2011年郑州联通WLAN技术交流.ppt

2011年郑州联通WLAN技术交流河南省信息咨询设计研究有限公司,目录,2,一,WLAN设备及组网方式,二,WLAN网络发展概述,WLAN网络建设方式及案例,三,工程组织与分工界面,四,热点勘查与方案审核,五,WLAN概况,无线局域网（WirelessLocalAreaNetworks,WLAN）是在局部区域以无线媒体和介质进行通信的宽带无线接入网络，它具备接入灵活、高带宽、低成本等特点。随着电信技术的发展，移动业务和宽带业务的融合及竞争已成为各大运营商关注的焦点，发展WLAN业务，一是可以有效缓解2G/3G无线数据业务的承载压力，提高用户业务感受；二是作为有线宽带的无线延伸，增加宽带业务使用的便捷性。,3,4,WLAN网络协议标准发展历程,IEEE推出的第一代WLAN标准2.4G频段传输速率1M或者2M,11b2.4G频段、11a5.8G频段11b传输速率提高到5.5M和11M11a传输速率提高到54M11a和11b不兼容,1997,1999,2004,2009,1997,802.11,802.11a/b,802.11g,802.11n,2.4G频段传输速率提高到54M兼容11b目前主流协议,包括2.4G频段和5.8G频段传输速率提高到150M600M兼容11a/11b/11g协议09年制定,WLAN网络协议标准：a/b/g/n技术特点,5,802.11n,802.11n,由于目前尚未获得802.11n的网络实用信息，提出基于实验室和外场测试数据的结论如下：11n能够大幅度提升数据吞吐量，适于部署在高吞吐量需求的热点区域。11a/b/g用户接入11nAP时吞吐量并无明显提升。11a/n混合网络中，11n用户吞吐量会严重下降。11g/n混合网络中，11g和11n用户吞吐量均会严重下降。11n设备在2.4GHz、20MHz条件下，与室分系统融合只能使用单流，11n吞吐量会严重下降。,7,2.4G频段信道和频率划分,8,802.11协议在2.4GHz频段定义了14个信道，每个频道的频宽为22MHz。两个信道中心频率之间为5MHz。信道1的中心频率为2.412GHz，信道2的中心频率为2.417GHz，依此类推至位于2.472GHz的信道13。信道14是特别针对日本所定义的，其中心频率与信道13的中心频率相差12MHz。在使用2.4GHz频点时，为保证信道之间不相互干扰，要求两个信道之间间隔不低于25MHz。在一个覆盖区内，最多可以提供3个不重叠的频点同时工作，通常采用1、6、11三个频点,信道规划,9,任意相邻区域使用无交叉的信道：1、6、11信道。适当调整AP发射功率，避免跨区域同频干扰。蜂窝式无线覆盖实现无交叉频率重复使用。,WLAN设备发展历程,10,胖AP向瘦AP的转变,11,AC无线控制器,CAPWAP功能AP管理射频监控射频配置STA数据AC/AP通信,“胖”AP,“瘦”AP,802.11物理层功能,目录,12,一,WLAN设备及组网方式,二,WLAN网络发展概述,WLAN网络建设方式及案例,三,工程组织与分工界面,五,热点勘查与方案审核,六,WLAN网络设备,13,WLAN网络主要设备：1.AP分为FATAP（胖AP）和FITAP（瘦AP)2.AC3.POE交换机对AP进行供电4.汇聚交换机,FATAP设备介绍,14,802.11a/b/g,网管、二层漫游,安全,802.1x认证,802.11eQoS,天线,加密,FATAP将WLAN的物理层、用户数据加密、用户认证、QoS、网络管理、漫游技术以及其他应用层的功能集于一身，俗称胖AP每个AP具备独立的网络视野，各自独立工作每个AP具备独立的智能，包括独立进行RF管理规模扩大后管理困难缺乏相互之间的协调,FATAP设备的典型组网,15,企业网络的组网模式：,AP1,APn,STAs,AP,ADSLModem,LAN,以太交换机,PC,STAs,企业核心网,家庭或soho网络的组网模式：,FATAP组网的局限性,16,AC和FITAP因此应运而生,FATAP组网更适合在家庭和中小型网络中使用，无法满足大型的无线企业网络的需求，这是由于FATAP自身的特点所决定的。