WIFI覆盖

一、 WIFI 概述
       WIFI的全称是Wireless Fidelity，又叫802.11b标准，是IEEE定义的一个无线网络通信的工业标准。该技术使用的是2.4GHz附近的频段，该频段目前尚属没用许可的无线频段。其主要特性为：速度快，可靠性高，组网的成本较低。      WIFI作为蜂窝移动通信的补充， WiFi和3G应用的互补体现为两种网络技术在移动通信技术发展中将实现局部的融合，各自发挥优势、扬长避短，互补趋势集中体现在以下几个方面：
1.语音和Vo WIFI   相对于满足大话务量、多用户数的3G技术，基于IP技术的WIFI网络更适合开展广播式的语音业务（PTT、多方会议、长途通话、广告发布等）。  
2.广域覆盖和区域覆盖下的数据业务   相对于3G技术覆盖范围大、快速移动时仍能保持144kbit的数据速率的特点，WIFI技术在特定区域内满足用户高速数据传输的需求具有绝对优势。
3.无线信道资源的利用   4G分配的频率资源是有限的，而数据业务对信道的占用率极高，影响其同时接入的语音用户数量。如果规划特定区域（比如商业中心人群密集区）内把数据业务转移到WiFi/WiMAX的公共数据通道无疑将大大提高4G无线网络资源利用率。

二、AP设备分类及组网方式
       无线接入点(AP，Access Point)也称无线网桥、无线网关，称为“瘦”AP。此无线设备的传输机制相当于有线网络中的集线器，在无线局域网中不停地接收和传送数据;任何一台装有无线网卡的PC均可通过AP来分享有线局域网络甚至广域网络的资源。理论上，当网络中增加一个无线AP之后，即可成倍地扩展网络覆盖直径;还可使网络中容纳更多的网络设备。每个无线AP基本上都拥有一个以太网接口，用于实现无线与有线的连接。AP只保留物理链路层和MAC功能，提供可靠、高性能的射频管理，包括802.11协议的无线连接；集中控制器AC集中所有的上层功能，包括安全、控制和管理等功能。
   “胖”AP，称之为无线路由器。无线路由器与纯AP不同，除无线接入功能外，一般具备WAN、LAN两个接口，多支持DHCP服务器、DNS和MAC地址克隆，以及VPN接入、防火墙等安全功能。“胖”AP的特点是配臵灵活、安装简单、性价比高，但AP之间相互独立，无法适合用户密度高、多个AP连续覆盖等环境复杂的场所。
      1、WIFI设备实现方式分类
           从WIFI设备的实现方式来看，WIFI设备可分为三类：桥接型WIFI设备、路由型WIFI设备、集中控制型WIFI设备。
      2、WIFI设备应用环境分类
           从WIFI设备的应用环境来看，WIFI设备可分为室内型WIFI设备和室外型WIFI设备，依据应用方式和发射功率又可将这室内型和室外型WIFI设备进一步作如下细分： 
           1）、室内型WIFI设备可细分为：
                   ●基于“胖”AP的室内放装型：用于没有室内分布式系统的楼内WIFI覆盖，或者只需要对楼内局部进行覆盖的场合，如某些酒店只需对大堂或会议厅覆盖；
                   ●基于“胖”AP的室内分布型：借助室内分布式系统，实现对室内部分区域覆盖； 
                   ●基于“瘦”AP的室内放装型(需要AC配合工作)：当放装型AP数目较多时，为了很好地管理和控制AP，满足用户室内漫游切换需要，特别是WIFI用户集中的场景，选择瘦AP部署，配合AC组成一个大的WIFI接入子网； 
                   ●基于“瘦”AP的室内分布型(需要AC配合工作)：当楼层数目很多，需要部署很多室内分布型AP的情况下，为了很好地管理和控制AP，选择瘦AP，配合AC组成一个大的WIFI接入子网。
            2）、室外型WIFI设备可细分为：
