無線接入方案--WLAN+PHS室內分布式天線二合一

無線接入方案--WLAN+PHS室內分布式天線二合一

摘要
 本文敘述了WLAN（無線網絡）與PHS室內分布式天線系統的結合方案，探討如何利用室內分布式天線來提高WLAN信號的覆蓋范圍。主要用于解決WLAN接入信號強度不足及分布不均的問題，從實際案例對WLAN網絡應用做出了驗證和改進，使得無線接入組網應用具備可行性與易操作性，為WLAN大規模商業應用提出了很好的解決方案。
 
 關鍵字：WLAN  無線網絡  室內分布天線系統 無線信號  應用  無線接入
 
 
 
目錄
一、概述 4
1.1  WLAN設備的特性： 4
1.2  WLAN應用缺點： 4
二、WLAN接入PHS分布式天線方案 4
2.1  PHS室內分布式天線及結構 4
2.2  將WLAN設備接入PHS室內分布式天線系統 6
三、WLAN+PHS室內分布式天線的特點與優點 7
四、商業價值與應用前景 8
五、WLAN+PHS分布式天線的應用 9
六、案例總結： 15
 

一、概述
1.1  WLAN設備的特性：
 WLAN設備主要是指無線AP和無線網卡兩大類，符合目前主流的802.11g標準的WLAN設備使用2.4G頻率進行數據傳送,無線網卡的靈敏度在-80dbm到-100dbm之間,SOHO級無線AP功率在35毫瓦到100毫瓦之間。
 在理想的條件下，SOHO級AP通常注明能為用戶提供室外兩百米、室內一百米距離的使用范圍，而在實際使用中，一臺AP能夠比較穩定提供用戶接入的距離約為室外六十米、室內二十米左右，這數字還要視現場條件而定。
 
1.2  WLAN應用缺點：
 WLAN設備的特性使得其在做無線寬帶接入時非常受限，只能基本滿足家庭應用的要求。若要在寫字樓、酒店等阻隔墻體較多的地方實現無線接入覆蓋，為保證信號質量必將密集布放AP接入點，將造成投資大、效果差、管理維護難的局面。
 即使是使用企業級的專業AP設備，除去價格昂貴不說，同樣受密集墻體影響，無線信號分布依然不均勻，存在諸多的信號盲區，使用效果依然不如人意。因此，目前寫字樓、酒店等場所的無線接入幾乎是一片空白，除了部分熱點地區，如大堂、咖啡廳等場所外，樓層及客房都是使用有線接入，在線路接入不可達的地方便無法為客人提供寬帶業務。
 
二、WLAN接入PHS分布式天線方案
    2.1  PHS室內分布式天線及結構
 工作在1.9G頻率的小靈通基站存在同樣的問題,在寫字樓及酒店等場所的信號受墻體影響存在大面積死角。為了解決這個問題,一些有條件的場所,布放有PHS室內分布式天線系統,基站信號通過接入室內分布式天線來解決樓內的信號死角問題。
 PHS室內分布式天線系統結構如下圖：
 
 
 室內分布式天線的作用就是讓信號通過饋線傳遞到天線后，使用天線的角度來控制信號的傳播方向，規避由于墻體或其它物體造成的信號盲區，保證信號均勻分布。
 小靈通信號與WLAN信號都是射頻信號，在不影響小靈通通話質量的前提下，是否可以通過室內分布式天線來傳遞WLAN信號，改善WLAN信號無法覆蓋大面積室內區域的狀況呢？
 
2.2  將WLAN設備接入PHS室內分布式天線系統
 WLAN設備工作在2.4G頻段,而小靈通基站的頻段是1.9G,兩者之間不存在相互干擾的可能性，要將無線AP接入室內分布式天線系統，只需要在PHS基站后將WLAN設備天線接入饋線內就可以利用天線來傳遞信號了。
 
 
 實際上，選擇WLAN信號接入室內分布式天線系統的位置是可以很靈活的，在需要無線寬帶覆蓋的區域，將無線信號通過合路器接入到這個區域的天線支路上就能夠將信號傳遞出去。
 如果饋線支路上天線點比較多、饋線路線比較長，則可以在無線信號接入天線饋線前，使用干放器來對WLAN信號進行功率放大，這樣就不會影響無線覆蓋效果。
 以上圖為例可以看到，在一個五層的樓內，通過十個吸頂天線，一個無線AP就可以為所有樓層用戶提供無線寬帶接入業務。如果使用常規的WLAN接入方式，則還需要在原主AP安裝的位置安裝中心交換機，布放五類線到天線點，再安裝十個無線AP，才能達到同樣的效果。投資與維護量的比較不言而喻。