当需要组建大型无线网络或需要更多的增值服务时：,FITAP设备介绍,17,802.11a/b/g,天线,加密,网管、三层漫游,安全,802.1x认证,802.11eQOS,AP点监测,用户防火墙,网络自愈,RF管理,无线欺骗防护,802.11a/b/g,网管、二层漫游,安全,802.1x认证,802.11eQOS,天线,加密,FATAP,FITAP,更易管理的无线解决方案,瘦AP设备,18,“胖、瘦”AP性能比较,19,802.11无线网桥,20,无线网桥是一种采用无线技术进行网络互连的特殊功能的AP。无线网桥根据传输距离的不同可分为工作组网桥和长距专业网桥。为了防止信号大幅度衰减，网桥组网时两个网桥之间通常不能有障碍物的阻挡。以室外作为主要应用环境的无线网桥一般在设计时都会考虑适应一些恶劣的应用环境。,802.11无线网桥的典型组网,21,有线网络A,有线网络B,有线网络互连,无线网络互连,有线网络,网络A,多网络互连,1208E,网络B,网桥,网桥,网桥,网桥,网桥,网桥,网桥,AC设备,22,AC：即接入控制器（又称无线交换机）将来自不同AP的数据进行汇集转发完成AP设备的配置管理、无线用户的管理、带宽、访问、切换及网络安全等控制功能,AC和FITAP的典型连接,23,AP,AC,L2网络,L3网络,AP,AP,AP,AP,AP,AC,AC,AC发现AP过程,静态发现可以在AP上预置AC地址，则不需要发现过程。动态发现CAPWAP发现当AP和AC在同一个第二层VLAN和IP子网时，AP可以通过广播AC发现请求信息发现AC。位于同一个子网的AC都将进行应答。AP通过DHCP或DNS方式得到AC的IP地址，然后向AC发现发现请求信息，进而与AC建立加密隧道。,24,AC数据转发方式,集中数据转发AP和AC间通过专用的数据隧道进行数据转发，AP和AC间的数据隧道中为二层数据。采用此模式时，所有用户数据都要通过AC进行转发。此种方式下，用户数据流向容易控制，适合运营商的组网架构。而且由于采用隧道技术，对用户IP分配可以更加灵活。本地数据转发AC只对AP进行管理和控制，并不发起和AP的数据隧道连接，所有的用户数据通过本地网络转发。此种方式下，本地用户数据交换无需通过AC进行集中交换，适合于AC之下的本地数据交换，从而避免了流量迂回问题。同时转发AC可以根据SSID来决定数据采用集中转发还是本地转发模式。例如，同一个AP下，公网用户的流量走集中转发，本地专网用户的流量起本地转发（例如校园网）。,25,组网规划AC部署一场点型,26,AP,接入交换机,汇聚交换机,核心汇聚交换机,BRAS,城域汇聚设备,ROUTER,网管平台,OLT,ONU,IPCoreNetwork,AC位置一,位置一：AC串接与园区汇聚交换机于接入交换机之间,支持集中转发和本地转发方式。,INTERNET,组网规划AC部署二,27,INTERNET,AP,SWITCH,汇聚SWITCH,核心汇聚SWITCH,BRAS,城域汇聚设备,ROUTER,网管平台,OLT,ONU,IPCoreNetwork,位置四：AC旁挂于BRAS侧,支持集中转发和本地转发方式。,AC位置二,组网规划AC部署三,28,INTERNET,AP,SWITCH,汇聚SWITCH,核心汇聚SWITCH,BRAS,城域汇聚设备,ROUTER,网管平台,OLT,ONU,IPCoreNetwork,位置三：AC旁挂于核心汇聚交换机侧,支持集中转发和本地转发方式。,AC位置三,组网规划AC部署位置四,INTERNET,AP,SWITCH,汇聚SWITCH,核心汇聚SWITCH,BRAS,城域汇聚设备,ROUTER,网管平台,OLT,ONU,IPCoreNetwork,PSTN,Gateway,AC位置四,位置四:支持本地转发方式,29,用户接入认证方式,PPPoE认证用户需要到指定网址下载客户端软件，用户通过该软件输入个人上网帐号密码，其流程如下：终端运行软件，AC把包括用户名和密码的请求信息传给BAS；BAS转发认证请求信息给AAA服务器；AAA服务器验证认证请求，如用户合法，返回认证成功信息给BAS,传送网络参数，启动用户计费。