城市Wi-Fi网络建设策略

1.引言

Wi-Fi是一种无线局域网技术，主要用于户内、办公室或热点地区的近距离分布式的互联网接入。目前，Wi-Fi得到了广泛应用，这主要得益于 Wi-Fi技术的快速发展。随着带宽的不断提高，越来越多的服务可以在这个灵活的载体上平滑地运行，Wi-Fi的易用性也发挥得淋漓尽致。

随着Internet的日益普及和移动终端(包括笔记本电脑、Wi-Fi手机、PDA)的广泛使用，人们对无线IP接入的需求迅速增长，而Wi-Fi因其应用灵活、安装简便、易于扩展、建设周期短以及经济节约等优势，在国内外的电信市场中得到了越来越多的关注和应用。在美国，越来越多的城市对公共Wi-Fi无线网络表现出兴趣，2006年美国城市在无线网络基础设施建设方面的总投入已经达到了2.35亿美元，未来投资有望进一步增加。在国内，各大运营商也都开始着手打造Wi-Fi网络，为用户提供宽带接入业务，从而大幅度降低投资成本，快速抢占市场。其中中国电信以“天翼通”、中国移动以“随e 行”业务品牌推出了Wi-Fi无线宽带上网业务，向人们提供在家中或Wi-Fi网络所覆盖的酒店、展馆、商务楼、休闲中心、连锁咖啡吧等场所的无线宽带上网服务和远程移动办公服务，满足用户移动、漫游上网的需求。

2.Wi-Fi市场定位

相对于有线接入技术，Wi-Fi技术具有以下优势。

(1)覆盖范围较广：无线宽带接入方式不受网络信息点位置限制，网络传输范围大大拓宽。

(2)应用灵活：能灵活胜任只有几个用户的小型网络到上千用户的大型网络。

(3)提供漫游服务：能提供有线网络无法提供的漫游特性，方便用户使用。

(4)安装便捷：安装简单，不需要布线或开沟挖槽。

(5)经济节约：有线网规划需尽可能考虑未来发展需求，往往导致预设大量利用率较低的信息点，而一旦网络的发展超出设计规范又要花费较多费用进行改造，而Wi-Fi不受布线接入点位置的限制，可以避免或减少以上情况的发生。

虽然Wi-Fi技术具有以上优势但相对于有线接入方式仍存在缺点，具体如下。

(1)数据传输速率有限。虽然Wi-Fi技术最高数据传输速率标称可达11～54 Mbit/s，但系统开销会使应用层速率减少50%左右。在多运营商环境中，不同AP(Access Point)间的频率干扰会使数据传输速率明显降低，在有三个运营商同时运营的环境中不能实现多用户的同时高速数据业务。

(2)质量及稳定性易受影响。无线电波间存在相互影响的现象，特别是同频段、同技术设备之间将存在明显影响。不仅如此，无线电波在传播中根据障碍物不同将发生折射、反射、衍射、信号无法穿透等情况，其质量和信号的稳定性都不如有线接入方式。

(3)安全保密性有待提高。Wi-Fi采了基于用户的认证加密体系来提高其安全性，但不论怎样，其安全性和数据的保密性都不如有线接入方式。

总的来说，Wi-Fi是一种局域网技术，主要用于解决“最后100 m”的接入问题。从其与有线宽带网络的关系来看，Wi-Fi利用其技术优势能够作为网络延伸手段进一步扩大有线接入网络的覆盖面积及扩展移动通信网络的应用，但其缺点也决定了它最终无法取代有线接入网而独立存在。因此，Wi-Fi是提升有线宽带用户价值、提供差异化服务的有效手段，也是未来3G数据业务的有力补充。在Wi-Fi网络覆盖范围内，允许用户在任何时间、任何地点访问公司的办公网或国际互联网，随时随地享受网上证券、视频点播(VOD)、远程教育、远程医疗、视频会议、网络游戏等一系列宽带信息增值服务，并实现移动办公。Wi-Fi主要面对个人、家庭/企业及行业用户提供家庭/企业服务、公众区 /会展区服务。

个人用户：对个人用户而言，主要是满足个人的通信娱乐需求。可便于家庭用户在家中任何地方通信娱乐;可便于商务人士、差旅人士、大众用户等在酒店、展馆、商务楼、咖啡厅、茶楼、会所等公共区域内进行通信、娱乐和办公。