三、WLAN+PHS室內分布式天線的特點與優點
 充分利用資源，投入少效果好。
 只要是在安裝有PHS室內分布式天線的樓宇、酒店等建筑物內都可以使用這種增加無線AP及合路器的方式實現任意角度的寬帶接入，實現小靈通信號與寬帶信號二合一。
 這樣一臺無線AP信號能覆蓋的范圍，相當于通常5臺無線AP的覆蓋范圍，而且信號分布更均勻無死角。
 接入方式靈活，建設快難度小。
 不論采用LAN方式還是ADSL方式，都很容易解決無線AP與互聯網的連接問題，PHS室內分布式天線饋線為維護方便大多在樓層豎井處布放各種接口器件，因此要實現WLAN接入只需在豎井內布放主干線，提供無線AP的網絡接入就可以使用，不需要對樓層的天頂、墻面進行布線，施工難度小容易實現。
 網絡結構簡單，設備維護方便。
 通常WLAN無線AP為了獲得更好的信號角度，通常安裝于室內高處甚至吊頂內，造成故障時的排查和維護都極不方便。采用PHS室內分布式天線進行信號傳送后，設備安裝于豎井或樓層天頂維護口內，僅通過主干線與外相連，網絡結構簡單，即使發生故障或需要檢查時也很容易觀察到無線AP的工作狀態。
 信號質量優良，覆蓋范圍理想。
 目前有無線寬帶接入的寫字樓中，通常為了保證信號質量，多采用小范圍內布放多AP點的接入方式，造成空間內無線信號相互干擾，信號質量不升反降，使無線網絡不穩定。通常情況下覆蓋1000平方米的空間，需要5~10個無線AP才能做到，而具備PHS室分天線接入無線寬帶條件的1000平方米場所，一個無線AP加上功率放大器就能夠覆蓋完全，不僅是降低了設備成本，也使空間內無線信號“干凈”了不少，無線信號干擾減少，質量上升，傳輸質量也得到保證，網絡穩定性有所提高。
 從實際使用效果來看，使用WLAN+PHS室內分布式天線接入方式來解決辦公樓、寫字樓、酒店等要求覆蓋面積大、信號阻礙強、對移動接入要求高的場所里無線寬帶接入問題，具有成本低、效果好、易建設、易維護的優點，而這些優點恰恰彌補了普通無線網絡設備使用于這類場所時信號穿透難、建設投資大的缺點。
 
四、商業價值與應用前景
 因此，在已建設有PHS室內分布式天線的樓宇中推廣使用WLAN+PHS室內分布式天線的無線接入方案，可以很好的解決辦公樓、寫字樓、酒店這一類型建筑的“最后一公里”寬帶接入問題，起到降低建設成本、提高企業形象、豐富服務內容的作用，實現寬帶接入從有線到無線這一個質的轉變。
 （1）辦公樓宇應用：在已建設有PHS室分天線系統的辦公樓宇中推廣此種無線應用方案，利用網絡信號覆蓋面積大的優點，為商業公司打造無線局域網或移動式互聯網接入，實現網絡無線化，以 “自由”為賣點。
 （2）賓館、酒店應用：在已建設有PHS室分天線系統的賓館、酒店中推廣，具有可利用信號死角少、投資少見效快的優點，可以在大堂、酒吧形成熱點地區，提供互聯網接入，在客房實現電腦無線接入互聯網絡，減少綜合布線成本。布滿酒店內的無線信號，將給入住客人提供更方便的服務，以“形象”為賣點。
 （3）商場等公共場所應用：搶占寬帶接入信號資源，擴大熱點范圍，配以廣告宣傳與終端展示，可以提高企業影響力、知名度以及搶先占有無線信號等無形的公共資源，占有無線寬帶市場制高點。可以想象的是，當中國電信在公共場所擁有的信號面積越大，給用戶的心理暗示就是“使用中國電信業務就是方便”，那么使用其他中國電信業務的人群也會越多。
 總而言之，在具備PHS室分天線條件的場所，完全可以通過極少的投資實現PHS+WLAN二合一接入方案，從而使寬帶接入手段從有線跨入無線時代，不僅僅是豐富了服務內容，提高了企業形象，更增加了新的增值業務，帶來更大的商機與更多的用戶群。
 
五、WLAN+PHS分布式天線的應用
 2007年7月25日,泛北部灣會議在南寧荔園山莊舉行,我部門除了要開通一條百兆光路接入，組建有線網絡供會議需要使用外，還需要提供無線接入作為備用線路和分流線路使用。
 現場查勘發現會議使用的五個會場面積近兩千平方米，而且會場墻體厚達60厘米，如果采用傳統無線接入方案，需要布放主干布線到預定點，而為保證信號良好，預定無線AP點需要十臺設備才能保證會場無信號死角，更別說還要為了保證會場休息區和會場中心信號覆蓋必需在會場墻體和會場中央布放影響美觀的五類線主干。
 為了解決這個難題，部門研究決定利用會場間走道吊頂內已經布好的PHS室內分布式天線來傳遞無線信號，在與無線班合作解決了無線設備上天線、饋線接口及AP功率不足損耗過大的難題后，實現了如下WLAN+PHS室內分布式天線的無線接入方案：
 主會場配電間有光路連接到中心機房，而且PHS天線饋線也在此處分接入一條支路，這條支路的小靈通信號設計剛好是覆蓋了五個會場及休息區的范圍，選擇此處作為接入點，可以很好的解決會場面積大的問題。

