无线局域网规划与应用

　　无线局域网( Wireless Local Area Networks,WLAN)是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。它采用无线电波、红外线或激光，通过无线信道传输媒介代替传统网线，提供传统有线局域网( Local Area Network，LAN)的功能，能够使用户实现随时、随地接入宽带网络。

　　1、无线局域网构成

　　无线局域网采用IEEE802. 11标准，工作频率为2.4 GHz。如图1所示，WLAN主要由站(Sta-tion，STA)、接入点(Access Point，AP)、无线介质( Wireless Medium，WM)和分布式系统(Dis-tribution System，DS)组成。

　　1. 站( STA)。STA在WLAN中一般为客户端，可以是装有无线网卡的计算机，也可以是有WiFi模块的智能手机。STA可以是移动的，也可以是固定的，是无线局域网的最基本组成单元。

　　图l WLAN的组成结构

　　2.接入点( AP)。AP类似蜂窝结构中的基站，通常位于基本服务区( BSA：Basic Service Ar-ea)中心，是有线网络与无线局域网的节点，实现STA对分布式系统的接人和STA之间的通信。

　　3.无线介质( WM)。无线介质是STA与AP之间的通信传输介质。空气是无线电波和红外线传播的良好介质。WLAN中WM由物理层(PHY)标准定义。

　　4.分布式系统(DS)。WLAN的PHY覆盖范围决定了一个AP所能支持的STA与STA之间的直接通信距离。一个无线AP以及与其关联的STA被称为一个基本服务集BSS(Basic Service Set)，多个BSS可以进行组网，连接多个BSS的网络构件称为分布式系统(DS)。

　　2、无线局域网规划

　　近几年国内各大运营商都在进行WLAN的建设。WLAN作为有线接人方式以及低速无线接入方式的良好补充，越来越受到国际和国内通信行业的重视。WLAN的规划和部署涉及到用户需求分析，无线基站的测量，射频损耗的计算，系统抗干扰，用户接入控制等关键技术。

　　2.1用户需求分析

　　WLAN -般在热点区域建设，包括酒店、写字楼、高档社区、旅游景点或业主提出覆盖要求等地区。首先应获取建网地点的图纸作为勘察依据，充分考虑客户需求，如浏览网页、下载、语音/视频传输等，计算出所需的带宽，一般考虑如下公式：

　　热点带宽= AP数量×每AP用户数×并发率×每个用户平均带宽

　　其中，并发率可以理解为网内用户同时最大在网率，例如并发率为10%意味着100个用户中最多只有10个用户同时在网。如：某热点地区的AP数量5个，每个AP的用户数为21个，并发率为25%，每个用户平均带宽0.2 Mb/s，经计算该热点地区带宽为5. 25 Mb/s，因此需要3条2 Mb/s带宽传输。根据用户的应用考虑不同用户的安全等级设置，设置个人防火墙。另外，根据覆盖规模计算项目投资成本，制定施工组织计划。

　　2.2 WLAN损耗计算

　　2.2.1自由空间传播路径损耗

　　假设WLAN点对点的传输链路处在自由空间，其传输路径损耗等于自由空间传播路径损耗。设电磁波的频率为，( MHz)，距离为d(km)，自由空间传播损耗为PL(d) (dB)。众所周知，自由空间传播损耗公式如下：

　　PL(d)=32. 45+20lg(d·f)

　　2.2.2室内、外传播路径损耗

　　自由空间是一种理想情况，实际上电磁波是在有限空间内传播，受到大气及周围地面环境(树林、山地和建筑物)等因素的影响。例如建筑物的布置、材料结构和类型，会造成电波传播特性和覆盖区的变化及不稳定性。在WLAN系统中，通过计算、测量室外不同气候条件下的远程传输的接收功率、室内建筑物不同布置和材料结构的近程传输的接收功率，并分别与自由空间的接收功率相比较，可以得出不同条件下的路径损耗计算公式。这对WLAN的规划和设计很有意义。

　　2.3 网络大小规划

　　IEEE 802. llb的实际吞吐量约6 Mb/s，IEEE802. llg的实际吞吐量约25 Mb/s。用户浏览网页一般需要100 kb/s，高质量的视频流所需要的带宽约2 Mb/s。在理想状态下，IEEE 802. llb标准的1个AP可支持60个用户浏览网页或者3个用户同时使用视频传输;IEEE802. llg标准，1个AP可支持240个用户浏览网页或者12个用户同时使用视频传输。在实际网络建设中，满足覆盖范围的前提下，AP数量由用户数量、渗透率、并发率决定：

