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【无线解决方案】企业WLAN 网络规划指导方案

发布者:北方翱翔 时间:2020-11-18

  无线Wi-Fi网络越来越多的承载客户的业务,提供更加丰富和流畅的网络服务。在室内和室外场景、普通和高密场景、简单和复杂的场景用户都需要无线Wi-Fi覆盖满足移动上网的需求。在新的Wi-Fi6网络建设趋势下,大流量、高并发、低时延的移动应用会更加依赖于无线网络。除了提供优质的Wi-Fi信号覆盖、高性能网络之外,北方翱翔倡导 “安全连接、业务可视、极简运维”的下一代无线网络,为企业级用户提供基于Wi-Fi6技术的高质量无线网络解决方案。以下指导手册,是北方翱翔为客户提供的WLAN网络规划方面的指导文档,希望对大家在构建安全可靠的无线网络中能从中学习到。

  WLAN网络通过无线信号(高频电磁波)传输数据,随传输距离的增加无线信号强度会越来越弱,且相邻的无线信号之间会存在重叠干扰的问题,都会降低无线网络信号质量甚至导致无线网络无法使用。为改善无线网络质量,使其满足客户的建网标准要求,需要对WLAN网络进行规划设计。设计规划出使用的AP款型和数目、安装点位和方式、线缆部署方式;保障网络覆盖无盲区、覆盖效果好,上网速度快,提升网络使用体验。如果前期不进行网规设计,后期安装完成AP后,再进行网络优化整改可能会需要重新安装AP、布放线缆,返工操作非常不便。


为什么要做网规

网规通常针对如下常见问题进行设计优化。

  • 信号强度弱。如果设计无线网络覆盖范围时没有考虑AP的实际发射功率,网络覆盖容易出现盲区。盲区处信号强度弱或没有信号,用户上网速度慢甚至无法接入,所以通过网规来合理规划每个AP的覆盖范围,保障每个区域能够有足够强度的无线信号覆盖。

  • 同频干扰严重。同频干扰是指两个相邻AP的射频工作在相同信道上,同时收发数据时会有干扰和延时,大大降低网络性能。因此有重叠覆盖区域的AP之间需要规划互不干扰的不同工作信道。

  • 终端上网速度慢。WLAN采用的是CSMA/CA机制,并发的无线用户数越多,无线报文相互冲突的概率迅速增大,导致上网速度急速下降。例如在高密场景如体育馆看台中,无线用户密度大,AP每个射频下接入用户数多,报文冲突概率大,所以通常选择部署三射频AP和高密小角度定向天线,控制每个射频下接入的用户数,减少报文的冲突概率。

  • VIP区域体验优势不明显。VIP区域是网规时最重点关注的覆盖区域,要保证其上网体验明显优于其他区域。


网规基础知识

无线网规设计时会涉及到一些网规相关的基础知识,预先了解这些知识有助于理解网规设计原理和开展网规设计工作。

网规从网络覆盖、网络容量和AP布放三方面进行方案设计。

  • 网络覆盖设计保障覆盖范围内信号强度达到用户要求,减少同频干扰。

  • 网络容量设计保障网络带宽能满足上网业务需求,保证流畅的上网体验。

  • 在保证网络覆盖和容量设计的前提下,AP布放设计确保AP的布放、安装和连线在实际现场中顺利执行,避免出现AP布放方案不能在现场施工的情况。

    网规基础知识主要介绍网络覆盖设计涉及的一些概念;容量设计中考虑的AP性能,本章节仅介绍对性能有影响的802.11协议和天线的简单知识;AP布放设计和容量设计涉及的其他概念在网络容量设计和AP布放设计中介绍。


无线网络覆盖

网络覆盖设计涉及到规划网络覆盖范围和范围内信号强度,所以先介绍无线网络覆盖范围的概念,引出衡量覆盖范围的指标:覆盖半径和覆盖距离。

覆盖范围

AP通过天线发射无线信号,在天线周围产生无线网络覆盖,信号传的越远,信号强度就变的越弱。通常把天线周边信号强度大于网规指标值的区域称为无线网络覆盖范围,如图2-1所示。网络覆盖范围边缘的场强称为边缘场强。如普通覆盖区信号强度指标值为-65dBm,网规设计时边缘场强就要大于等于-65dBm。

图2-1 网络覆盖范围(全向天线俯视)

1-1.png覆盖半径

全向天线使用覆盖半径来衡量覆盖范围。如图2-2所示,以吸顶安装的全向天线AP为例,AP安装高度通过工勘测量得知,信号的有效传输距离可以基于边缘场强计算得出,计算方法可以参考覆盖计算。当高度和有效传输距离确定后,即可计算出覆盖半径,进而可以得知网络信号有效覆盖范围。

图2-2 覆盖半径

1-2.png

覆盖距离

定向天线使用覆盖距离来衡量覆盖范围.如图2-3所示,以室外抱杆安装的定向天线AP为例,天线到覆盖范围边缘的有效传输距离可以通过公式计算得出,天线高度通过工勘测量得知。

图2-3 覆盖距离

1-3.png

图2-4 网络覆盖范围(定向天线俯视)

1-4.png


从上面可以看出,无论是覆盖半径还是覆盖距离,都需要先计算出有效传输距离后才能得出,而射频发射功率和信号强度是计算有效传输距离的输入条件。下文将继续介绍功率和信号强度的概念。

功率和信号强度

本节介绍功率和信号强度的概念及关系,是有效传输距离计算方式的理论依据。有效传输距离的计算方式将在网络覆盖设计中详细介绍。

功率和信号强度基本概念

在无线网络中,使用AP设备和天线来实现有线和无线信号互相转换。如图2-5所示,有线网络侧的数据从AP设备的有线接口进入AP后,经AP处理为射频信号,从AP的发送端(TX)经过线缆发送到天线,从天线处以高频电磁波(2.4GHz或5GHz频率)的形式将其发射出去。高频电磁波通过一段距离的传输后,到达无线终端位置,由无线终端的接收天线接收,再输送到无线终端的接收端(RX)处理。反之,从无线终端的发送端(TX)发出去的数据,也是按照上述的流程,逆向处理一遍,输送给AP的接收端(RX)。

