàn)非法AP，則會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的信道沖突和干擾，影響全網(wǎng)的無線質(zhì)量。天饋系統(tǒng)中使用的分路器、耦合器、功放等設(shè)備還沒有相關(guān)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，衰減特性各不相同，給購買和勘測帶來了不確定性。天饋系統(tǒng)安裝比較煩瑣，需要鋪設(shè)饋線及安裝吸頂天線，維護(hù)和管理較麻煩，組成天饋系統(tǒng)的元件發(fā)生故障后，有多個(gè)故障點(diǎn)需要檢測。如要部署a、b/g雙頻系統(tǒng)，需獨(dú)立使用兩套硬件設(shè)備鋪設(shè)兩套天線，費(fèi)用更昂貴。隨著饋線的延長，信號的強(qiáng)度也會(huì)相應(yīng)衰減，盡管增加了功率放大器，但噪音也隨之放大，客戶端的SNR 并未有實(shí)質(zhì)性改善。

天饋系統(tǒng)并非為每個(gè)帽形吸頂天線都配備一個(gè)功率放大器，一般幾個(gè)帽形天線合用一個(gè)功率放大器，功率放大器放置在弱電間內(nèi)，這就會(huì)產(chǎn)生如下的問題。A P下行的信號經(jīng)過功率放大器后，客戶端接收到的信號強(qiáng)度都相當(dāng)好，但由于上行信號只有在AP 附近才被放大，移動(dòng)客戶端的發(fā)射上行信號的功率相對較小，經(jīng)過分路以后，其他客戶端已無法感知此客戶端的上行信號載波，一旦有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，就會(huì)造成沖突。室內(nèi)天饋系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初是為手機(jī)語音服務(wù)的，而手機(jī)語音采用TDMA 或CDMA 的復(fù)用方式，不存在信道爭用，但WLAN存在信道爭用。而在室內(nèi)天饋系統(tǒng)中，CSMA/CA又不能高效發(fā)揮作用，特別當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中存在802.11b的客戶端時(shí)，客戶端帶寬爭用更為嚴(yán)重，導(dǎo)致數(shù)據(jù)沖突率較高，網(wǎng)絡(luò)吞吐量低下。

Q：什么是瘦AP部署方式?采用這種方式有哪些優(yōu)缺點(diǎn)?

A：隨著WLAN 技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了胖AP 覆蓋方式的改進(jìn)版本。每個(gè)AP 在無線控制器集中控制下工作，可進(jìn)行統(tǒng)一配置管理，新增AP時(shí)無須任何配置管理(零配置)，方便擴(kuò)展，可批量升級AP的軟件版本及變更配置，支持基于Wi-Fi 的精確定位，因此這種AP 也稱為瘦AP。瘦AP 部署方式適用于AP 大量部署的情況，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的集中管理、集中控制、高容量多業(yè)務(wù)的接入，通過自動(dòng)的射頻資源管理，自動(dòng)調(diào)整信道、功率等無線參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)優(yōu)化的無線服務(wù)。由于用戶的關(guān)聯(lián)信息存放在控制器內(nèi)，用戶同控制器之間采用隧道傳送數(shù)據(jù)，支持二、三層快速安全漫游，可實(shí)現(xiàn)三十毫秒以內(nèi)切換時(shí)延，完全適合實(shí)時(shí)的應(yīng)用，支持WPA2、AES 等企業(yè)級的網(wǎng)絡(luò)安全?？墒褂镁W(wǎng)管軟件進(jìn)行統(tǒng)一資源管理、用戶管理。

使用瘦AP時(shí)，雖然可以實(shí)現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)控制器自動(dòng)分配射頻信號資源，但覆蓋那些不規(guī)則、用戶過多的建筑時(shí)，仍需要手工分配相關(guān)射頻資源，綜合使用定向、全向、Yiga天線保證信號的全覆蓋，以獲得最好的網(wǎng)絡(luò)性能。圖1顯示了一幢不規(guī)則實(shí)驗(yàn)大樓的覆蓋。

圖1 具有定向天線的覆蓋范例

Q：采用瘦AP加天饋部署方式有何缺點(diǎn)?

A：瘦AP采用天饋覆蓋方式部署時(shí)，除了具有胖AP加天饋方式部署的所有缺點(diǎn)外，還無法發(fā)揮無線統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)管理的相關(guān)功能。例如功率控制、信道自動(dòng)分配、用戶定位、覆蓋的熱圖管理等，因此已經(jīng)很少在實(shí)際中使用。