　　AP数=(用户数×渗透率×并发率)/30

　　渗透率为该地区使用WLAN的用户数比例;公式中除以30是因为要保持较好的网络质量，1个AP连接的用户数量不要超过30个。

　　2.4最小化干扰

　　WLAN网络使用2.4 CHz公共频段，其他非WLAN网络的设备，如微波炉、无绳电话、蓝牙及无线LAN等工作在该频段的设备使用时均会对WLAN产生频率干扰，2.4 GHz无绳电话对WLAN的干扰最为严重，其次是距离STA 4 m以内的微波炉，蓝牙等小功率设备对WIAN的影响很小，可以忽略。最小化干扰的有效措施：①分析潜在的RF干扰，可关掉干扰设备或搬移干扰设备;②增强WLAN覆盖信号;③正确选择配置参数。

　　2.5 WLAN部署步骤

　　1.分析用户需求。

　　2.设计系统结构，确定网络遵循的标准(IEEE802. 11 b/g/n)、选择无线设备(无线网卡、无线AP或无线路由器、无线网桥、天线等)、供应商、定义天线类型、定义MAC层设置等。

　　3.安装测试。根据设计图纸完成设备安装工程。进行设备开通测试，如笔记本终端在验收热点通过认证接入网络，访问国内几个门户网站和几个国外网站，记录响应时延和成功访问次数，一般访问成功率应达到94%以上，时延在4s以内为正常;另外，还需要进行WLAN下载速度的测试。

　　4.网络运营。

　　2.6 接入控制

　　接入控制包括为接人用户进行授权、认证及带宽管理。

　　1.选择认证机制。大多数接入控制器有内置用户数据库，一些接入控制器提供额外接口到认证服务器，如RADIUS等。

　　2.选择链路加密方式。根据用户需求提供从用户到服务器的链路加密方式，如VPN。

　　3.子网漫游。设置子网漫游方式及认证机制。

　　4.带宽管理。为不同等级的用户设定吞吐量限制。

　　2.7 RF站址勘测步骤

　　1.获得热点地区的图纸或者手绘出草图。

　　2.现场勘察模测并标注影响信号的障碍物，如：墙面、金属门等。

　　3.在图纸上标明固定用户和移动用户的覆盖区域。

　　4.在图纸上标出无线AP的可能位置。

　　如果拥有传统有线局域网和无线移动通信系统的知识和经验，那么构建无线局域网就不是什么难事。但是，无线局域网在一些方面有别于二者，比如它必须支持高速突发数据业务，在室内使用时要解决包括多径衰落和相邻AP间切换、串扰等问题。因此，在组建无线局域网时必须考虑网络的可靠性、兼容性、高带宽、通信保密、节能管理、工程造价、抗干扰性能等方面的问题。

　　3 无线局域网的发展应用

　　WLAN将向接人多元化、网络一体化、应用综合化的宽带无线网络发展，并逐步实现和宽带固定网络的有机融合。在以下行业中WLAN将有更大地发展。

　　1.教育行业。科研教学网络需求大，学生流动性大，如果扩大接入有线网络节点数量，将大大增加网络成本，不便管理;同时教室结构特殊，网络改造工作量巨大，采用WLAN最佳。

　　2.石油工业。无线网提供从钻井台到压缩机房的数据链路以显示和输入重要数据，海上钻井平台使用WLAN，费用低、效率高、质量好。

　　3.零售行业。采用WLAN，借助条形码阅读器进行库存管理和数据采集加工，可依据客流快速实现对POS终端和计算机的重设。

　　4.医护管理。利用WLAN，可设置计算机专线的病房、诊室或急救中会诊查房，并可实时记录医嘱、传递处理意见、查询病历和检索药品。

　　5.工厂车间。应用WLAN技术人员在任何地方都可检修、更改设计、讨论工程方案，并查阅档案、发出指令、请求技术支援。

　　6.展览和会议。WLAN使工作人员在极短时间内得到网络服务、获得资料，也可使用移动计算机互通信息、传递稿件和制作报告。

　　7.金融服务。通过无线网络将各机构相连，迅速传递到计算机、报价服务系统和交易大厅的显示板，交易者可利用信息管理直接交易，避免不准确信息和时间延误造成损失。

　　8.旅游服务。旅馆采用WLAN，登记和记账系统的建立使顾客无论在区域内任何地点活动，都可更新记账系统，不必等待核算结果。

　　9.移动办公系统。办公环境中使用WLAN，可使计算机移动，在网络范围内实现计算机漫游，随时查阅资料获取信息。管理人员可在任何地点发布指示、通知事项、联系业务，实现移动办公。

　　参考文献

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