DHCP+WEB认证用户接入wlan网络，通过DHCP获得IP,发送认证请求信息到AC,AC转发给BAS,BAS发送到Portal认证服务器，Portal推送登陆WEB页面，用户输入用户名和密码。Portal认证服务器把用户名和密码返回BAS,BAS转发AAA服务器进行认证。IP地址和MAC地址绑定不需要漫游认证服务的用户可采用该方式，该方式不需要用户输入用户名和密码，管理员在AC上预先配置指定IP和MAC地址的绑定关系，用户一次性配置好本机IP/网关/DNS地址，插上合法网卡。无线上网时，AC对用户数据进行MAC地址和IP地址的绑定检查，只有合法用户才能通过AC。802.1x认证从协议上定义了基于端口的接入认证方式，无法解决三层以上安全问题。,30,目录,31,一,WLAN设备及组网方式,三,WLAN网络发展概述,二,WLAN网络建设方式及案例,四,工程组织与分工界面,五,热点勘查与方案审核,WLAN覆盖主要建设方案,WLAN热点覆盖的建设方案主要有分布系统合路、室内放装、室外布放，具体分类如图,32,分布系统合路建设方式,分布系统合路是将WLAN信号通过合路器与GSM/W共分布系统，各系统信号共用天馈系统进行覆盖。分布合路主要采用2.4GHz500mw合路型大功率AP。AP通过合路器将WLAN信号馈入天馈系统的支路末端。该方案示意图如下：,33,覆盖特点、适用场景及注意事项,该建设方式GSM&WCDMA/WLAN共用分布系统基础设施，综合建设投资较小，建设周期短，无线信号覆盖面积较大，信号分布均匀；但需要按GSM/W/WLAN联合覆盖需求统一规划、设计、优化分布系统，满足各系统的无线覆盖要求；用户容量较少，后期扩容覆盖难度较大。,34,覆盖特点,该方案适用于室内覆盖面积较大，用户数不多，且已有或未来需建设分布系统的场景，例如：大型商场、写字楼、商务楼、医院等。,首先分布系统无源器件要满足GSM&WCDMA/WLAN合路要求即无源器件要支持8002500MHz的频率要求。为避免不同频点AP之间的干扰，一个支路中只合一个AP。将WLAN馈入已有分布系统时，应考虑原有分布系统能否满足WLAN覆盖的要求，是否需要进行改造，应该尽量使天线与目标覆盖区域之间无墙体等阻挡，若需穿透墙体实现覆盖，原则上只考虑穿透一堵墙体，WLAN信号天线出口功率一般控制在10-15dBm之间。,适用场景,注意事项,合路点的选择,35,一般合路型AP为500mw大功率（27dbm），功率损耗比3G略大，合路的AP不能有信号重叠。天线口输出功率为10-20dBm。,室内放装建设方式,36,室内放装建设方式是在目标覆盖区域或目标覆盖区域附近直接部署AP，AP通过其自带天线（鞭状天线）或简易天馈系统（包括功分器或耦合器、短距离馈线、天线等）实现WLAN覆盖。室内放装AP采用自带天线时一般使用2.4GHz、2.4GHz+5.8GHz双频室内型100mWAP；采用简单天馈系统（全向吸顶或者板状天线）方式时一般使用2.4GHz室内型100mWAP，该方案示意图如下：,覆盖特点、适用场景及注意事项,37,该方案的特点是AP的部署位置比较灵活，网络容量较高；但工程量较大，后期维护相对复杂。,覆盖特点,该方案适用于覆盖区域中小场景，室内放装AP即可覆盖整个区域，例如酒店中的会议室、商场里的咖啡馆等；或区域内WLAN容量需求比较高，例如宿舍楼等。,可以利用房间墙壁等的隔离效果，降低单AP发射功率等方式，增加AP数量，缩小单AP覆盖范围，提高网络容量。同时应做好频率规划与网络优化，降低干扰。,适用场景,注意事项,室外布放建设方式,室外布放建设方式主要分为室外型AP+定向天线、AP共用室外基站设施布放两种。该方式中AP主要采用2.4GHz室外型大功率AP，定向天线主要采用高增益板状天线。AP或定向天线一般安装在目标覆盖区域附近的较高位置，如灯杆、建筑物上端等，向下覆盖目标区域。该方案示意图如下图所示：,38,覆盖特点、适用场景及注意事项,39,该方案的特点是部署简单，成本较低。但系统容量较小，一般以信号覆盖为主；通过室外覆盖室内时，室内深度覆盖难度大；业主协调工作量较大。