WLAN無線接入系統(tǒng)

WLAN熱點覆蓋的主要建設方式主要有室內(nèi)獨立組網(wǎng)、分布系統(tǒng)合路方式建設等。針對具體的場景，可采用一種或多種建設方式，滿足覆蓋和容量的需求。

（1）室內(nèi)獨立組網(wǎng)

該方式是直接在室內(nèi)部署室內(nèi)單點布放型AP（100mW）提供WLAN無線覆蓋。適用于無室分系統(tǒng)且建筑物格局比較簡單、面積較小的熱點。

（2）分布系統(tǒng)合路方式

這種方式是WLAN和現(xiàn)有移動通信系統(tǒng)相結合的一種組網(wǎng)方式。在該方式下，采用室分合路型AP（500mW）將WLAN無線信號通過合路器耦合入原有的2G/TD室內(nèi)分布系統(tǒng)，WLAN/2G/TD系統(tǒng)共用天線和饋線，同時為用戶提供WLAN和移動網(wǎng)絡接入無線信號。適用于有室分系統(tǒng)或可以新建室分系統(tǒng)且建筑物格局復雜，面積較大的熱點，但本方式要求分布系統(tǒng)的天饋及各種器件支持2.4GHz頻段，否則需要對現(xiàn)有室內(nèi)分布系統(tǒng)進行改造。

（3）室外獨立組網(wǎng)

WLAN部署也可采用室外AP對室內(nèi)進行穿透覆蓋的方式，此時我們一般采用大功率AP（500mW），并應用高增益的定向天線指向覆蓋區(qū)域。適用于室外覆蓋場景，如運動場或建筑物內(nèi)較難施工的場景等。采用室外型覆蓋方式建設速度快，網(wǎng)絡維護簡單，投資少、見效快，但由于室外無線環(huán)境復雜，覆蓋效果較差，干擾不易控制。

（4）Mesh組網(wǎng)

WLAN作為無線寬帶接入建設時還可以采用無線網(wǎng)狀網(wǎng)的方式，即WLAN Mesh。WLAN Mesh技術相關的標準為802.11s，盡管該技術提出時間較早，但是廣泛應用主要是在2004-2005年。該技術的大量應用擴展了WLAN的覆蓋范圍，使得WLAN的覆蓋由熱點擴展到熱區(qū)，同時使網(wǎng)絡部署更加容易。

WLAN Mesh技術是由AP間的無線傳輸鏈路替代了傳統(tǒng)WLAN中AP接入有線LAN中的五類線纜，形成無線網(wǎng)狀網(wǎng)。該網(wǎng)絡技術的特點主要體現(xiàn)在AP間無線中繼鏈路的實現(xiàn)、路由選擇、網(wǎng)絡安全、移動性等方面。

無線網(wǎng)狀網(wǎng)是一種基于多跳路由、對等網(wǎng)絡技術的新型網(wǎng)絡結構。它具有移動寬帶的特性，可以動態(tài)地不斷擴展，網(wǎng)絡拓撲自動發(fā)現(xiàn)、自管理、自動修復，在組網(wǎng)方式、傳輸距離以及移動性上都有很大的改進。在系統(tǒng)構成上，無線網(wǎng)狀網(wǎng)采用無線網(wǎng)關 CAN（Community Area Network）的結構。無線網(wǎng)關負責移動性和安全性等方面的管理，CAN負責用戶的接入和數(shù)據(jù)向有線網(wǎng)絡的匯聚。無線中繼鏈路的實現(xiàn)、網(wǎng)絡結構的形成、路由選擇和網(wǎng)絡安全主要集中在CAN中。CAN由一組呈網(wǎng)狀分布的AP構成，各AP均采用級聯(lián)的方式通過無線中繼鏈路互聯(lián)，將無線“熱點”擴展為大面積的無線“熱區(qū)”。NAP（Net AP）是CAN中與有線網(wǎng)絡進行互聯(lián)的節(jié)點，它結合了IP路由功能（路由器或三層交換機）與無線AP的功能，位于NAP的無線AP成為AP NAP。CAN中可以有一個或多個NAP，所有的數(shù)據(jù)通過NAP匯聚到有線網(wǎng)絡中。