图2-5 有线无线信号转换

2-1.png




如图2-5,在发送和接收天线之间的信号即是无线信号。信号强度在无线信号传输过程中会逐渐衰减。在了解信号强度时,一并介绍常见的几个有关联的基本概念:射频发射功率、EIRP、RSSI、下行信号强度、上行信号强度。

结合图2-6所示来描述上述这些概念,图中各数字代表含义如下:

图2-6 基本概念

2-2.png

  • 表示射频发送端处的功率,单位是dBm。

  • 表示连接天线的转接头和馈线等线路损耗,单位是dB。

  • 表示天线增益,单位dBi或dBd。

  • 表示路径损耗和障碍物衰减,是发送和接收天线之间的信号能量损耗程度,单位是dB。

射频发射功率表示AP端的射频发射功率,表示无线终端的射频发射功率。在网规设计时,注意发射功率与天线增益之和不要超出国家码限制的最大值。

EIRP:有效全向辐射功率EIRP(Effective Isotropic Radiated Power),即天线端发射出去时的信号强度,EIRP =  - 

RSSI:接收信号强度指示RSSI(Received Signal Strength Indicator),指示无线网络覆盖内某处位置的信号强度,是EIRP经过一段传输路径损耗和障碍物衰减后的值。网规遇到的信号强度弱问题就是指RSSI弱,没有达到指标要求值,导致无线终端接收到很弱的信号甚至接收不到信号。

下行信号强度:是指无线终端接收到AP的信号强度,下行信号功率 =  -  +  -  +  - 

上行信号强度:是指AP接收到无线终端的信号强度,上行信号功率 =  -  +  -  + - 

所以在不考虑干扰、线路损耗等因素时,接收信号强度的计算公式为:

接收信号强度 = 射频发射功率 + 发射端天线增益 – 路径损耗 – 障碍物衰减 + 接收端天线增益

当除路径损耗外的其他参数确定后,就可以确定路径损耗,再根据有效传输距离和路径损耗的关系,计算出有效传输距离。具体请参考覆盖计算。


常用单位

日常中通常使用功率来衡量一个电器做功的快慢,如一个10W的电灯泡,10W功率就是电灯泡消耗能量做功的快慢。在天线收发系统里,同样也需要消耗电能来转换为电磁波的能量进行传输。但是电磁波的能量衰减非常快,例如一个100mW的能量源,传输一段距离后很快就能衰减成1mW、0.1mW、0.01mW甚至更小。对于这种呈几何数量级的衰减,使用功率来衡量会给计数带来不便,因此引用新的概念:dB和dBm。

dB

dB是一个纯计数单位,它的计算公式为dB = 10lg(A / B)。

当A和B表示两个功率时,dB就表示两个功率的相对值,例如A的功率为100mW,B的功率为10mW,则10lg(100 / 10) = 10dB,表示A比B大10dB。如果A的功率变为10000mW,则10lg(10000 / 10) = 30dB。

dB主要作为信噪比及损耗的单位。

表2-1 常见dB和A/B对应关系

dB

A/B

40

10000

30

1000

20

100

17

50

10

10

6

4

3

2

1

1.25

0

1

-1

0.8

-3

0.5

-6

0.25

-10

0.1

-17

0.02

-20

0.01

-30

0.001

-40

0.0001

dBm

dBm即分贝毫瓦,是功率值与1mW的比值,表示功率绝对值的单位。m表示mW,dBm可以与功率单位mW相互转换,计算公式为:dBm = 10lg(功率值 / 1mW)

表2-2 常见dBm和功率值对应关系

dBm

功率值(mW)

40

10000

30

1000

20

100

17

50

10

10

6

4

3

2

1

1.25

0

1

-1

0.8

-3

0.5

-6

0.25

-10

0.1

-17

0.02

-20

0.01

-30

0.001

-40

0.0001

从上面可以看出,从10000mW到0.0001mW,如果用dBm表示,只需要40dBm到-40dBm就可以表达,dBm方式更适合在这种场景下使用。所以通常使用dBm作为射频发射、接收功率和射频噪声的单位。

dBi和dBd

dBi和dBd都是表示功率增益的单位,两者都是相对值,但是它们的参考基准不同。

  • dBi:相对于点源天线的功率增益,在各方向的辐射是均匀的。

  • dBd:相对于阵子天线的功率增益。

一般认为,表示同一个增益,用dBi表示出来比用dBd表示出来要大2.15。例如,对于一根增益为16dBd的天线,其增益折算成单位为dBi时,则为18.15dBi。

dBi和dBd主要作为天线增益的单位。


信号衰减和干扰

从上文的计算公式可以看出,除了发射功率和天线增益对信号强度有增强的作用外,路径损耗和障碍物衰减会减弱信号强度,这些属于信号衰减范畴。另外环境中的干扰和噪声也会减弱信号强度,属于信号干扰的范畴。网络覆盖设计时应尽量减少不必要的信号衰减和干扰,提升信号强度,增加信号有效传输距离。



由于多数新增网络场景下通常没有信号干扰源存在,所以一般计算时不考虑干扰和噪声,如有信号干扰源,需要考虑计算。


信号衰减

无线信号在传输过程中信号强度会逐渐衰减。由于接收端只能接收识别一定阈值以上信号强度的无线信号,当信号衰减过大后,接收端将无法识别无线信号。下面介绍影响信号衰减的几个主要常见因素。

障碍物

障碍物是无线网络环境中最常见,对信号衰减影响非常显著的一个重要因素。日常环境中的各种墙壁、玻璃、门对信号都有不同程度的衰减,尤其是金属障碍物,很有可能完全阻隔、反射掉无线信号的传播。因此在网规的过程中,尽量避免各类障碍物遮挡AP。

