無(wú)線(xiàn)寬帶接入網(wǎng)相關(guān)理論研究

湯家盛

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)上海有限公司，中國(guó) 上海200000）

0 引言

21世紀(jì)是一個(gè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的時(shí)代；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為這一時(shí)代的重要特征正越來(lái)越密切的與人們的生活息息相關(guān)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可使用戶(hù)能共迅速傳送數(shù)據(jù)，還可以從網(wǎng)絡(luò)上查找并獲取各種各樣的資料。而目前，市場(chǎng)上家庭住宅用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接入一般以有線(xiàn)寬帶接入為主。一般有XDSL、光纖同軸混合網(wǎng)、FTTx等接入技術(shù)，所有這些技術(shù)都是建立在有線(xiàn)接入到戶(hù)的前提下。考慮到在成熟居民住宅區(qū)內(nèi)進(jìn)行五類(lèi)線(xiàn)或光纖到戶(hù)的施工和協(xié)調(diào)有一定難度，有線(xiàn)接入寬帶的替代品的需求越來(lái)越迫在眉睫[1]。

于是，具有能夠移動(dòng)接入功能的WLAN技術(shù)，將成為解決這一難題的利器。本文通過(guò)對(duì)住宅小區(qū)的WLAN覆蓋方式進(jìn)行了探索，對(duì)小區(qū)覆蓋合路、樓頂架設(shè)AP、樓道架設(shè)AP等三種覆蓋方式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)及分析，分析了不同應(yīng)用場(chǎng)景的覆蓋方案，并對(duì)覆蓋效果進(jìn)行了測(cè)試，對(duì)工程預(yù)算進(jìn)行了編制和對(duì)比。

1 WLAN的概念

WLAN，是英文Wireless Local Area Networks的縮寫(xiě)，直譯就是無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)。隨著移動(dòng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的客戶(hù)端用戶(hù)希望在移動(dòng)中使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。目前，為了滿(mǎn)足這種日益發(fā)展的用戶(hù)需求，各運(yùn)營(yíng)商都在尋求技術(shù)上的新突破。主要有以下兩種技術(shù)：第一，基礎(chǔ)無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)（3G）：在移動(dòng)性的基礎(chǔ)上逐步滿(mǎn)足寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求；3G可提供廣域的覆蓋，但帶寬遠(yuǎn)低于WLAN；第二，WLAN：在寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上逐步引入移動(dòng)性。WLAN適用于短距離覆蓋，但帶寬高。從3G與無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)(WLAN)不同的技術(shù)特性和支持的不同功能來(lái)看，3G與WLAN本質(zhì)上可以說(shuō)是互補(bǔ)的，協(xié)調(diào)好兩者間的關(guān)系將促進(jìn)彼此的發(fā)展。3G與WLAN在技術(shù)特性上存在明顯的差異[2]。3G與WLAN各有優(yōu)勢(shì)與局限性，支持不同的需要，因此兩種技術(shù)間存在互補(bǔ)的基礎(chǔ)。

WLAN是基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)允許在局域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中使用可以不必授權(quán)的ISM頻段中的2.4或5.8GHz射頻波段進(jìn)行無(wú)線(xiàn)連接。

2 無(wú)線(xiàn)通信的常用覆蓋手段

就無(wú)線(xiàn)通信的發(fā)展而言，室內(nèi)無(wú)線(xiàn)傳播是一個(gè)全新的領(lǐng)域。它具有覆蓋距離小以及受周邊環(huán)境影響更大。雖然室內(nèi)的電波不受氣候等因素影響，但是卻受到距離、頻率、天線(xiàn)以及建筑物本來(lái)的結(jié)構(gòu)、材料、布置等多方面因素的影響。其中建筑材料及內(nèi)部結(jié)構(gòu) 無(wú)線(xiàn)傳播的因素最大。

根據(jù)WLAN用戶(hù)數(shù)量與特征、覆蓋范圍、容量需求，以及目標(biāo)區(qū)域的無(wú)線(xiàn)傳播環(huán)境與建筑特征等，不同的場(chǎng)景需采用不同的建設(shè)方式，主要有：室內(nèi)蜂窩網(wǎng)分布系統(tǒng)合路、AP獨(dú)立布點(diǎn)、AP共用室外基站設(shè)施布放、Mesh組網(wǎng)、Wi-Fi基站等[3]。

（1）AP獨(dú)立布點(diǎn)方式：直接在室內(nèi)部署AP提供WLAN無(wú)線(xiàn)覆蓋。適用于覆蓋范圍較小且熱點(diǎn)重要性比較強(qiáng)的場(chǎng)景。

（2）室內(nèi)蜂窩網(wǎng)分布系統(tǒng)合路：WLAN無(wú)線(xiàn)信號(hào)通過(guò)合路器耦合入原有的2、3G室內(nèi)分布系統(tǒng)，WLAN／2G／3G系統(tǒng)之間共天線(xiàn)和饋線(xiàn)。適用于已有室內(nèi)分布系統(tǒng)，且需要覆蓋的區(qū)域比較廣的場(chǎng)景。

（3）AP共用室外基站設(shè)施布放：采用室外AP和高增益天線(xiàn)指向覆蓋區(qū)域，AP采用有線(xiàn)路由連接傳輸機(jī)房。采用室外型AP+定向天線(xiàn)的覆蓋方式應(yīng)注意以下幾方面要求：采用Wi-Fi mesh技術(shù)組網(wǎng)：AP之間通過(guò)無(wú)線(xiàn)回傳，靈活部署。Wi-Fi基站：運(yùn)用可以有效提高接收靈敏度的雙極化智能天線(xiàn)的Wi-Fi基站，可以提供超遠(yuǎn)距離覆蓋和接入，為運(yùn)營(yíng)商提供高質(zhì)量低成本的室外寬帶覆蓋。該覆蓋方式建設(shè)要求與“室外型AP+定向天線(xiàn)”方式基本相同。此外，還需要注意WLAN與其它系統(tǒng)之間的隔離度，做好天線(xiàn)的空間隔離。