無線網(wǎng)狀網(wǎng)采用了Multi-Band、Multi-Radio的無線中繼方式，以802.11b/g提供用戶接入，以802.11a提供AP間的無線中繼。在網(wǎng)絡中，各AP可以自動完成無線中繼鏈路的搜索、判斷、建立和修復。即AP加電啟動后自動搜索相鄰AP，根據(jù)特定的算法判斷與相鄰AP間的802.11a無線鏈路質量，選擇其中最好的一個與其建立無線中繼鏈路，這條鏈路由于某種原因失效后，AP可以自動轉向其他相鄰AP并與其建立新的無線中繼鏈路。

在無線網(wǎng)狀網(wǎng)中，可能存在多條將用戶數(shù)據(jù)傳回有線網(wǎng)絡的路由，考慮到終端在網(wǎng)絡中的移動性和終端有限的傳輸距離的限制，用戶的回傳路由是可能隨時發(fā)生變化的。因此，如何選擇最優(yōu)或相對最優(yōu)的回傳路徑，如何對該路徑進行維持、拆除就顯得特別重要。選用的路由協(xié)議的效率將直接影響網(wǎng)絡的性能。當前業(yè)界和學術界主要有兩種做法：一種是沿用有線網(wǎng)絡中普遍采用的路由協(xié)議，例如OSPF、RIP等鏈路狀態(tài)、距離向量協(xié)議；另一種是開發(fā)無線專用的路由協(xié)議，主要可以分為兩類——表驅動（Table-drived）路由協(xié)議和按需（On-demand）路由協(xié)議。

無線網(wǎng)狀網(wǎng)中，AP之間的無線傳輸鏈路路由協(xié)議主要是OSPF協(xié)議。作為一種主要為有線網(wǎng)絡開發(fā)的協(xié)議，OSPF在無線網(wǎng)狀網(wǎng)規(guī)模不大的情況下，可以保證網(wǎng)絡的性能。從無線網(wǎng)狀網(wǎng)的特點看，充分考慮無線環(huán)境下的鏈路質量時變性、多條傳輸、動態(tài)拓撲等特點，開發(fā)無線網(wǎng)狀網(wǎng)專用的路由算法是必需的。

在國內(nèi)，WLAN市場應用開始于2000年，真正啟動是在2001年下半年。由于公眾運營市場和行業(yè)用戶WLAN應用需求增長，2002年成為國內(nèi)WLAN運營市場比較活躍的一年。中國電信的“天翼通”服務、中國聯(lián)通的“無線伴旅”和中國移動的“隨e行”業(yè)務在全國范圍內(nèi)開展，從此開始了WLAN在國內(nèi)的廣泛應用。

國內(nèi)運營商將WLAN目標客戶最初定位于高層商務人士，主要熱點集中在高檔賓館、酒店、會議、機場等高端商務人士經(jīng)常出入的場所，于是試探性建設網(wǎng)絡，初期由于熱點較少，難以形成規(guī)模效應，經(jīng)濟效益較差。隨著WLAN在國內(nèi)的發(fā)展，目標定位由原來的高端客戶流動場所改為高端客戶、集團客戶、學生客戶日常生活和工作的場所。WLAN的應用由傳統(tǒng)的無線寬帶接入拓展到無線寬帶、移動視頻監(jiān)控、圖像采集、區(qū)域安防、甚至語音通信等領域。應用的拓展和技術上的進步為其自身的發(fā)展注入了新的活力，2005年，WLAN的建設在國內(nèi)又重新活躍了起來。2010年開始三大基礎電信運營商又一次非常重視WLAN，定位為進入寬帶市場和建設無線城市的經(jīng)濟有效方式，是分流蜂窩網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流量、承載業(yè)務發(fā)展和支撐寬帶接入的有效手段，大規(guī)模的校園網(wǎng)和無線城市采用WLAN。

從我們以前設計傳統(tǒng)WLAN和后來設計WLAN Mesh的經(jīng)驗看：利用WLAN Mesh技術可以組成大面積熱區(qū)無線寬帶接入網(wǎng)絡，并且用戶可以在熱區(qū)內(nèi)不同AP之間平滑切換，WLAN Mesh從網(wǎng)絡部署、建設成本和通信質量多方面都優(yōu)于傳統(tǒng)WLAN和有線LAN。隨著一些新技術如OFDM、MIMO等的引入，WLAN Mesh的無線加寬帶特點更加突出。只要運營商選擇好的運營模式，WLAN Mesh在WLAN基本業(yè)務的基礎上會帶來WLAN的又一次新發(fā)展機遇。