传输距离

电磁波在空气中传播时,随传输距离的增加,信号强度会逐步衰减,直至消失。在传输路径上的衰减即为路径损耗。人们无法更改空气的衰减值,也无法避开空气传播无线信号,但是可以通过诸如合理增强天线端的发射功率、减少障碍物遮挡等方式来延长电磁波的传输距离。电磁波能传输的越远,无线信号就能覆盖更大的空间范围。

频率

对于电磁波来说,波长越短,衰减越严重。无线信号采用2.4GHz或5GHz的电磁波发射信号,由于所使用的电磁波频率很高,波长很短,衰减会比较明显,所以通常传输距离不会很远。

另外,除了以上几个因素之外,如天线、数据传输速率、调制方案等也会影响到信号的衰减。

信号干扰

除了信号衰减会影响接收端对无线信号的识别外,干扰和噪声也会在一定程度上产生影响。通常使用信噪比或信干噪比来衡量干扰和噪声对无线信号的影响。信噪比和信干噪比是度量通信系统通信质量可靠性的主要技术指标,比值越大越好。

干扰是指系统本身以及异系统带来的干扰,如同频干扰、多径干扰。

噪声是指经过设备后产生的原信号中并不存在的无规则的额外信号,这种信号与环境有关,不随原信号的变化而变化。

信噪比SNR(Signal-to-noise Ratio),指的是系统中信号与噪声的比。


信噪比的表达方式为:

SNR = 10lg( PS / PN ),其中:

SNR:信噪比,单位是dB。

PS:信号的有效功率。

PN:噪声的有效功率。

信干噪比SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio),指的是系统中信号与干扰和噪声之和的比。

信干噪比的表达方式为:

SINR = 10lg[ PS /( PI + PN ) ],其中:

SINR:信干噪比,单位是dB。

PS:信号的有效功率。

PI:干扰信号的有效功率。

PN:噪声的有效功率。

在网规方案设计时,如果对SNR或SINR没有特殊要求,可以暂不考虑。如果有要求,则在网规设计进行场强信号仿真时,同时进行信干噪比仿真。


频段和信道

结合前文的概念和网络覆盖设计中有效传输距离计算公式,可以分别计算出2.4G和5G频段的射频覆盖范围。通过计算结果会发现单个AP的覆盖范围有限,通常需要部署多个AP才能完成完整的网络覆盖。多个AP的组网中,相邻AP间通常会存在同频干扰问题,需要通过规划无线信号工作的频段和信道来减少同频干扰问题。另外通过信道捆绑可以提高无线终端的网络速率。


2.4G和5G频段各有不同的工作信道。

2.4G频段

如图2-7所示,2.4G频段被分为14个交叠的、错列的20MHz信道,信道编码从1到14,邻近的信道之间存在一定的重叠范围。


图2-7 2.4G频段信道分布

3-1.png

以信道1为例,从图中可知,至少要到信道5才能和信道1没有交叠区域。一般场景通常推荐采用1、6、11这种至少分别间隔4个信道的信道组合方式来部署蜂窝式的无线网络覆盖,如图2-8所示。同理也可以选用2、7、12或3、8、13的组合方式。在高密场景下通常推荐使用1、9、5、13四个信道组合方式,如。图2-9所示。


图2-8 2.4G蜂窝式网络覆盖

3-2.png

图2-9 2.4G高密网络覆盖

3-3.png

5G频段

如图2-10所示,5G频段资源更丰富,比2.4G频段拥有更多的20MHz信道。且相邻信道之间是不重叠的,如36和40信道。


图2-10 5G频段信道分布

3-4.png

某些地区的雷达系统工作在5G频段,与工作在5G频段的AP射频信号会存在干扰。雷达信号可能会对52、56、60、64、100、104、108、112、116、120、124、128、132、136、140、144信道产生干扰(其中120、124、128是天气雷达信道)。如果射频工作的信道是手动指定的,在规划信道时注意避开雷达信道,如果射频工作的信道是系统动态调整的,系统检测到工作的信道有干扰时,会自动切换工作信道。


信道捆绑

为了提高无线终端无线网络速率,可以增加射频的信道工作带宽。如果把两个20MHz信道捆绑在一起成为40MHz信道,同时向一个无线终端发送数据,理论上数据的通道加宽了一倍,速率也会增加一倍。如果捆绑两个40MHz信道,速率会再次加倍,以此类推。按照信道不同的捆绑方法,可以分为40MHz+、40MHz-、80MHz、80+80MHz和160MHz几种类型的信道工作带宽。如图2-10所示,能成对捆绑的信道是固定的。

  • 40MHz+和40MHz-:两个相邻的互不干扰的信道捆绑成一个40MHz的信道,其中一个是主信道,一个是辅信道。如果主信道的中心频率高于辅信道的中心频率,则为40MHz-,反之则为40MHz+。例如36和40信道捆绑成40MHz,如果主信道是40信道,则为40MHz-,如果主信道为36,则为40MHz+。在2.4GHz频段上通常不建议使用40MHz,如果配置40MHz,频段内就只能有一个非重叠40MHz信道。例如信道1只能和信道5组成40MHz(信道1和2、3、4都有重叠区域),剩下的信道组合就要避开信道1~8(信道5和6、7、8又有重叠区域)。所以剩下的信道无法再组成另外一个40MHz的信道。

  • 80MHz:两个连续的40MHz信道捆绑在一起成为80MHz,80MHz内的四个20MHz可以选择任一个做为主信道。例如36、40、44、48捆绑成80MHz。

  • 80+80MHz:两个不连续的80MHz捆绑在一起成为80+80MHz。例如36、40、44、48、100、104、108、112捆绑成80+80MHz。

  • 160MHz:两个连续的80MHz捆绑在一起成为160MHz。160MHz内的八个20MHz可以选择任一个做为主信道。例如36、40、44、48、52、56、60、64捆绑成160MHz。