                   ●基于“胖”AP的普通室外型：当需要对室外局部区域进行覆盖，且安装点具备丰富的有线资源条件时，选用这种类型；
                   ●基于“胖”AP的回传室外型：当需要对室外进行小规模的多点覆盖，且部分安装点不具备资源情况下，选用无线回传方式传输时，选用此类型；
                   ●基于“瘦”AP的普通室外型：当在室外较大区域内进行覆盖，需要多个AP部署时，选用此类型；
                   ●基于“瘦”AP的回传室外型：当在室外采用“瘦”AP覆盖时，在局部区域有线资源缺乏，需要采用无线回传方式时，选用此类型。
                   ●室外WIFI Mesh设备：当室外进行大规模连续的热区覆盖，且覆盖区域有线资源严重缺乏，选择此类型。  
       3、应用模式 
            从WIFI设备的演进及设备的分类可知，由于WIFI应用的不断拓展，使得WIFI设备从单一的设备形态发展到多种设备形态，促进了WIFI技术不断向前发展。如对于写字楼，刚开始时只需对重要区域进行覆盖，所需的AP数量较少，此时采用“胖”AP设备；经过一段时间使  用后，大家对WIFI的依赖和需求都增加了，需要对楼内进行全覆盖，此时需要部署大量的AP，此时选择“瘦”AP架构，可以简化网络的管理和控制，提高网络的服务质量和安全；在WIFI业务应用从室内延伸到室外公共场所时，如休闲广场，需要应用室外型AP设备，在一些室外区域有线资源匮乏，或工程建设环境临时性需要宽带接入，敷设有线资源成本高和难度大情况下，就需使用具有室外回传功能的AP或Mesh AP。   
            另外，对于不同形态的WIFI设备，很难断定哪种设备形态最优，这需要视具体的应用环境来选用恰当的WIFI设备类型。如体育场馆或会展中心，由于在有限的室内区域，人流集中，WIFI业务需求量较大，此时应选择集中控制型AC+AP架构，并降低各AP的发射功率，以减少每个AP的覆盖面积，使每个AP接入的用户数控制在一定的范围内，以确保每个用户都能得到一定的带宽；“瘦”AP之间的协同工作，保证了用户终端在漫游切换过程业务不中断，保证用户良好的业务体验。在小型的咖啡吧，或会议室，只需一二个AP覆盖时，可以选用“胖”AP部署，最好选用“胖”、“瘦”可转换的AP设备，当这些热点需要扩大成热区覆盖时，就可以自然地采用“瘦”AP部署，确保这些“胖”AP也能满足将来“瘦”AP建设的需要。 
           总体而言，集中控制型AC+AP架构，其最大的优点在于管理简单化，WIFI设备的网管平台只需管理集中控制器AC，就可间接地管理到轻量级AP，这大大减轻后台(如网管平台)的压力。当使用基于WAPI技术的WIFI网络安全策略，当数字证书安装在“胖”AP上，由于“胖”AP数量众多，所发起的众多的认证报文Session数会对认证服务器产生很大压力；而采用“瘦”AP时，数字证书安装在AC上，由于AC数量较少，因此AC发起的认证报文Session数大大少于“胖”AP发起的认证报文Session数，因此大大减轻WAPI认证服务器的压力；同时，“胖”AP是部署在公共场所，一般用户都有可能接触到AP设备，而AC设备是部署在机房，一般用户不可能接触到AC设备，AC作为统一的认证点，将安全的管理和控制集中，因此安装在AC上的设备证书比安装在“胖”AP设备上的数字证书更安全。

三、WIFI覆盖区域划分 
根据覆盖区域的面积大小、用途、容量需求等，我们将覆盖区域划分类型如下： 
    1）、多楼层多间隔室内区域（A类）：
            酒店/宾馆、写字楼、办公楼、医院、 高校教学楼、图书馆等。
    2）、大范围室内开阔区域（B类）：
             机场候机厅、火车站候车厅、会展中心展览区、各类卖场、室内体育馆、大型记者招待室等。    