WLAN是指以無線信道來替代傳統(tǒng)有線傳輸介質所構成的局域網(wǎng)絡，它是一種利用無線技術實現(xiàn)快速接入以太網(wǎng)的技術，根據(jù)產(chǎn)品性能以及傳播環(huán)境的不同可以覆蓋幾十米至幾百米的范圍。WLAN發(fā)展過程中出現(xiàn)了多種技術標準，最主要的標準是IEEE 802.11系列標準，目前正在使用的為IEEE 802.11a、802.11b、802.11g和802.11n等。美國無線局域網(wǎng)標準組織Wi-Fi（Wireless Fidelity）聯(lián)盟旨在發(fā)展802.11技術，在全球范圍內(nèi)推行WLAN產(chǎn)品的兼容認證。目前Wi-Fi聯(lián)盟會員數(shù)已達322家，其中有12家中國會員企業(yè)。

IEEE 802.11b標準采用相對簡單的直接序列擴頻（DSSS）技術，其空中接口速率理論上可以達到11Mbit/s，應用層速率可達到6Mbit/s。802.11b使用的2.4GHz ISM（Industrial Scientific Medical，國際電信聯(lián)盟定義此頻段主要開放給工業(yè)、科學、醫(yī)學機構使用，屬于無需授權許可頻段）頻段，易受外界電磁干擾。雖然802.11b 11Mbit/s的傳輸速率可以滿足大多數(shù)用戶的接入要求，但仍不能滿足用戶日益增長的帶寬需求。相比有線局域網(wǎng)，802.11b的速度瓶頸日益明顯，將逐步被后期的802.11n等標準取代。

IEEE 802.11a采用了傳輸速率較高的正交頻分復用（OFDM）技術，理論速率可高達54Mbit/s，應用層速率可達到20Mbit/s，但由于其工作在5GHz頻段，無線傳播特性較差，隨著距離的增加，其速率下降較快。另外，5GHz自由頻段應用較少，外界干擾相對較少。

IEEE 802.11g工作在2.4GHz頻段，采用兩種調制方式，包括802.11b 中采用的CCK（補碼鍵控）調制與802.11a 中采用的OFDM調制，既達到了在2.4GHz 頻段實現(xiàn)802.11a 相同水平的數(shù)據(jù)傳送能力，也確保了與現(xiàn)有大量802.11b產(chǎn)品的相互兼容，使原有的WLAN系統(tǒng)可以平滑地向高速WLAN過渡，延長了IEEE 802.11b產(chǎn)品的使用壽命，因而成為無線局域網(wǎng)中應用較多的標準。

IEEE 802.11n標準采用多輸入多輸出（MIMO）、正交頻分復用、信道捆綁、更短GI（Guard Interval，保護間隔）等多種新的關鍵技術，不但提高了無線傳輸質量，也使傳輸速率從54Mbit/s增加至600Mbit/s。802.11x規(guī)范的物理特性見表1。

表1 WLAN物理層標準及其主要特點

802.11標準工作組正在制定更高吞吐量的標準——802.11ac和802.11ad。802.11ac作為802.11n標準的延續(xù)，工作頻段被設計為6GHz頻率下以及支持MIMO技術，并在此基礎上技術改進與創(chuàng)新，以求達到1Gbit/s吞吐量的目標。802.11ad主要針對實現(xiàn)家庭內(nèi)部無線高清音視頻信號的傳輸，802.11ad將高頻60GHz頻譜定為工作頻段，并且通過對MIMO技術的支持，使單一信道吞吐量超過1Gbit/s。

IEEE 802.11i標準結合IEEE 802.1x中的用戶端口身份驗證和設備驗證，對無線局域網(wǎng)MAC層進行修改與整合，定義了嚴格的加密格式和鑒權機制，以改善無線局域網(wǎng)的安全性。

2003年，我國無線局域網(wǎng)國家標準WAPI（WLAN Authentication and Privacy Infrastructure）由工業(yè)和信息化部報送國家標準化管理委員會正式頒布。WAPI即無線局域網(wǎng)鑒別與保密基礎結構，是針對IEEE 802.11協(xié)議中安全問題提出的WLAN安全解決方案。WAPI安全機制是采用一種控制端口的認證體系，并采用國家密碼管理委員會辦公室批準的公鑰體制的橢圓曲線密碼算法和分組密碼算法，分別用于WLAN設備的數(shù)字證書、密鑰協(xié)商和傳輸數(shù)據(jù)的加解密，從而實現(xiàn)設備的身份鑒別、鏈路驗證、訪問控制和用戶信息在無線傳輸狀態(tài)下的加密保護。其特點如下：