网规操作流程

需求收集

围绕用户的需求来设计网规方案。需求收集阶段如果不能获取完整有效的信息,后期网规很有可能无法顺利进行甚至出现重新设计的情况。为方便需求收集人员有针对性的收集到准确有效的信息,表3-1列举WLAN网规常见的重要收集信息。

表3-1 常见重要需求收集表

需求

说明

法律法规限制

确认网络所在地所遵循法律法规限制,需要使用哪个国家码。

网络部署现场的建筑图纸

图纸用来设计网规方案。从客户处获取含比例尺信息的图纸并确认图纸的完整性。推荐收集CAD图纸,也可以使用PDF图纸、PNG或JPG格式的图片。

如果没有图纸,需要到现场实际测量后重新绘制带比例尺信息的图纸。

无线网络覆盖区域

确认客户要求的VIP区域、普通覆盖区域、简单覆盖区域。

  • VIP区域:VIP用户使用的网络区域,网络质量要求高。

  • 普通覆盖区:网络主要覆盖区,使用需求多,如办公区、教室、宿舍、酒店房间等。

  • 简单覆盖区:网络使用需求较少的区域,如过道、储物室、厨房等。

无线信号场强要求

确认客户对覆盖区域内信号强度是否有要求。通常VIP区域 > -60dBm,普通区域 > -65dBm,简单区域 > -70dBm,就达到满足用户信号强度需求的条件。

接入人数

用于计算当前覆盖区域中的接入终端总数。例如在无线办公场景下,一般按照每人一部手机和一部笔记本考虑,则接入终端数为接入人数的两倍。

终端类型

  • 确认终端类型和数量,普通终端如手机、PAD、笔记本电脑,特殊终端如扫码枪、收银机等。

  • 确认各终端MIMO类型的占比,用于估算AP性能。此项基于客户的技术能力,如果能提供则收集,不能提供则按照2x2 MIMO计算。

带宽要求

确认网络承载的主要业务类型和每个用户的带宽需求。

覆盖方式

确认客户是否有明确要求使用室内放装、敏捷分布式或室外覆盖。

配电方式

确认客户是否明确要求哪种供电方式,现场有哪些可以使用的供电区域和设施。

交换机位置

WLAN上行有线侧交换机的位置。确认PoE供电距离是否符合要求。

现场工勘

现网工勘的主要目的是获取现场的实际环境信息,如干扰源、障碍物衰减、楼层高度、新增障碍物和弱电井等信息,配合建筑图纸来确定AP选型、安装位置和方式、供电走线等设计。

工具准备

现场工勘需要借助多项工具辅助才能完成,工勘前需要准备好工勘工具,常见工具主要有:

表3-2 常用工具

类型

名称

说明


软件工具

WLAN Planner

WLAN Planner是由华为推出的专业无线网络规划工具,用于网规环境设置、设备布放、无线信号仿真和网规报告输出等,帮助用户轻松完成网规设计。

在工勘任务开始前,需要先用WLAN Planner设计一版网规初稿,根据初稿的结果,指导工勘时特别关注的注意点。网规初稿的设计思路与网规设计一致,区别在于网规初稿设计时没有工勘的采集数据做参考。

CloudCampus APP

CloudCampus APP内置工勘模块,且支持找AP、查终端、看干扰等多个功能。使用APP执行如下任务:

  • 查看当前无线环境信道使用情况。

  • 测试障碍物衰减,记录障碍物位置、类型和衰减值。

  • 在图纸上增加图片和文字类的标注信息。

  • 修改图纸比例尺、楼层属性。


高德地图/Google Earth

在部署室外网络场景时使用,用于标记AP经纬度、查看障碍物、确认项目现场环境等。


硬件工具

室内测距仪

在部署室内网络场景时使用,用来测量AP安装位置高度、AP和障碍物间距、场馆长宽高信息等。

相机

记录站点环境情况,如AP安装环境,WDS场景站点障碍物信息等。


测试用AP(含配套电源及支架)

室内场景配合CloudCampus APP进行障碍物衰减测试,建议携带。

请注意携带测试FAT AP时,需要同时携带:

  • 电池:用于给测试AP供电。

  • 落地支架:要求支架可升至2m,用于模拟AP吸顶安装场景。


其他工具

建筑图纸

提前打印建筑图纸,方便现场工勘使用。

工勘采集项

为避免工勘人员遗漏收集信息,表3-3列举了需要采集的工勘信息供工勘人员参考。请按照表3-3进行工勘,在建筑图纸对应位置上详细记录工勘信息。

以企业办公场景为例,介绍室内场景的工勘信息采集项。

表3-3 工勘信息采集项

工勘信息

信息记录样例

说明

楼层的层高

普通室内楼层高度3m~5m。

如存在镂空区域、大厅或者报告厅,需要使用测距仪测量层高信息并记录。

建筑材质及衰减

240mm砖墙(2.4GHz频段15dB衰减,5GHz频段25dB衰减)。

获取现场建筑材质的厚度及衰减值,如有条件可现场测试衰减。测试方法请参考测试障碍物衰减。

干扰源

有其他Wi-Fi干扰,干扰源是微波炉。

检测现场是否有干扰,包括手机热点,其他厂家Wi-Fi,非Wi-Fi干扰(如蓝牙、微波炉等)。

可借助CloudCampus APP记录干扰源信息。

新增障碍物

有新增隔断障碍物,已在图纸上标注位置和衰减值。

确认现场是否与建筑图纸完全一致,对于不一致的区域要重点标注,拍摄照片记录。

现场照片

拍照记录全局照片。

全面的拍摄现场的照片,用于记录环境、传递勘测信息。

AP选型

室内放装AP。

根据场景选用室内放装AP、敏捷分布式AP 、室外款型AP或者高密款型AP。

AP选型策略简要内容请参考AP选型策略,详细策略请参考表3-8。

AP安装方式和位置

吸顶安装在天花板下,壁挂安装在墙上。

确定是否能吸顶放装。无法吸顶安装时,考虑挂墙安装或面板安装。

弱电井位置

已在图纸上标注弱电井位置。

在图纸上标注弱电井位置,用于放置交换机。

供电走线

已在图纸上绘制网络走线。

在图纸上标注PoE的供电走线。建议PoE网线长度不超过80m。

特殊要求

漫游丢包率小于1%,时延小于20 ms 。

记录用户特殊需求。

其他

记录其他信息

如有其他信息,收集并记录。


网规设计

根据收集的用户需求和现场的工勘结果,开始进行详细的网规设计。网规主要从网络的覆盖范围、容量和AP布放来进行设计。

  • 网络覆盖设计

  • 网络容量设计

  • AP布放设计


网络覆盖设计

网络覆盖设计是指针对无线网络覆盖的普通区域、简单区域或VIP区域进行设计规划,保证每个区域覆盖范围内的信号强度能满足用户的要求,并且解决相邻AP间的同频干扰问题。

单个AP无线信号覆盖范围有限,需要部署多个AP实现完整的网络覆盖。每个AP的覆盖范围可以通过计算和工具仿真的方式得出合适的结果。

覆盖计算

参考无线网络覆盖得知,全向天线通过覆盖半径、定向天线通过覆盖距离衡量网络覆盖范围,但不管是覆盖半径还是覆盖距离,都需要先确定信号的有效传输距离才能计算出来。下面介绍如何计算有效传输距离。

在不考虑干扰、线路损耗等因素时,接收信号强度的计算公式为:

接收信号强度 = 射频发射功率 + 发射端天线增益 – 路径损耗 – 障碍物衰减 + 接收端天线增益

其中,路径损耗与信号传输距离的关系如下。(L:路径损耗(dB);f:工作频率(MHz);d:信号传输距离(室内和室外覆盖场景为m,回传场景为km))

室内半开放场景

2.4G:L=46+25lg(d)

5G:L=53+30lg(d)

路径损耗与信号传输距离关系典型值参考表3-4:

表3-4 室内半开放场景

距离(m)

2.4G路径损耗(dB)

5G路径损耗(dB)

1

46

53

2

53.5

62

5

63.5

74

10

71

83

15

75.4

88.3

20

78.5

92

40

86

101

室外覆盖场景

2.4G和5G:L=42.6+26lg(d)+20lg(f)

路径损耗与信号传输距离关系典型值参考表3-5:

表3-5 室外覆盖场景

距离(m)

2.4G路径损耗(dB)

5G路径损耗(dB)

50

76.4

84

100

84.2

91.9

200

92

99.7

300

96.6

104.2

500

102.4

110

800

107.7

115.4

1000

110.2

117.9

回传场景

5G:L=32.4+26lg(d)+20lg(f)

路径损耗与信号传输距离关系典型值参考表3-6:

表3-6 回传场景

距离(km)

5G路径损耗(dB)

0.5

100

1

108

2

115.8

3

120.4

5

126.1

8

131.4

10

134

从历史的经验数据总结出典型障碍物的衰减可以参考下表,实际准确的衰减数值建议以实际工勘的结果为准。

典型障碍物

厚度(mm)

2.4G信号衰减(dB)

5G信号衰减(dB)

合成材料

20

2

3

石棉

8

3

4

木门

40

3

4

玻璃窗

50

4

7

有色厚玻璃

80

8

10

砖墙

120

10

20

砖墙

240

15

25

防弹玻璃

120

25

35

混凝土

240

25

30

金属

80

30

35

假设计算室内半开放场景下5G射频信号有效传输距离,已知边缘场强信号要求为-65dBm,AP射频发射功率为20dBm,5G天线增益为6dBi,障碍物衰减为8dB,假设接收终端为手机(通常天线增益为0),将数据代入如下公式,其中接收信号强度取值为边缘场强信号。

接收信号强度 = 射频发射功率 + 发射端天线增益 – 路径损耗 – 障碍物衰减 + 接收端天线增益

-65 = 20 + 6 - [53+30lg(d)] - 8 + 0

d = 10

可以计算出5G射频信号有效传输距离为10m。

覆盖设计

从信号强度的计算公式可以得知,通过提高发射端功率、发射端天线增益,减少障碍物衰减可以有效增强信号强度。但是发射端功率、发射端天线增益受限于硬件设备和国家法律法规要求,不能无限提升,其取值需要参照不同硬件设备和国家法律法规要求在可行的范围内变化。AP布放时应尽量避免或减少障碍物的遮挡,以减少障碍物引起的信号衰减。路径损耗则直接影响AP的覆盖范围。

通过公式初步计算出单个AP的覆盖距离,然后设计多个AP共同组成完整的网络覆盖。推荐使用WLAN Planner进行网络覆盖设计。根据需求收集列表中的信息,在WLAN Planner中设定覆盖区域、网络终端容量等信息,WLAN Planner可以直接设计出网规方案、模拟覆盖区域内的信号强度、输出仿真示意图。如图3-4所示,在位置1处设定覆盖区域,在位置2处设定网络终端容量,仿真完成后,可以初步计算出所需AP的数目和布放位置。具体的操作步骤请参考网规示例。

图3-4 覆盖设计和容量设计

4-1.png

信道规划

由于需要使用多个AP组成完整的网络覆盖,为避免无线网络覆盖区域出现覆盖盲区,保证无线网络的漫游体验,相邻AP间网络不可避免的会出现重叠覆盖区,一般需保留10%~15%的重叠缓冲区域。为减少重叠区域内的同频干扰,需要规划相邻AP使用互不干扰的射频频段。通常建议如图3-5所示的蜂窝覆盖部署方式。


