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無線覆蓋網絡規劃布署綜述
by yihome

無線網絡規劃布署綜述:

據Gartner報告,現在美國(guó)已經有420萬的WLAN用戶, 到2007年(nián)這一數目将達到3100萬, 但(dàn)部署一個能保證性能的WLAN并非易事(shì)

   規劃WLAN的關鍵是規劃接入點,需要有足夠的蜂窩重疊覆蓋以供漫遊,并需要足夠的帶寬以供應用。如(rú)果無線接入點不足,最後可(kě)能導緻

吞吐量出現問(wèn)題,同時也會使覆蓋區域零星散落,對用戶的漫遊和工(gōng)作(zuò)地點造成一定的限制。

考慮移動性需求
   在做接入點規劃時需要考慮用戶的移動性需求。一種用戶在整個覆蓋區域内移動時需要一直與 WLAN 相(xiàng)連接,就(jiù)像醫生(shēng)外出時需要查看(kàn)病

人(rén)記錄。另一種用戶隻需要不時接入WLAN,比如(rú)高級管理(lǐ)人(rén)員(yuán)在不同大(dà)樓會議(yì)間歇時需要不時查看(kàn)電子郵件(jiàn)。第一種需求需要跨越WLAN的無縫

漫遊,此WLAN需要大(dà)接入點密度。而第二種需求屬于間斷性的無線連接,接入點密度可(kě)以相(xiàng)對小一些。
計(jì)算吞吐量
   在布署WLAN之前需要考慮WLAN最常使用的是哪種通信:是電子郵件(jiàn)和 Web通信、或是對速度要求很高的ERP(企業資源規劃)、還(hái)是CAD(

計(jì)算機(jī)輔助設計(jì))應用程序。是需要速度爲54Mbps的802.11a和802.11g,還(hái)是隻需要速度爲11Mbps的802.11b就(jiù)足夠。不管使用哪一種通信,當

用戶與接入點的距離(lí)過遠(yuǎn)時,網絡速度都(dōu)會顯著下降,所以安裝足夠的接入點不僅僅是爲了支持所有的用戶,也是達到用戶需要的連接速度所

要求的。

   WLAN宣稱的速度并不一定準确對應于它的實際速度。與交換式以太網不同,WLAN是一種共享介質,它更像是老式以太網的集線器模型,将

可(kě)用的吞吐量分(fēn)割爲若幹份而不是爲每個接入設備提供專線速度。這一限制(通過電波傳輸數據時還(hái)會有50%的損耗)對無線網絡的吞吐量規劃

而言是一個很大(dà)的問(wèn)題,計(jì)算接入點數目時最好多預留一些空間。僅僅根據用戶數目及其最小帶寬需求來(lái)計(jì)算接入點數目是極其冒險的,盡管

它可(kě)以在一段時間内滿足對容量的需求。還(hái)要記住的是,即使802.11b現在已經吸引了所有人(rén)的注意,但(dàn)802.11a将很快(kuài)成爲高性能WLAN标準的

選擇,所以基礎設施應從(cóng)現在開始支持它,或者至少在不久的将來(lái)可(kě)以升級至 802.11a。 

防止幹擾
   幹擾對于某些機(jī)構可(kě)能會是個問(wèn)題。盡管追蹤入侵微電波、無繩電話(huà)和藍牙設備并非難事(shì),但(dàn)更常遇到的是來(lái)自(zì)網絡内部其它接入點甚至

是網絡外部的幹擾。例如(rú),802.11b和802.11g在2.4GHz頻帶内提供三個相(xiàng)同的非重疊信道,這使得(de)規劃密集部署或在相(xiàng)鄰WLAN的幹擾下工(gōng)作(zuò)變

得(de)十分(fēn)困難。

   理(lǐ)想的情況是,2.4GHz環境中的信道1、6和11永遠(yuǎn)不會與同一信道相(xiàng)鄰,這樣它們就(jiù)不會相(xiàng)互幹擾,但(dàn)這是不現實的。實際上需要一定量