    3）、小范围室内覆盖（D类）：
             咖啡厅、茶室等休闲场所、西餐厅/快餐连锁店、联通/银行营业厅、汽车4S店、小型酒店会议室、小型商业楼宇会议室等。 
    4）、住宅小区（C类）：
             普通住宅楼、大型住宅小区、超大型小区 
    5）、室外区域（E类）：
             室外休闲广场、步行街、室外体育馆、校园、工 业园区等。 根据目前网络建设情况，我们要从已建站点和新建站点的投资、改造难易程度、物业协调情况、功率需求等情况去分析具体的改造方案。 
      1、小范围室内覆盖（D类）和大范围室内开阔区域（B类）：
           首先,我们可以采用共用GSM、WCDMA分布系统覆盖方案。依据建网类型可以分为：新建室内分布系统及现有系统改造。 其次，如果现网的GSM、WCMDA信号较好则采用独立AP布点覆盖方案。 
      2、多楼层多间隔室内区域（A类）：    
           采用共用原GSM、WCDMA分布系统覆盖和交叉布点覆盖两种方案。如果个别楼层容量需求较大，则可增加独立AP覆盖。
      3、住宅小区（C类 ）：
           此类楼宇一般为高档住宅小区，线缆布放、天线安装、光缆路由都比较难实施，物业协调比较困难。 针对已建GSM和WCDMA分布系统的此类站点，我们可以采用共用原GSM、WCDMA分布系统覆盖和交叉布点覆盖两种方案。 如果原分布系统在方案设计时已经考虑功率预留，则可以忽略合路器的插损对原系统天线功率衰减的影响，同时根据容量需求和频点规划合理分配AP数量，根据需要选择滤波合路器的类型。此类楼宇的GSM和WCDMA网一般只覆盖了电梯和地下室，改造即使合路了AP，也不能满足住户室内的信号需求。因此需考虑通过大功率室外型AP+室外天线来覆盖住户室内信号。如住户需要，可以考虑采用独立AP入户覆盖。
      4、室外区域（ E 类 ）：
          此类站点建网灵活，但是物业协调比较困难，投资方面主要体现在物业协调方面。 针对此类站点的特殊性，我们一般采用独立室外型AP布点覆盖方案。根据容量需求，可以多个AP并用布点覆盖。因为室外型AP的有效覆盖距离约为100-300米，如果目标覆盖区域面积较大，则需增加AP覆盖点位。 
 

四、WIFI覆盖方案介绍 
       （一）、室外AP覆盖 室外AP覆盖往往采用大功率AP和高增益天线，室外型AP由外向里发送信号，阻隔较少，高功率穿透力强。其应用场景主要是室外、没有室内覆盖的区域或小型楼宇，主要针对C类进行覆盖。对于D类和E类可以采用室内AP覆盖结合室外AP覆盖的方式予以解决，具体解决方案将在室内AP覆盖方式中阐述。
         该方式存在以下需要注意的问题。   
         (1)室外WIFI信号和室内WIFI信号之间存在干扰，该方案需要对室内网络部署具有很强的控制能力，因此不适合提供家庭接入覆盖;  
         (2)由于室内需要共享接入到室外WIFI接入设备，该方案需要考虑到信号覆盖和接入需求之间的关系;  
         (3)WIFI为共享带宽，无法保障单个用户的带宽;  
         (4)AP的连接可采用有线中继、5.8GHzWIFI网桥或MESH网络; 
         (5)采用室外覆盖方式建设时，应积极考虑共用GSM基站资源。WIFI可共用的基站资源为机房、电源、传输、抱杆和铁塔等基础设施，暂不考虑共用GSM基站天馈线系统。 如果是对高层楼宇进行室外AP覆盖，大中城市商务区热点楼层高度一般在20层以上。根据经验，一套室外AP设备配合定向天线，可以覆盖约7层高的楼。由于楼层较高，天线的垂直覆盖角度达不到要求，由于入射角度大，信号只有进行多次反射才能到达，因此会变得很弱。为了减小入射角度，那么就需要高楼附近能提供能使天线入射角度变小的楼房.  