图3-5 水平方向信道规划

4-2.png

如果在多层楼层中部署无线网络,垂直方向上也要规划互不干扰的信道。如图3-6所示。


图3-6 垂直方向信道规划

4-3.png

网络覆盖设计解决了为什么要做网规提出的信号强度弱和同频干扰严重问题,剩下的终端上网速度慢和VIP区域体验问题会通过网络容量设计来解决。



网络容量设计

网络容量设计是根据无线终端的带宽要求、终端数目、并发率、单AP性能等数据来设计部署网络所需的AP数量,确保无线网络性能可以满足所有终端的上网业务需求。

容量设计的参数

单终端带宽

不同类型的终端,使用不用网络业务的终端,对带宽的要求不一样。如观看高清视频的终端,其带宽要求会大于仅浏览网页的终端。需要根据终端的业务和类型,合理规划出足够使用的带宽,以免出现带宽不够用或者浪费的情况。

终端数目

终端数目是网络计划容纳的终端总数,需要用户根据其网络规划提供准确的数目。

并发率

并发率是指同一时间内使用网络的终端占总终端数目的比例,通常和终端数目一起计算出同一时间使用网络的平均终端数。

单AP性能

不同款型的AP,推荐的典型并发接入终端数不一样,具体推荐值请参考AP选型策略。


AP布放设计

通过WLAN Planner设计网络覆盖和网络容量,初步已经确定AP的数目和布放位置,但是还要根据实际情况对AP的实际布放位置、布放方式和供电走线原则进行修正确认。

AP布放原则

各场景下AP布放原则基本一致,需考虑以下几点:

减少无线信号穿越的障碍物数目,如果不能避免穿越,则尽量垂直穿越墙壁、天花板等障碍物。尤其避免金属障碍物遮挡。

AP的正面正对网络覆盖区域。

AP远离干扰源。

安装美观。尤其对美观性要求较高的区域,可以增加美化罩或者安装在非金属天花板内部。

不同场景实际的布放方式具体建议和指导,请参考表3-8列举的各个场景下的网规资料。

供电和走线原则

AP支持PoE供电和DC电源适配器供电。


AP选型策略

    移动办公

    建议每终端平均带宽和建议每AP并发终端数是按照典型AP在20MHz带宽下的性能数据举例,更多信息请参考WLAN建网标准。

    子场景

    建议AP

    建议每终端平均带宽

    建议每AP并发终端数

    安装建议

    办公室(低并发率)

    Wi-Fi 5系列:

    AP2051DN

    AP2051DN-E

    AP2051DN-E:2Mbit/s

    AP2051DN-E:20~30

    吸顶/挂墙/面板安装

    办公室(高并发率)

    Wi-Fi 5系列:

    AP4050DE-M

    AP6050DN

    AP7052DE

    AP4050DE-M:2Mbit/s

    AP4050DE-M:30~40

    吸顶安装

    会议室

    Wi-Fi 5系列:

    AP4050DE-M

    AP6050DN

    AP7052DE

    AP4050DE-M:2Mbit/s

    AP4050DE-M:30~40

    吸顶安装

    网规提示

    • 并发数按照2x2 MIMO终端假设。

    • 不建议采用在走廊中部署放装型AP来覆盖房间的方案。

    • 当现场测试的覆盖场强大于-65dBm时,1个放装型AP可以覆盖3个小房间(包括左右相邻的两个房间)。若该场景下走廊两侧均有房间,建议将两侧房间内的AP按照“W”型进行部署。

    • 对于一般的室内半开放区域,建议保证AP间距20m左右。

    • 对于分销款型,网规设计时应重点关注覆盖范围。


    中小型企业

    网规提示

    子场景

    建议AP

    建议每终端平均带宽

    建议每AP并发终端数

    安装建议

    酒店房间

    Wi-Fi 5系列:

    AP2051DN

    AP2051DN-E

    AP2051DN-E:8Mbit/s

    AP2051DN-E:8~10

    1. 面板AP应安装在房间内的暗盒上,如86盒等。

    2. 如果走廊需要信号覆盖,可以部署放装型AP。

    Wi-Fi 5系列:

    AD9431DN-24X + R250D/R251D/R251D-E/R450D

    AD9431DN-24X + R250D:8Mbit/s

    AD9431DN-24X + R250D:8~10

    1. AD9431DN-24X应部署在弱电井或设备间。

    2. RU应部署在房间内。


    仓库

    Wi-Fi 5系列:

    AP4151DN

    AP6150DN

    AP7152DN

    AP8150DN

    AP4151DN:1Mbit/s

    AP4151DN:60~70

    AP应挂墙安装,外接定向天线沿过道覆盖;或AP沿过道吸顶安装,外接全向天线覆盖。

    并发数按照2x2 MIMO终端假设。

    不建议采用在走廊中部署放装型AP来覆盖房间的方案。

    面板AP、RU必须安装在房间内,建议每个房间配一个。

    当现场测试的覆盖场强大于-65dBm时,1个放装型AP可以覆盖3个小房间(包括左右相邻的两个房间)。若该场景下走廊两侧均有房间,建议将两侧房间内的AP按照“W”型进行部署。

    对于一般的室内半开放区域,建议保证AP间距20m左右。


    高密覆盖

    子场景

    建议AP

    建议每终端平均带宽

    建议每AP并发终端数

    安装建议

    场馆高密

    802.11ac Wave2系列:

    AP8150DN

    AP8050TN-HD

    AP8182DN

    AP8150DN:1Mbit/s

    AP8150DN:50

    抱杆/挂墙安装

    室内高密

    Wi-Fi 5系列:

    AP4050DN-HD

    AP4050DN-HD:2Mbit/s

    AP4050DN-HD:30~40

    吸顶安装

    网规提示

    高密场景一般顶高超过6米,常见的高密场景有阶梯报告厅、大型会议室、演讲厅、大型展厅、大礼堂、多功能教室、体育场馆、音乐厅、露天剧场、机场候机楼、车站等人员密集场所。