的良性蜂窩覆蓋重疊以允許用戶漫遊(20%到30%最佳),但(dàn)如(rú)果站(zhàn)點處的建築物超過一層,即便是使用高增益天線,建築物的層與層之間也會

有一些滲漏。802.11a的12個非重疊信道可(kě)以在很大(dà)程度上緩解信道分(fēn)配帶來(lái)的問(wèn)題。802.11a使用的5GHz頻帶幾乎不會造成任何非WLAN幹擾,

而且用戶也不太可(kě)能遇到相(xiàng)鄰802.11a接入點,原因是這一标準還(hái)未像802.11b或最近急速增長的802.11g那樣普及。

關注覆蓋區域
   知道WLAN的射頻信号是怎樣傳播的嗎(ma)?信号頻率越低,無線網絡傳輸速度越慢(màn),有效範圍就(jiù)越遠(yuǎn)。由于大(dà)量射頻信号以較低頻率傳播,同

時信噪比的靈敏度因爲高速調制方式而增加,所以速度爲1Mbps的2.4GHz 802.11b信号的傳播距離(lí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過速度爲54Mbps的5GHz 802.11a信号。

   WLAN的覆蓋範圍除了受不同射頻帶和吞吐量變化而造成的波傳播特征影(yǐng)響之外,還(hái)會因爲自(zì)由空間路(lù)徑損耗和衰減而受到限制。自(zì)由空間

路(lù)徑損耗更大(dà)程度上是開放(fàng)或戶外環境方面的問(wèn)題,實際上是無線電信号因爲波前擴展引起的擴散導緻接收天線接收不到這些信号。衰減則在

WLAN的室内安裝中比較常見(jiàn),它是振幅下降,或者射頻信号在穿過牆壁、門(mén)或其它障礙物時減弱造成的。這就(jiù)是 WLAN在密集建築物周圍性能不

好的原因。當面對這種物理(lǐ)上的幹擾時,即使是彈性比5GHz信号好得(de)多的2.4GHz信号,仍然會遇到某些射頻問(wèn)題。

   多路(lù)徑效應也是影(yǐng)響覆蓋範圍的重要因素之一。所謂多路(lù)徑效應,就(jiù)是信号被反射并回送的現象。在大(dà)多數情況下,多路(lù)徑效應使接收到

的信号被削弱或是被完全抵消。于是有一些本來(lái)應該充分(fēn)傳播信号的區域幾乎或根本沒有射頻信号覆蓋。防止多路(lù)徑效應的辦法是拆除或重新

安置機(jī)櫃和網絡設備機(jī)架之類的幹擾對象,同時增加接入點密度或功率輸出。

使用自(zì)動化工(gōng)具
   以上提到的所有這一切,都(dōu)要從(cóng)無線站(zhàn)點勘察着手,站(zhàn)點勘察将評估和規劃無線基礎設施的射頻(RF,radio frequency)環境和接入點

的設置,以确保WLAN正常工(gōng)作(zuò)。從(cóng)便攜式WLAN硬件(jiàn)工(gōng)具箱到提供站(zhàn)點覆蓋區域詳細視圖的軟件(jiàn)包,有許多很方便的工(gōng)具可(kě)幫助完成站(zhàn)點勘察。


   站(zhàn)點勘察工(gōng)具使得(de)布署WLAN的工(gōng)作(zuò)能夠非常順利地進行。射頻建模軟件(jiàn),例如(rú)Trapeze Networks的 RingMaster,可(kě)根據進入樓層計(jì)劃自(zì)

動确定接入點位置來(lái)幫助自(zì)動決定接入點的初始布局。其它工(gōng)具,例如(rú)Network Instruments的Observer,可(kě)通過運行軟件(jiàn)的便攜式或手持式設

備來(lái)提供有關射頻環境的信息。綜合工(gōng)具,例如(rú)Ekahau的Site Survey會從(cóng)WLAN的系統範圍角度記錄同樣的射頻數據和用戶的位置。不管使用什