3 WLAN網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)基本原則

WLAN設(shè)計(jì)的主要原則包含有幾個(gè)部分，第一，無(wú)線(xiàn)覆蓋信號(hào)強(qiáng)度；在設(shè)計(jì)目標(biāo)覆蓋區(qū)域內(nèi)95%以上位置，WLAN覆蓋接收信號(hào)強(qiáng)度應(yīng)大于等于-75dBm。在采用802.11n標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備覆蓋的區(qū)域，條件允許的情況下，建議邊緣覆蓋場(chǎng)強(qiáng)大于等于－70dBm。第二，信噪比；在設(shè)計(jì)目標(biāo)覆蓋區(qū)域內(nèi)95%以上位置，接收到的信噪比（SNR）大于20dB。第三，終端接入速率；要求WLAN（802.11g和802.11n）目標(biāo)覆蓋區(qū)域內(nèi)的用戶(hù)平均上網(wǎng)速率不低于500Kbps。為了保證多用戶(hù)接入的公平性，防止部分用戶(hù)帶寬被搶占的現(xiàn)象，在AP端要對(duì)用戶(hù)進(jìn)行限速（單用戶(hù)限速為不低于1Mbps）[4]。

4 寬帶接入相關(guān)技術(shù)

支撐寬帶通信的技術(shù)可以分為兩個(gè)主要類(lèi)型：一是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供寬帶通信的傳輸技術(shù)，二是接入技術(shù)。寬帶通信有賴(lài)于上述兩類(lèi)技術(shù)以及其他支持技術(shù)的發(fā)展，因此，發(fā)展寬帶通信要立足于“端到端”，換言之，要從網(wǎng)絡(luò)的核心到終端用戶(hù)設(shè)備全盤(pán)考慮，這一點(diǎn)非常重要。下面對(duì)幾種寬帶接入方法進(jìn)行介紹。第一種，基于PSTN的接入技術(shù)中的ADSL技術(shù)來(lái)講，ADSL采用正交頻分復(fù)用方式，可以充分利用現(xiàn)有的銅纜資源傳輸高速數(shù)據(jù)信息，在一條電話(huà)線(xiàn)上用戶(hù)能同時(shí)“上網(wǎng)”和“打電話(huà)”而互不影響。更為重要的是，ADSL技術(shù)在不需要對(duì)用戶(hù)設(shè)備做過(guò)多改動(dòng)的情況下，提供滿(mǎn)足用戶(hù)業(yè)務(wù)需求的上、下行帶寬、技術(shù)、價(jià)格諸方面的優(yōu)勢(shì)，已成為我國(guó)主流的寬帶接入技術(shù)，并呈現(xiàn)出良好的發(fā)展勢(shì)頭。第二種，基于LAN的以太網(wǎng)接入技術(shù)[5]。以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于接入網(wǎng)，與IP網(wǎng)很適應(yīng)，且技術(shù)已有重要突破（LAN交換、大容量MAC地址存儲(chǔ)等），容量分為10/100/1000Mbit/s三級(jí)，可按需分配。采用專(zhuān)用的無(wú)碰撞全雙工光纖連接，已可以使以太網(wǎng)的傳輸距離大為擴(kuò)展，完全可以滿(mǎn)足接入網(wǎng)和城域網(wǎng)的應(yīng)用需要。千兆比因特網(wǎng)到家(GITH)將成為除電話(huà)、電視以外的第三種可進(jìn)入家庭的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。利用DWDM、光因特網(wǎng)技術(shù)和低成本千兆比以太網(wǎng)幀格式，可以提供從幾個(gè)兆比特到幾個(gè)比特每秒速率的信號(hào)，只需IP平臺(tái)，簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)。在企事業(yè)用戶(hù)中，將成為主導(dǎo)接入方式。第三種，基于光纖的接入技術(shù)；光纖接入的主要優(yōu)點(diǎn)是：降低維護(hù)費(fèi)用和故障率；配合本地網(wǎng)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，減少節(jié)點(diǎn)，擴(kuò)大覆蓋；充分利用光纖化所帶來(lái)的一系列好處；建設(shè)透明光網(wǎng)絡(luò)，迎接多媒體時(shí)代。由于光纖具有大容量、保密性好、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此在接入網(wǎng)中得到了普遍的應(yīng)用。

在該技術(shù)中主要用到寬帶PON技術(shù)，主要是利用無(wú)源光分支器的進(jìn)行安裝光纖接入網(wǎng)。

［1］寬帶接入技術(shù)及應(yīng)用[M].北京郵電大學(xué)出版社,2006.

［2］尹長(zhǎng)川,羅濤,樂(lè)光新.多載波寬帶無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)[M].北京郵電大學(xué)出版社,2004.

［3］周芳,胡先志.綜合寬帶接入技術(shù)[M].北京郵電大學(xué)出版社,2002.

［4］建和,嵐.ADSL寬帶接入技術(shù)及應(yīng)用[M].人民郵電出版社,2002.

［5］王勇,楊俊權(quán),陳寶仁,等.McWiLL無(wú)線(xiàn)寬帶接入系統(tǒng)測(cè)試及其在中低壓配電網(wǎng)通信中的應(yīng)用[J].數(shù)據(jù),2009,1:4.