家庭/企业用户：对家庭、企业用户而言，主要是满足其内部组网的需求。在一定范围内，采用无线组网方式向家庭、企业提供数据业务，可有效降低采用有线接入方式的网络改造难度及建设费用。

行业用户：对行业用户而言，主要是满足部分行业的商务需求，如公安、消防、交通、公众传媒、大型展会、赛事等。主要用于应对突发数据需求、全程全网的数据业务需求，对移动性较强的行业，可提供实时的数据交互等。
可以看出，随着市场范围的不断扩大，城市中Wi-Fi网络不仅在室内，在很多室外区域都存在进一步的业务需求。

3.Wi-Fi设备能力

3.1　设备类型

随着Wi-Fi技术的发展，Wi-Fi无线接入网中的主要设备有室内型AP、单独的网桥、独立的室外型AP及带网桥功能的室外型AP共4类，其工作 环境与应用场景如下。

(1)室内型AP。工作在2.4 GHz频段，自带天线，安装于室内，完成室内热点的Wi-Fi覆盖。可独立完成室内覆盖，也可以接入室内分布系统工作(接入室内分布系统时需取下自带天线)。

(2)单独的5.8 GHz网桥。工作在5.8 GHz频段，安装于室外，可与其他具有网桥功能的设备之间进行点对点或点对多点的侨接，完成数据中继。网桥设备完成数据中继则要求两个对点网桥设备满足视距可达的条件。

(3)独立的室外型AP。工作在2.4 GHz频段，最大发射功率可调，安装于室外，完成室外热点的Wi-Fi覆盖或覆盖室内热点。当网络中需要网桥进行中继时，采用此设备需与单独的网桥设备进行配合，并且需要交换机完成数据交换。

(4)带网桥功能的室外型AP。可工作在2.4 GHz、5.8 GHz频段。工作于5.8 GHz频段的设备与其他带网桥功能的设备进行数据中继，工作于2.4 GHz设备作为Wi-Fi信号源。网络中需要网桥进行中继时，该设备不仅可完成中继，也可有单独的覆盖区。

因此，Wi-Fi技术已经能够提供相应的能力满足城市中室内及室外业务的需求。

3.2　覆盖能力

在2.4 GHz频段，以ETSI Hata模型为蓝本进行修订得到的路径损耗模型，通过无线链路预算可以得到Wi-Fi基站的最大路径损耗，并可进一步得到Wi-Fi室外型AP的理论覆盖半径。通常，无线接入系统会根据上下行链路预算结果来最终确定基站的覆盖半径。但在Wi-Fi系统中，由于用户端设备的发射功率较低，很难确定，同时， Wi-Fi的网络定位为提供数据业务服务，并非实现连续的全覆盖，因此在室外环境中主要根据下行链路预算结果来确定AP的最大覆盖半径。表1、表2分别给出了24 Mbit/s、6 Mbit/s数据速率时的室外802.11g AP设备最大覆盖距离。

表1　24 Mbit/s数据速率时的室外802.11g AP设备最大覆盖距离(m)

表2　6 Mbit/s数据速率时的室外802.11g AP设备最大覆盖距离(m)

3.3　容量能力

虽然AP设备最大空口带宽可达11～54 Mbit/s，但在实际应用中，由于Wi-Fi设备采用了公共频段通信，其他运营商的Wi-Fi网络及同频段内其他设备的使用，都可能对四川电信Wi- Fi无线网络造成干扰，因此，AP设备的吞吐量受无线环境的影响很大。同时，一个终端设备离AP较远或是受到频率干扰时，系统需要采用更低阶的调制和低速率的编码方式来保证通信的正常进行，此时设备即使只需要很小的带宽，可能也会占用大量的系统空口资源，造成系统容量下降。

在系统设计过程中，用户行为不确定很难对AP设备的实际吞吐量得出准确的计算结果。另外，用户的上网行为也会影响AP的接入能力，经常使用BT 下载、视频点播的用户，比如家庭用户，实际流量大;而对于公共热点地区的商务用户，上网一般以浏览网页、收发电子邮件为主，实际流量较小。

采用802.11g的AP设备最大空口带宽为54 Mbit/s，除去物理层和MAC层的各种开销，实际可达到的最大吞吐量大约为23 Mbit/s。根据工程经验，建议AP设备同时接入用户数不超过30个。在实际流量需求大的区域内，为保证用户使用质量，建议同时接入用户数控制在20个左右，而在公共热点区内，同时接入的用户数量建议不超过30个。