麽工(gōng)具,仍然需要手工(gōng)進行站(zhàn)點勘察,這是勘察工(gōng)具所不能代替的。

   像RingMaster之類的規劃工(gōng)具可(kě)以确定接入點位置、信道分(fēn)配、功率輸出設置以及其它配置屬性。它們使用用戶密度和吞吐量這類參數作(zuò)

爲标準。問(wèn)題在于仍然必須在基于CAD的樓層規劃中對諸如(rú)混凝土(tǔ)外牆和金屬門(mén)之類的建築物指定預設衰減級别,除非規劃中已經包含此信息。

這些工(gōng)具的缺點是,它們一般都(dōu)是針對廠(chǎng)商自(zì)己的無線交換機(jī)和接入點而建立的,從(cóng)而缺少通用性。

   接入點勘察工(gōng)作(zuò)完成後,需要驗證和描述這些接入點的覆蓋區域。爲此,可(kě)使用随客戶機(jī)WLAN卡提供的站(zhàn)點勘察實用程序(假定供應商捆

綁了該實用程序)或者使用随高級監視工(gōng)具提供的實用程序,例如(rú)Observer、或者是一些便攜式WLAN分(fēn)析儀實際操作(zuò)。

1、定義WLAN需求:

主要内容:結合樓層結構設計(jì)及建築類型确定可(kě)能的接入點位置。

要點:

1)、畫(huà)樓層草圖,步行檢驗其準确性,樓層爲複雜結構需拍(pāi)照(zhào),作(zuò)爲RF站(zhàn)點;
2)、分(fēn)析用戶應用:上網浏覽,EMAIL,文件(jiàn)傳輸;
3)、定義信息類型(DATA、VOICE、VIDEO);計(jì)算吞吐量及數據速率;
4)、估算用戶數并确定用戶是固定的還(hái)是移動的,是否包括漫遊。作(zuò)爲移動用戶跨IP域移動,需考慮用動态IP;确定有效覆蓋範圍;确定有效

連網區域;根據用戶應用建立用戶安全等級,對傳輸各級敏感數據,如(rú)信用卡号,需設計(jì)通過個人(rén)防火(huǒ)牆;
5)、了解終端用戶設備:硬件(jiàn)及操作(zuò)系統;
6)、作(zuò)爲移動用戶需考慮電池供電時長:802.11網絡接口卡(NIC)功耗爲 200毫安左右,用戶在移動時,需确定是否加備用電池或激活電源管理(lǐ)

,或及時充電;
7)、系統接口:确定用戶特别的終端接口,如(rú)IBM AS/400需加中間件(jiàn)及5250終端仿真;根據項目規模估計(jì)投資成本;
8)、進度:明确用戶所需現實的完工(gōng)日(rì)期以便與計(jì)劃同步。

2、WLAN的損耗

基本損耗換算: dB=10log(輸入信号功率/輸出信号功率)

估算公式:一般100DB損耗/200英尺

障礙物損耗參照(zhào)表:

物體(tǐ) 損耗
石膏闆牆 3dB
金屬框玻璃牆 6dB
煤渣磚牆 4dB
辦公室窗(chuāng)戶 3dB
金屬門(mén) 6dB
磚牆 12.4dB

 

相(xiàng)關參數:

可(kě)接收值EIRP(equivalent isotropically radiated power) 接收靈敏度。

例:EIRP=200mw(23dBm) 接收靈敏度-76dbm 允許損耗:99dB

利用測站(zhàn)軟件(jiàn)來(lái)測試最小範圍,或用WLAN分(fēn)析儀如(rú)airemagent/airopeek測量信号功率

3、規劃網絡大(dà)小

數據速率:僅當一幀發送時的速率,如(rú)11Mbps,多幀時由于路(lù)由協議(yì)開銷及共享媒體(tǐ)接入延時,每個用戶不能連續發送數據。

吞吐量:不計(jì)協議(yì)、管理(lǐ)幀的發送信息速率,對802.11B約爲6Mbps。

應用所需帶寬:

用戶浏覽:100kbps
高質量視頻流:2Mbps
所以,一個AP接入點支持浏覽用戶60個(6Mbps/100kbps)或視頻用戶3個。

可(kě)利用仿真工(gōng)具:Opnet.對用戶網絡進行仿真計(jì)算。

4、FCC對EIRP的限制

對移動用戶:

用戶無線NIC采用全向天線增益爲:小于6db,1W。
AP點最高100mW,3db全向天線。最後達200mw EIRP。
對固定用戶:

點對點高增益定向天線,天線增益至少6db,EIRP允許最高達到4W。
5、最小化802.11幹擾問(wèn)題

常見(jiàn)幹擾源:微波爐、無繩電話(huà)、藍牙設備及其它無線LAN設備。

對WLAN幹擾最爲嚴重的設備是2.4G無繩電話(huà),其次爲10英尺内的微波爐,再次是藍牙設備如(rú)筆記本和PDA。

有效措施:

分(fēn)析潛在的RF幹擾;
阻止幹擾,關掉相(xiàng)應設備;
提供足夠的WLAN覆蓋,增強WLAN信号;
正确選擇配置參數。對跳(tiào)頻系統,改變跳(tiào)頻模式,或改變信道頻率。802.11e MAC層提供内置RF抗幹擾算法;
應用新的802.11a WLAN,現在常見(jiàn)幹擾爲2.4G,可(kě)采用5G的802.11a。
6、WLAN布署步驟

分(fēn)析用戶需求;
設計(jì)(技術(shù)細節:系統結構、定義标準802.11b/802.11a、選擇AP供應商、定義天線類型、定義MAC層設置等);
可(kě)行性;
研發:爲特别應用定制用戶軟件(jiàn);
安裝測試:AP安裝要高一點、用POE(電力搭載以太網線)來(lái)對接入點提供電源,可(kě)靈活布置AP;
運營支持。
7、接入控制

功能:爲接入用戶進行授權、認證。

認證機(jī)制:大(dà)多數接入控制器有内置用戶數據庫,一些接入控制器提供額外接口到認證服務器如(rú)RADIUS和LDAP(根據用戶數及網絡規模選擇)。

鏈路(lù)加密:從(cóng)用戶到服務器提供數據加密如(rú)IPSEC及PPTP來(lái)加密VPN通道。此項提供除802.11WEP之外的保護。一定要确保傳輸的用戶姓名及密碼

子網漫遊:采用span multiple subnets技術(shù)用戶不必重新認證和不必中斷。

帶寬管理(lǐ) 通過設定用戶級别(如(rú)浏覽、視頻等)及吞吐量限制。

8、RF站(zhàn)址勘測步驟

獲得(de)建築藍圖,或畫(huà)樓層草圖以表示牆及通道等的位置。
親自(zì)目測發現潛在的可(kě)能影(yǐng)響RF信号的障礙物如(rú)金屬架及部件(jiàn)。
标識用戶區域,在圖上标識固定及移動用戶的區域,另外标識用戶可(kě)能漫遊到的地方。
标識估計(jì)接入點初步位置以及天線、數據線及電源線位置。
檢驗接入點位置,Cisco Symbol 及Proxim提供免費的測站(zhàn)工(gōng)具,以便确定相(xiàng)關的接入點,數據速率,信号強度,信号質量。可(kě)以下載這些軟件(jiàn)

到筆記本上來(lái)測試每一個預測位置的覆蓋範圍。并确認交流插座的位置。當有頻率幹擾,需用頻譜分(fēn)析儀來(lái)分(fēn)辨幹擾。
文件(jiàn)建立,對測站(zhàn)所讀(dú)的信号記錄日(rì)志,及每一個接入點傳輸邊緣的信号日(rì)志,做爲基本的設計(jì)輔助。
9、Ad Hoc Mode的應用