    需要根据实际工勘结果以及组网方案来确定天线型号。

    为保障无线网络覆盖效果,请避免采用室外AP信号穿墙覆盖室内的方案。

    当AP以最大功率发射信号时,信号频率不同,覆盖范围也不一样。且实际最大功率遵照不同国家和地区法规而有所不同。

    天线选型策略

    天线选型策略

    概述

    决定选用哪款AP和天线之前,需要考虑如下几点:

    表5-1 基本原则

    序号

    规划考虑项

    说明

    1

    使用场景类型和使用目的

    • 室内场景:一般使用室内AP和室内天线实现信号覆盖。

    • 室外场景:一般使用防护级别较高、具有一定防雷能力的室外AP和室外天线实现信号覆盖和网桥回传。

    • 轨道交通场景:

      • 车地通信:一般使用防护级别较高、具有一定防震能力的室外AP和天线。

      • 车厢覆盖:一般使用具有一定防震能力的室内AP和天线实现信号覆盖。

      • 站台覆盖:与普通室内、室外场景相同。

    2

    当地标准和规范

    天线的发射功率和最大增益都必须严格遵守局点当地标准。对于轨道交通场景,性能、环境适应性和防震能力还必须符合铁路部门的要求。

    3

    AP和天线的配套关系

    详情请参见AP与天线的配套关系。

    4

    覆盖/回传区域形状、距离

    • 覆盖:对于走廊等狭长地带,建议使用定向天线;对于广场等接近圆形或正方形的地带,建议使用全向天线。

    • 回传:一般都使用定向天线。如果回传距离较远,应选用高增益的天线;如果回传目标集中,应选用小角度的天线。

    5

    无线信号传输频段

    • 覆盖:如果需要实现2.4G/5G双频覆盖,可以在同一片区域分别规划2.4G天线和5G天线,也可以选用双频天线。

    • 回传:2.4G天线不用于回传。

    6

    施工成本和美观

    外置定向天线一般尺寸较大,且需要通过馈线连接到AP的射频口,需要一定的施工成本,美观程度不及内置天线和直接安装到AP上的鞭状天线。出于从美观的考虑(尤其是覆盖场景),在满足信号传输的前提下,一般建议尽量使用内置或者直接安装到AP上的鞭状天线。

    常见部署建议

    常见部署建议

    根据网规、开局经验总结和用户的使用反馈,汇总常用的建议,提升部署网络的效率。


    WLAN产品的版本不同,其特性和配置可能有所差异,具体配置请参考对应版本的产品文档。进入WLAN产品的手册的获取路径,选择对应的产品和版本号,即可获取对应的产品文档。


    网规网优类建议

    表6-1 网规网优类建议

    序号

    建议

    1

    合理规划信道,可以手动配置,或者开启自动调优。

    V200R006及之后版本,自动调优功能缺省开启,调优的缺省间隔时间为1440分钟。

    2

    合理配置AP的发射功率,信号强度太大会带来信号干扰,太小会影响覆盖范围。

    3

    部分终端的漫游主动性差,建议配置强制低信号用户下线,使终端接入信号好的AP。

    V200R006及之后版本,建议配置智能漫游功能来解决终端漫游主动性差的问题。

    4

    规划AP部署间距时应兼顾到终端发射功率,建议调整AP发射功率至略高于终端发射功率的水平,保证上下行平衡(无干扰),确保覆盖边缘也能有较好的业务体验。实际部署时,还必须严格遵从当地EIRP限制。

    5

    对于走廊两侧有房间的场景,建议采用室分型AP或面板AP入室部署的方法来实现室内覆盖。也可以在走廊两侧房间内按“W”形部署室放型AP。

    不建议在走廊两侧正对的两个房间内同时部署室放型AP,也不建议在走廊里部署一台室放型AP覆盖走廊两侧临近的6个房间。

    6

    如果AP工作在双5G,两个5G射频工作的信道之间至少相隔一个信道。

    例如某国家支持以下5G 40M+信道:36、44、52、60。部署5G射频工作信道时,如果一个射频部署在36信道,则另外一个信道建议至少部署在52信道,也可以部署在60信道,但不建议部署在44信道。

    7

    为保证信号质量,普通砖墙或木质隔板墙体结构的房间,可以间隔一个房间布放一个AP;金属、双层隔音玻璃或混凝土墙体结构的房间,每个房间布放一个AP。

    8

    不能使用室外AP同时覆盖室内和室外,需要分别使用室内AP覆盖室内,室外AP覆盖室外。

    9

    室外AP最长覆盖距离与选用天线类型有关,请以选用的天线类型和实际环境测试的结果为准。

    例如边缘场强要求标准为-70dBm:

    • 选用2.4G增益为4dBi,5G增益为7dBi的全向天线时,推荐2.4G的覆盖距离为100-120m,5G的覆盖距离为60-80m。

    • 选用AP8050DN,其内置2.4G和5G增益均为10dBi的定向天线,推荐2.4G的覆盖距离为150-180m,5G的覆盖距离为100-120m。

    组网规划类建议

    表6-2 组网规划类建议

    序号

    建议

    1

    根据组网规划,为AP配置规划的名称,便于后期维护。

    2

    组网规划时,建议业务VLAN和管理VLAN不同,尽量保证无线业务VLAN的独立性。

    3

    在大规模无线网络覆盖场景中应采用AC+FIT AP的组网。FAT AP仅适用于小范围覆盖的SOHO办公场景,无法实现AP间漫游,不建议用于大规模覆盖场景。

    4

    部署高容量场景网络时,不使用AP9330DN,推荐使用中心AP+RU的组网方式部署网络。

    配置类建议

    表6-3 配置类建议

    序号

    建议

    1

    AP直连的交换机接口上,需要配置PVID或者AP配置管理VLAN,否则AP无法在AC上线。

    2

    配置AP上线,采用MAC认证或者SN认证时,需要离线添加AP信息或者手动确认,AP才可正常上线。

    3

    配置AC双链路备份或者VRRP备份时,主备AC的配置需保持同步,主备设备的系统时间也要保持一致。

    4

    配置WDS业务,为保证链路质量,合理配置距离参数;为保证链路管控,添加Leaf AP白名单;为保证Leaf AP和Root AP之间的通信,注意允许通过业务VLAN报文。