4.城市Wi-Fi网络建设和部署考虑

通过对Wi-Fi市场定位和设备能力的分析可以看出，Wi-Fi技术作为宽带接入的一种手段，具有灵活便捷的优势，通过建设Wi-Fi网络，将有利于拓展有线宽带的范围，使Wi-Fi网络成为有线接入的强有力的补充，通过引导用户更加便捷地体验宽带业务，进一步拓展宽带市场，真正实现“宽带无处不在”的服务理念。在城市Wi-Fi网络建设中，应该结合Wi-Fi技术特点，尽可能地发挥Wi-Fi网络的优点。下面将进一步分析城市中Wi-Fi网络建设的相关策略。

4.1　目标客户区域划分

在网络建设前，最重要的是需要明确城市中存在业务需求的区域，并有针对性地进行网络建设。通过对Wi-Fi网络客户的分析，可将目标客户群初步分为如下4类。

商业贸易区：主要针对商务人士、各大中小商户提供数据业务。

住宅区及周边配套生活区：主要针对大众客户、家庭用户等提供数据业务。

休闲娱乐区：主要针对大众客户、商务人士、家庭用户等提供数据业务。

重要学校校区及周边配套生活区：主要针对教师、学生、大众客户、家庭用户等提供数据业务。

4.2　网络建设策略

由于Wi-Fi网络提供的是无线宽带数据业务服务，网络建设不追求连续覆盖，因此应突出“保重点、广覆盖”的网络建设思想。有别于广覆盖 的无线语音业务，Wi-Fi建设首先应重点满足无线宽带数据业务需求集中的区域，然后再根据业务需求扩大覆盖范围。目前，大规模商用的Wi-Fi终端主要是笔记本电脑和PDA，而拥有笔记本电脑和PDA的人群将集中分布在室内，所以重点覆盖客户分布密集的地区将是Wi-Fi网络建设的重点。当然，随着Wi-Fi 双模手机的大规模应用，客户也需要一个广覆盖的Wi-Fi网络来实现“宽带无处不在”的梦想。

Wi-Fi网络应该是一个分级覆盖的实用、立体网络。Wi-Fi网络建设应分为精品网络和普通网络两级。对于数据业务需求高的商业贸易区、娱乐休闲区域、住宅区及周边配套生活区、重要学校校区及周边配套生活区应确保高品质网络质量;而对于数据业务需求较低的区域应确保满足一般性业务(网页浏览、 E-mail等)的网络覆盖需求。

在网络建设上，应主要通过“以线带面”的手段实现。根据城市规划现状及城市居民生活习惯，无线数据业务客户主要分布在道路两侧的商铺、办公区、休闲娱乐区，因此，通过沿街部署网络的方式将能解决大部分用户的无线宽带接入需求。对进一步有数据需求的深层覆盖区域，可通过增加室外站点、利用室内分布系统或者增加室内型AP等多种深度覆盖方式进行有力补充。因此，需要根据“以线带面”的网络实施手段，将线路及需进一步补充覆盖的区域(“面”)进行分类。按线路分类：①城市主干道;②精品网络区域内重要道路;③其他地区道路。按面分类：①精品网络覆盖区域;②其他覆盖区域。

4.3　网络建设实施方案

在室外AP部署上，为体现“以线带面”的覆盖策略，应通过在区域内道路两侧部署室外型AP来实现高速无线宽带接入，在站址选择上以满足业务发展的需要为前提，以运营商已有物业中的高度较低的物业为首选，在条件允许的情况下，可以通过合理的方式新建站址。

在建设实施步骤上，以主干道→干道→其余街道→向内延伸的顺序完成广覆盖的建设，在建设完成后可满足大部分用户的无线宽带上网需求。同时，在办公楼宇、大型茶楼、会所、休闲娱乐场所等数据业务需求较高的热点区域进行深度覆盖来提高区域内无线宽带网络品质。

根据3.2确定的AP覆盖半径，可以确定站间距参考范围如下。

沿街覆盖：

主干道为250——350 m。

精品网络内普通街道为150——200 m。

其他普通街道为2 00——240 m。
其他地区：

精品网络内区域为120——180 m。

其他区域为180——220 m。

5.结束语

Wi-Fi技术作为一种具有良好优势的宽带接入技术，必将随着未来中国城市信息化进程的不断深入而扮演着更加重要的角色。可以预见，随着Wi-Fi终端的进一步普及，Wi-Fi无线数据、语音业务也将进一步深入到千家万户。