 
 但是，由于PHS天線安裝于過道頂部，而會場墻體厚度很大，造成無線信號在穿透墻體進入會場后損耗很大，從上圖中可以看到，無線信號在各個會場內的分布情況。
 下圖是使用測試軟件（無線網卡靈敏度-80dbm）測到的從休息區到會場中心的信號損耗過程，可以明顯看出墻體對信號的影響是很大的。

 在休息區測試到的無線信號強度為-50dbm左右，當移動經過主會場墻體時，信號強度劇降到了-70dbm，接近會場中心時，信號強度已經降到了-80dbm,對于靈敏度稍低的無線網卡來說，已經無法保證能夠穩定的使用了。
 如果會場的墻體不是厚達60cm而是一般的墻體，也許WLAN+PHS天線的方案可以只使用一個AP就能夠解決兩千平方米的會場無線信號覆蓋問題。
 為了克服會場墻體嚴重阻礙信號的困難，我們更換思路，提出另外一種解決方案，那就是不僅僅依賴于PHS天線來對信號進行覆蓋，而是嘗試只將WLAN+PHS天線的無線信號當作“無線網絡主干”使用，同時利用WDS（無線分布式系統）技術，這樣就可以在會場內組建出一個沒有一根網線的無線網絡。

 如上圖，經過使用無線測試軟件對無線信號的反復精確測試定位后，分別在主會場大門附近信號較好處增加兩個AP，5、7、8號會議室大門信號較好處各增加一個AP，新增的AP通過PHS天線的無線信號與配電間內的光纖接入點AP組成WDS網絡，主接入點AP提供10M/s的上下行速率，作為“無線主干”連接各個會場內的AP并為休息區提供無線信號覆蓋。會場內AP提供5M/s的上下行速率，并對會場內進行無線信號覆蓋，全網限制接入用戶數量60臺。
 如此組網后，全部會場內無線信號強度全部達到良好程度，在主會場主席臺右側（未加AP時信號強度為低）測試到信號曲線圖及網絡性能圖如下：
 
 網絡性能圖：

 無線信號圖：

 可以明顯看到，增加的AP（黃色曲線）信號強度比PHS天線信號（綠色曲線）提高了近30dbm而且更加穩定，完全滿足應用的需要。
 經過多次反復的實驗，使用WLAN+PHS天線接入方案作為無線主干，組建WDS無線網絡獲得了成功，在2007年7月25日到27日三天的會期內，無線網絡運行穩定無中斷或故障，網絡使用高峰期時，會場內使用有線網絡的計算機36臺，使用無線網絡的計算機13臺，很好的實現了網絡分流的作用。
六、案例總結：
 在此次泛北部灣會議中，在部門領導的大力支持和相關部門的協作配合下，WLAN無線網絡的運用創下南寧市分公司多個第一：
 第一次在高級別會議中使用無線網絡進行寬帶接入服務。
 第一次將WLAN+PHS室分天線方案進行實際運用。
 第一次利用WDS技術在工作中組建真正意義上的“無線”網絡。
 雖然這次會議中，無線網絡是作為有線網絡分流與備份存在，并沒有承擔主要的網絡服務功能，但從組建到穩定使用都經過了實戰的檢驗，獲得了用戶與客戶經理的好評。
 可以說在網絡無線化的背景下，無線設備性能提高的基礎上，在具備對無線信號實時檢測能力時，無線網絡的應用條件已經成熟，這一次的實踐，就是踏出了最重要的第一步。

 
 附頁：名詞解釋
 無線AP：無線AP（AP，Access Point，無線訪問節點、會話點或存取橋接器）是一個包含很廣的名稱，它不僅包含單純性無線接入點（無線AP），也同樣是無線路由器（含無線網關、無線網橋）等類設備的統稱。
 SOHO級AP：小范圍使用的家用級AP。
 無線網卡靈敏度：指的是無線網卡接收無線信號強度的最小值，以dbm為單位，數值越小表示靈敏度越高性能越好。
 WDS：WDS(Wireless Distribution System)，無線分布式系統：是建構在HFSS或DSSS底下，可讓基地臺與基地臺間得以溝通，最簡單地說：無線分布式系統(WDS)的無線中繼模式，就是在WDS上可以讓無線AP之間通過無線進行橋接（中繼），在這同時并不影響其無線AP覆蓋的功能。

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