    5

    V200R005及之前版本,配置802.1X认证时,需要全局使能802.1X认证。

    6

    V200R005及之前版本,配置802.1X认证时,建议配置默认域和强制域。

    7

    配置Portal认证时,需要配置免认证规则,允许访问DNS服务器。

    8

    配置Portal认证时,安全策略配置为不认证、不加密。

    9

    配置Portal认证时,Portal服务器的端口号要和AC保持一致。

    10

    配置Portal认证时,需要保证终端到认证服务器之间网络互通。

    11

    配置RADIUS或者Portal服务器时,注意AC和服务器上的密钥保持一致。

    12

    安全策略使用WPA/WPA2时,建议配置AES算法,不建议使用TKIP,否则会影响终端建链速率。

    13

    如果同频AP之间不可见但覆盖区域有交集,在交集区域内的STA可能会由于在一段时间内不再发送数据而形成隐藏节点。因此建议配置RTS-CTS的工作模式为rts-cts模式。

    14

    针对非Wi-Fi干扰,建议降低AP发包失败后的重传次数,并在基础速率集中去除较低速率。

    15

    对于漫游主动性较差的终端,为了保证网络体验,建议设备上配置智能漫游功能来让终端重新选择信号更好的AP连接。

    16

    对于终端会在网络中频繁移动的覆盖场景,如室外覆盖,终端关联到一个AP的时间很短并且存在间歇性使用网络的情况,建议降低STA关联老化时间和DHCP全局地址池下的地址租期,防止用户离开覆盖区域后,还占用AP表项资源和IP地址。

    17

    在网络中接入用户很多时,建议配置用户隔离和端口隔离。

    18

    建议开启频谱导航功能,在大多数终端是2.4G的情况下,让支持5G的终端尽可能接入5G射频,减轻2.4G射频的负担。

    19

    在多用户场景下,建议开启Airtime调度,保证无线信道资源更合理分配给每个用户。

    20

    如果AP上绑定的SSID很多,建议适当调大beacon间隔。

    一般按照绑定的SSID个数的一半*100来设置beacon间隔。例如,AP上绑定了4个SSID,则beacon间隔建议设置成200ms。

    beacon间隔一般建议在100ms~500ms之间进行配置。

    21

    由于协议要求,纯组播报文在空口没有ACK机制保障,且空口链路不稳定。为了保障传输稳定,通常会以低速报文的形式发送纯组播报文。如果网络侧有大量异常的组播报文涌入,会造成空口拥堵。建议配置组播报文抑制功能。如果有组播业务,请根据流量传输需要配置限速值。

    【FIT AP】

    • 采用直接转发方式传输业务数据时,建议在直连AP的交换机接口上配置组播报文抑制功能。

    • 采用隧道转发方式传输业务数据时,建议在AC的流量模板下配置组播报文抑制功能。

    【FAT AP】

    在直连AP的交换机接口上配置组播报文抑制功能。

    安装类建议

    表6-4 安装类建议

    序号

    建议

    1

    根据实际场景合理控制天线间距,规避信号干扰。建议遵循如下通用要求:

    【室外场景】

    • 如果不位于同一个抱杆、覆盖相反方向,水平间距不小于1.5m;如果位于同一抱杆、覆盖相同方向,垂直间距不小于5m

    • 距离运营商4G信号发射塔2km以上

    【室内场景】

    • 天线间距不小于7m。对于普通室内半开放区域,建议保证AP间距20m左右

    • 与运营商4G天线间距不小于2m

    • 远离可能产生射频信号干扰的其他电子设备如微波炉

    【车载场景】

    • 天线间距不小于5m

    • 与运营商4G天线间距不小于2m

    【轨旁场景】

    • 轨旁同侧安装时,朝向相同的天线间距不小于50m,共点位安装、朝向相反的天线间距不小于20cm

    • 轨旁天线和车载天线之间高度差不超过0.5m

    2

    对于室外设备,所有馈线、电源线、网线和光纤接头处都必须进行防水处理:

    • 馈线接头和电源线接头处都必须使用1层PVC绝缘胶带+3层防水胶带+3层PVC绝缘胶带完全包裹,保证每一层胶带都拉紧压实、粘接紧密,并将两端用扎带绑紧。

    • 网线和光纤均采用PG头防水。

    3

    室外AP和室外天线必须采取防雷保护措施,部署在避雷针45°角保护区域内,并就近接地,以免由于雷击而造成设备损坏和业务中断。

    4

    AP不能安装在金属材质的天花板内侧,需吸顶安装在天花板外侧,但可以安装在石膏板或塑料板材质的天花板内侧。

    5

    选用AP或天线覆盖室内时,AP或天线应安装在室内,不能安装在室外。

    其他建议

    表6-5 其他建议

    序号

    建议

    1

    关注软件版本,升级到新的版本会有更好的使用体验。

    2

    配置AP升级时,注意AP的软件名称大小,需要和文件系统里的文件名保持一致。同时,建议对软件包进行数字校验。

    3

    使用Web网管时,需要账号权限和协议支持,否则可能无法登录Web网管;设备上加载WEB包版本需要和设备的软件版本配套,否则可能无法正常使用Web网管。

    常见网规错误示例

    常见网规错误示例

    根据现网的经验,总结出常见的网规部署错误示例和正确做法,避免用户规划出错误的方案。


    部署在走廊上的AP覆盖房间


    7-1.png

    穿墙覆盖


    7-2.png

    天花板内安装AP


    7-3.png

    AP安装在房间外


    7-4.png

    大教室的AP进门挂墙安装


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    室外AP覆盖室内


    7-6.png

    室外AP覆盖距离太远


    7-7.png

    室外AP安装高度过高


    7-9.png

    室外AP接全向天线水平安装


    7-9.png

    室外全向AP挂墙安装


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