,覆盖特点,该方案适用于用户较为分散、无线环境简单的区域，如公园、广场等；对单体较小、排列比较整齐的楼宇也可采用该方式，如居民区等。,AP安装位置应该选择视野开阔的区域，目标覆盖区域与天线之间最好为视距环境。AP安装在室外时，需要做好相关设备、线缆等室外设施的防护措施，包括防水、防雷、防尘、防盗等。通过室外覆盖室内时，一般考虑只穿透一堵墙体为宜，可以根据建筑物的结构，考虑采用楼房两侧分别覆盖等方式，提升覆盖效果。,适用场景,注意事项,WLAN基站建设方式,40,该方案是在建筑物顶部架设WLAN基站，对目标区域进行覆盖。WLAN基站采用空间自适应波束赋形技术以及空分多址技术，采用多套智能天线阵列射频发射装置，提高AP的覆盖范围。该方案示意图如图所示该方案采用智能天线，接收灵敏度较高，抗干扰能力较强。但单AP的容量没有增加，故该方案一般以信号覆盖为主。该方案主要针对覆盖范围较大、容量较低的区域。,小结,综合以上主要建设方案，现将方案使用场景、特点列举如下表：,41,WLAN覆盖参数,42,1覆盖门限对有业务需求的楼层和区域进行覆盖。目标覆盖区域内90以上的位置，接收信号电平-75dBm。2信号质量目标覆盖区域内95%以上位置，用户终端接收到的下行信号信噪比SNR10dB。3数据传输速率在目标覆盖区域内，对单用户接入AP进行局域网内测试，均要求下行峰值数据传输速率不低于4Mbit/s。4.信号外泄室内WLAN信号泄漏至室外10米处的信号强度应不高于-75dBm。,天线口功率链路预算,WLAN室内覆盖天线口功率预算根据自由空间损耗公式：32.45+20logF（MHz）+20logD(千米)3G按2200MHZ计算GSM按900MHZ计算/WLAN按2400MHZ计算距天线10米处信号损耗约为：Loss=32.45+20logF（MHz）+20logD(千米)=32.45+20log2400+20log0.01=60dB天线增益为：3dBi隔墙损耗约：20dB多径衰落余量为：8dB天线口输入功率为：XdBm边缘场强约为75dBmX+3-20-8-60-75dBm，X10dBm因此，只要系统设计时WLAN天线口功率大于10dBm，即可满足WLAN覆盖求。,43,AP的覆盖范围及建议接入用户数,44,100mw室内独立放装型AP建议用户数：20（考虑到每用户512Kbps带宽）备注：连接室分天线或室分系统时需要AP跳线500mw室内合路型AP建议用户数：20（考虑到每用户512Kbps带宽）备注：连接室分天线或室分系统时需要AP跳线500mw室外型AP建议用户数：20（考虑到每用户512Kbps带宽）覆盖范围：室外300米左右。,交换机的选择,POE交换机POE交换机有8/16/24电口POE交换机，可根据热点情况选择，但考虑到设备冗余度，一般一台POE交换机连接的AP数量不超过电口数量的80%，即24口最大连接数量为20台AP左右。汇聚交换机汇聚交换机分为盒式（24光口）和插槽扩展式（最大可扩展到96光口）根据POE数量和位置配置汇集交换机数量和端口，根据光线路由确定汇集交换机安装位置。根据安装环境确定汇集交换机电源类型。,45,郑州联通WLAN网络典型设计,左图为本期设计的典型网络结构（二层组网）本期主要采用AP室内独立放装的覆盖方式（考虑到前期覆盖经验，合路放装效果不理想且信号不易控制，干扰严重）,46,设计思路-AP布放,AP布放位置需要从三方面考虑：1.容量。单AP高峰时段并发用户数低于20户，以保证单用户512Kbps带宽。2.传播损耗。由于AP工作在2.4G，传播损耗较大，建议放置AP时，考虑无线信号尽量不穿墙或者只穿一堵墙，以保证用户接收功率和带宽。AP可壁挂，可吸顶或放于吊顶内。特别注意的是，对于金属吊顶需要配置跳线接外置吸顶天线，以免AP信号被屏蔽。3.AP间干扰由于使用信道1、6、11，只有三个信道，在AP数量众多且信号较强的情况下会发生严重的邻频干扰和同频干扰，以致用户虽然收到很强的信号，却无法上网或掉线。因此，AP布放不能过密，一般以15米左右为间隔。,47,设计思路-AP连接POE交换机,POE交换机安放位置主要应考虑到交换机本身电口数量以及到AP网线长度不能高于80米这两个准则，同时应该兼顾光缆传输，以便上连热点内的汇聚交换机。