802.11的“ad Hoc”标準允許網絡接口卡作(zuò)爲一個獨立的基本服務設備(IBSS)使用。而無需AP。用戶采用對等方式彼此直接通信。

優缺點:

節省成本:不必購(gòu)買安裝AP
快(kuài)速建立時間:隻需啓用NIC的時間
有限的網絡接入:ad hoc 無線網絡沒有分(fēn)布式系統結構,用戶不能有效接入INTERNET或其它有線服務,雖然可(kě)以用一台加裝無線NIC的PC經過

配置後作(zuò)爲共享連接接入INTERNET,但(dàn)是這不能滿足更大(dà)規模用戶。
難于網絡管理(lǐ):由于網絡拓樸架構的流動性及缺乏中心設備,網管員(yuán)不易監測網絡性能,進行安全審查。
10、公共WLAN應用常見(jiàn)問(wèn)題

公共WLAN主要集中于機(jī)場、會議(yì)中心、酒店(diàn)、碼頭。

良好的開端:開始前好好思考是否人(rén)們會利用你(nǐ)的WLAN,他(tā)們會付多少錢,而不要想當然認爲“我們應該建好,人(rén)們就(jiù)會來(lái)“。作(zuò)爲一個簡單

的開頭,你(nǐ)可(kě)以隻放(fàng)一個AP在咖啡屋裡(lǐ)并給ISP繳納一定費用,随着用戶的增加而擴大(dà)規模。

與其綜在線服務一樣,WLAN也可(kě)以向用戶推送廣告。實際上,你(nǐ)可(kě)以以向免費用戶推廣告的方式,希望他(tā)們能從(cóng)廣告中購(gòu)買足夠量的産品以抵

銷系統的開銷費用。當用戶付費時應将廣告投放(fàng)到最低限度。

系統設計(jì):對公共WLAN要最大(dà)限度滿足開放(fàng)用戶的聯接特性,盡可(kě)能少有改變用戶設備,換句話(huà)說(shuō),确保用戶不用升級操作(zuò)系統,安裝特定的

聯接軟件(jiàn)及其它項目。

對于認證而言,有許多公司可(kě)以提供此類接入控制器,如(rú):bluesocket、Reefedge、Nomadix、Cisco、Proxim。

建立公共WLAN的特别要點:

關掉WEP:雖然WEP可(kě)以提供一些安全保障,但(dàn)因爲關鍵的分(fēn)布問(wèn)題在公共WLAN中WEP沒有任何實際意義。取而代之,對典型用戶終端可(kě)以選擇動

态方式的安全措施如(rú)(EAP-TLS)。
廣播SSID (服務設置标識):SSID對公共WLAN用戶來(lái)而言是一個障礙,因爲許多時候用戶必須根據本地公共WLAN提供商的SSID而配置SSID。如(rú)果

接入點AP廣播SSID的話(huà)WINDOWS XP可(kě)以自(zì)動探測到SSID并且不用用戶幹預就(jiù)可(kě)以配置到用戶系統中。否則你(nǐ)需要教給用戶如(rú)何配置到你(nǐ)的WLAN

中。
開放(fàng)DHCP服務:當用戶從(cóng)另外一個熱(rè)點區域漫遊進入你(nǐ)的區域,他(tā)們的用戶設備需要一個本地網的IP地址。爲使漫遊過程中用戶盡可(kě)能少地配

置行爲,建立DHCP服務來(lái)自(zì)動爲訪問(wèn)客戶分(fēn)配IP是極爲必要的。大(dà)多數版本的Windows操作(zuò)系統可(kě)以自(zì)動激活操作(zuò)系統。用戶不用作(zuò)任何事(shì)情。
客戶支持

對許多公司客戶支持常是一個大(dà)問(wèn)題,而對公共WLAN問(wèn)題就(jiù)更加突出。公共WLAN提供商必須面對不同種類的用戶,用戶硬件(jiàn),操作(zuò)系統及NIC。

适用于:臨時小團隊大(dà)信息量數據通信,如(rú)醫療隊臨時會議(yì)等。

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