· WAPI是屬于數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議標準；

· 采用基于公鑰密碼體系的證書機制，真正實現(xiàn)了移動終端（STA）與無線接入點（AP）間雙向鑒別；

· 支持Windows98/2000/XP、Linux等操作系統(tǒng)；

· 提供與現(xiàn)有計費技術兼容的服務，可實現(xiàn)按時計費、按流量計費、包月等多種計費方式。

WLAN規(guī)劃和設計中，各主要指標建議見表2。

表2 WLAN主要設計指標建議

注：

1*：該用戶數(shù)是在所有用戶均為802.11n制式前提下的結論，在802.11g、802.11n終端混合接入時，網(wǎng)絡容量相應下降。

2*：對于受傳輸帶寬等條件限制的熱點，可根據(jù)傳輸帶寬等確定下載速率要求；對于限速的熱點，可根據(jù)限速具體要求確定下載速率要求。

（1）WLAN和移動網(wǎng)絡更深層次的融合，包括WLAN網(wǎng)上移動業(yè)務的實現(xiàn)，基于移動IP技術的WLAN 和移動網(wǎng)絡間無縫漫游的實現(xiàn)等；

（2）無感知WLAN認證方式，如MAC認證、PEAP認證、SIM認證等；

（3）WAPI認證、安全機制以及與目前網(wǎng)絡的融合；

（4）IEEE 802.11n、802.11ac、802.11ad等技術標準；

（5）WLAN現(xiàn)網(wǎng)質量的提升；

（6）大覆蓋AP建設方案及性能保證；

（7）AP與AC之間接口標準化；

（8）AC云化技術；

（9）WLAN抗干擾技術。

WLAN over CATV(WOC)是利用現(xiàn)有的有線電視系統(tǒng)進行房間無線信號覆蓋，徹底解決了酒店傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡同頻干擾和信號穿墻變?nèi)醯碾y題。WOC利用有線電視系統(tǒng)傳輸802.11b/g無線網(wǎng)絡，1個AP可以覆蓋8個或更多的房間，能夠為酒店客房實現(xiàn)其他技術或方案達不到的優(yōu)質無線信號覆蓋，并且無線網(wǎng)絡連接可靠，實現(xiàn)高速上網(wǎng)。WOC系統(tǒng)已經(jīng)成功應用于多家五星級酒店，各大電信運營商也在研究采用。

WLAN over CATV

有線電視無線網(wǎng)

前言：

1) 酒店客房無線網(wǎng)的共同難題:

--無線AP集中安裝, 嚴重同頻干擾,網(wǎng)速下降

--門口衛(wèi)生間嚴重屏蔽,房間信號很弱

--無線連接跳來跳去,很不穩(wěn)定

根據(jù)投入使用的無線網(wǎng)絡實際使用經(jīng)驗看，所有酒店無線系統(tǒng)共同面對同頻干擾和信號弱的難題，方案只能是解決其中的一個難題。近來出現(xiàn)了“瘦AP”，許多廠商聲稱能解決系統(tǒng)自身干擾的問題， 美國Novarum公司于2007年11月發(fā)表了研究報告，市場上幾個采用不同技術的頂級品牌無線AP，包括Cisco,Aruba 和Meru, 在72臺筆記本電腦和15臺接入點的純數(shù)據(jù)測集中壓力測試下，都解決不了同頻干擾問題，無線網(wǎng)速很低, 總帶寬大概只有50M, 徹底打破了廣告中的美麗神話。

2) 傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡酒店客房覆蓋方法和遇到的實際問題

A、在走廊集中安裝大量無線AP，AP信號穿墻進入房間實現(xiàn)覆蓋，這是最常用的方式，缺點：

1、 自身干擾嚴重，速率低。由于AP數(shù)量多，導致系統(tǒng)自身干擾，特別是同頻干擾，中空結構酒店的干擾更加厲害。

2、 大部分房間內(nèi)信號低，而且很不均勻。由于酒店房間門口處是衛(wèi)生間，對信號的阻擋十分嚴重，裝修越豪華阻擋越嚴重，導致大部分房間內(nèi)信號只有2個格左右。

3、 有效輻射功率嚴重超過國家標準，對人體有害。

4、 中空結構的酒店在環(huán)廊區(qū)域使用時，無線網(wǎng)絡“跳來跳去”。

B、每房間安裝一個小功率AP，這是采用A的方案后發(fā)現(xiàn)不行提出的，雖然解決房間內(nèi)信號的問題，但是自身的干擾問題卻更加突出，使用無線網(wǎng)絡時總是“跳來跳去”，導致幾乎無法使用。