POE交换机一般安放于楼道箱内，并置于弱电间或楼道内，用交流电源。,48,设计思路-POE上连汇聚交换机,向驻地网提出楼间传输需求，使各个POE交换连接至热点内汇聚交换机。1台POE交换机一般需要1收1发两芯光缆，并备两芯光缆备用。汇聚交换机和AC一般安放于热点内的网络机房，确定能否安放标准机柜以放置本期WLAN设备。提出热点汇聚交换机上连传输需求，上连至所属分局数据机房。1台汇聚交换机一般需要1收1发两芯光缆，并备两芯光缆备用。,49,室内放装建设方式案例,在高校高容量需求的情况下，采用什么建设方式首先要考虑用户容量的需求，宿舍楼并发用户数需求较大，室分合路建设方式已不能满足容量需求，所以高校一般采用室内放装建设方式进行wlan覆盖。学校宿舍楼AP数量比较多，所以采用瘦AP+AC组网方式，AP设备一般安装在宿舍走廊,如条件允许，可将延伸至房间中。对于房间信号穿透损耗较小（如采用木质门、有窗户等）的宿舍，可采用AP+自带鞭状天线；对于房间信号穿透损耗较大（如铁质门、无窗户、实心水泥墙体等）的宿舍，可采用AP+定向板状天线方式。建议信号按只穿透一堵墙考虑。,50,学校宿舍楼,室内放装建设方式案例,考虑到大学宿舍用户高且并发性强的特点，建议1个AP覆盖6个房间。根据不同情况，选用直接放装AP或者AP通过跳线连接二功分后连接板状天线两种形式。采用室内型100mWAP，每台AP采用二功分加馈线接2个定向板状天线，天线安装在所覆盖宿舍门对面墙壁。每个天线覆盖3个房间。整栋楼由POE交换机集中供电，AP安装在走廊中的防盗壁挂箱内。,51,室内放装建设方式案例,直接放装AP,52,室外布放建设方式,对于高度超过8层（24米）的楼层，不适合采用室外方式覆盖。本楼天线信号经过对楼的反射后，会有部分信号反射回本楼，一般情况下不考虑利用反射信号来覆盖本楼。楼间距在30米之内，可考虑在正对的楼层中间安装AP和天线，对楼AP的信号透过门窗可有效地覆盖本楼纵向2个房间（约8米）。如果楼宇的纵向超过3个房间（12米），需要考虑从楼的两边向本楼进行覆盖。对于住户房间结构较复杂，从单面覆盖很难全部覆盖，可考虑从双面覆盖或选择卧室、客厅等重点区域覆盖。由于是定向覆盖，AP使用的天线一般选择定向天线。天线的最佳安装位置一般是楼层的中间位置。如果确实难以找到可以利用的建筑物，则需要考虑利用生活小区内的路灯柱，或另加水泥柱作AP和天线的固定物。,53,室外布放建设方式,54,8m,纵向深度不大的楼宇的信号覆盖方式,室外布放建设方式,55,纵向深度较大的楼宇的信号覆盖方式,12m,室外布放建设方式,住宅小区用户主要是住户人群，有一定WLAN业务需求，覆盖方案要以覆盖为主。住宅小区一般有多层、小高层等建筑形式。建筑材质一般以钢筋混凝土为主，建筑物排列比较规则，该场景可以考虑采用“室外型AP+定向天线”的建设方式。采用瘦AP+AC组网方式，根据居民区的建筑特征，合理选择AP的数量以及安装位置。尽量使用有线传输方式作为AP传输，在有线传输确实到不到的地方考虑Mesh组网，但须控制跳数，一般不超过两跳为宜，天线一般采用定向板状天线，安装在临近建筑物的天台、道路、草坪等位置。同时需要做好相关设备、线缆等室外设施的防护措施，包括防水、防雷、防尘、防盗等。,56,住宅小区,室外布放建设方式,以某居民区为例，8栋6层建筑，每栋1个单元，建筑结构为钢筋混凝土板式多层。对于某栋楼的覆盖，在邻近楼顶安装1台AP，通过高增益定向板状天线来实现覆盖。根据实际覆盖情况。,57,目录,58,一,WLAN设备及组网方式,二,WLAN网络发展概述,WLAN网络建设方式及案例,三,工程组织与分工界面,四,热点勘查与方案审核,五,工程组织及分工,59,设备安装责任分工,本期工程建议采用督导方式进行工程建设：WLAN厂家负责提供AC、AP（含跳线、防盗箱）等WLAN系统主设备，负责AC与AP设备的配置与调测，提供设备安装督导服务，负责网管系统平台安装、调测、维护人员培训等，保证平台正常运行；集成厂家负责AP及分布系统安装、分布系统调测，并负责提供设备安装所需的电源线、接地线、电表箱、电表、水晶头、套管、插