C 、室外安裝天線向室內(nèi)覆蓋的方法，雖然解決了系統(tǒng)自身的干擾問題，但是：

1、容易受外來AP的干擾

2、信號質量很差，房間內(nèi)只有靠近窗戶的位置才能使用，

（一）WOC工作原理

從傳輸角度看，WOC是一套802.11b/g無線網(wǎng)絡的天線延伸系統(tǒng)。AP集中安裝在走廊或設備間，在這里WLAN和CATV信號混合后一起輸入到現(xiàn)有的CATV線路, 利用CATV線路同軸電纜在全屏蔽無干擾下直接輸送到每一房間內(nèi)，最后通過WOC面板（分離器）將信號分開，實現(xiàn)房間內(nèi)優(yōu)質無干擾無線網(wǎng)絡覆蓋和電視功能，由于工作頻道不同， WLAN 和CATV信號互不干擾，其過程為：

1. 進入房間前，AP無線網(wǎng)橋2.4GHz信號和有線電視信號在走廊或設備間輸入到專用的合路分配器，由其產(chǎn)生混合的WLAN/CATV信號，

2. WLAN/CATV混合信號通過現(xiàn)有的有線電視線纜傳送到每一個有電視面板的房間

3. 進入房間后，混合信號通過專用的WOC電視面板進行信號分離。

4. 分離出的WLAN信號由面板的天線發(fā)射出去，電腦高速無線上網(wǎng)，同時CTAV信號傳輸?shù)诫娨暀C，可以收看電視節(jié)目。

CATV常用的線纜是SY(W)V-75-5同軸電纜，SY(W)V-75-5同軸電纜是專門為有線電視生產(chǎn)的，傳統(tǒng)觀點認為在傳輸2.4g的頻率衰減很大，最好不使用。根據(jù)實際測量，SY(W)V-75-5同軸電纜率衰一般是50db/100米左右。微波鏈路損耗計算公式：損耗（以dB為單位）=32.5 20log(頻率，GHz) 20log(距離，米) 傳輸線纜損耗。假設傳輸?shù)?0米處，通過計算，采用CATV線纜的傳輸損耗要比通過空氣傳輸少9db左右，如果再考慮墻壁對無線傳輸?shù)?5—25dB損耗，CATV線纜傳輸至少要比傳統(tǒng)的覆蓋方式減少了25db的損耗，足可以達到3格以上的信號強度，WOC就是基于這點提出的，成功項目的實地測試也同樣證明了這一點和WOC實用性。

（二）WLAN OVER CATV方案的技術優(yōu)勢

(1) 信號強:覆蓋均勻，沒有死角: 實現(xiàn)房間內(nèi)3-5格的無線信號

(2) 無同頻干擾 :AP安裝屏蔽，AP之間沒有同頻干擾；一個 AP信號分配到 8 個或16 個房間，加上 CATV 線纜的自然損耗，延伸到房間內(nèi)的無線信號不會過強 ,造成和其他 AP 的信號干擾。同時這些房間在同一AP有效的工作和管理下，彼此之間不會干擾。

(3) 工作穩(wěn)定 : 在同一房間內(nèi)不會收到好幾個AP信號 , 不會出現(xiàn)傳統(tǒng)覆蓋方式的 “ 時斷時續(xù) , 無線網(wǎng)絡跳來跳去 ” 現(xiàn)象。

(4) 覆蓋房間多：一個AP能覆蓋8個或更多的房間。

(5) 網(wǎng)絡速度高

(6) 無須WLAN現(xiàn)場勘測即可制定方案：只需要根據(jù)CATV圖紙，更換對應的分支/分配器

(7) 網(wǎng)絡管理有效容易

(8) 施工簡單 : 無須更改現(xiàn)有同軸電纜網(wǎng)結構，如東方君悅酒店 400 房間 11 天完工。

(9) 低輻射 : 功率只有傳統(tǒng)覆蓋方式的幾十分之一，符合國家相關規(guī)定，確保人身安全。

(10) 產(chǎn)品通過 << 國家廣播電視產(chǎn)品質量監(jiān)督檢驗中心 >> 認證：符合有線電視系統(tǒng)標準，可以安全合格使用，不會影響現(xiàn)有 CATV 系統(tǒng)運作。