       （二）、室内AP覆盖
                现重点分析如何将WIFI引入室内分布系统或小区分布系统，根据不同的建网方式提出引入后存在的问题及相关的建议。 
                1、共用GSM、WCDMA分布系统覆盖方案
                     对于WIFI/GSM/DCS/WCDMA三网合一的室内覆盖解决方案比传统的WIFI单独解决方案要具有更大的优势。其覆盖率高，成本低，建设周期短，无须再安装更多设备。因此通常建议采用该方式进行WIFI室内无线覆盖。 多网系统中合路器的使用势必要考虑其隔离度指标、组网方式及对系统功率的损耗。  
          依据室内分布系统建设情况WIFI建设有以下几种思路： 
          1）、新建室内分布系统
                   新建工程方案设计规范中必须要求对WIRI进行规划，对合路器的损耗及满足所有网络边缘场强的要求提供研判。对于存在需求的室分站点，需对WIFI系统组网、系统容量及天线出口功率进行设计，建议采用二级合路方式进行设计。
                   建设思路分为三个阶段：
                   ①合理地将WIFI融入多网方案的设计中并确保可实施性及具备良好的覆盖效果，做好WIFI接口预留但并不施工；
                   ②多网系统施工阶段安装WIFI设备只覆盖大厅及电梯厅等公共区域；
                   ③完全依据方案设计对新建楼宇进行WIFI全覆盖。    
                  利用新建分布系统承载WIFI业务时，对室内分布的设计要求及硬件要求如下：
                   a) 容量预测
                   b) 频点规划
                   c) 天线出口功率满足覆盖要求
                   d) 多网合路方式
                   e) AP安装位臵
                   f) AP切换问题 
                   g) 所有硬件需支持WIFI2.4频段    
             建网初期可根据楼宇的性质及重要性进行组网。WIFI全覆盖预计投资将增加30%，但避免了二次进场施工。
            2）、已建室内分布系统
                     将WIFI合路进现有室分系统不仅可以节约投资，而且利用现有传输等资源大大缩短了建网周期，是一种比较理想的建设思路。但由于大多数站点前期未做WIFI系统进行规划，改造难度显而易见。对原有室内覆盖系统进行改造，需要注意无线频率、馈线损耗、源器件频段、发射功率、接收灵敏度等问题，改造室内分布系统时应考虑同时满足GSM/DCS/4G/WIFI共用室内分布系统需求;  
                 改造系统设计及硬件要求 ：
                     a) 确定原有室内分布系统规模，估算出每个接入节点之间的馈线、分   配损耗；
                     b) 了解原有功分器、耦合器的工作频段，保证其在WIFI频段的可用  性。若器件的工作频段不包括WIFI2.4G频段，则需要更换；
                     c) 了解原有终端天线的工作频段，保证其在WIFI频段的可用性，原 则上天线在WIFI频段的VSWR不能大于1.5，超过该指标时，建议 更换；
                     d) WIFI系统接入时，必须使用滤波合路器，使原有和新接入系统损耗 最小，根据需要选择滤波合路器的类型，GSM/DCS/WCDMA/WIFI为一级合路器，GSM/DCS/WCDMA和GSM&DCS&WCDMA/WIFI组合成二级合路器，只要滤波合路器指标合适，GSM/DCS/WCDMA与WIFI之间的干扰可以有效控制；
                     e) 原有室内分布系统的天线分布位臵大多数没有考虑WIFI的覆盖能 力、范围要求，因此对于不符合WIFI覆盖要求的天线应当适当移动或通过改变功率分配器适当增加终端天线，这样对原有覆盖影响很小，但可以有效改善WIFI信号覆盖。
                     f) 由于AP接入点到达终端天线的功率损耗较大，要求AP有较高的发 射功率（如25-27dBm），较高的接收灵敏度（如-91dBm）;
                     g) AP需要支持远端管理功能；
                     h) AP需要支持远端供电功能。  
                 相关问题及解决方法归纳如下：
                     ①不建议增加一套单独的WIFI系统进行覆盖，除非此站点电缆及器件不支持2.4G频段或存在覆盖严重不足等情况。
                     ②对于具备条件接入WIRI系统的站点，首先要进行合理的方案设计，提出可行性的改造方案，选择合路点和合路方式，并考虑WIFI和GSM/DCS/4G信号覆盖之间的差异，合理规划天线点的位臵，如有必要适当增加天线，从而满足WIFI的覆盖要求。
                     ③原有室内分布中已安装GSM/CDMA/DCS/4G合路器，引入WIFI后如果采用二级合路的方式，需增加GSM&DMA&DCS&4G/WIFI双频合路器。如果原分布系统在方案设计时已经考虑功率预留，则可以忽略合路器的插损对原系统天线功率衰减的影响，因此我们只需AP、合路器、施工费、二次进场的物业协调费用等投资。但如果考虑功率预留，将导致原有系统功率降低，造成其覆盖范围缩小。对于原室分系统无有源设备的站点，需增加干放设备以满足覆盖要求；原室分系统本身接入了有源设备的站点，需更换功率更大的设备或增加干放/直放站设备以满足覆盖要求。这样就造成了WIFI系统改造的同时需增加其它网络的有源设备的增加，同时也增加了相应的工作量。
                     ④也可以考虑将原有室内分布中已安装GSM/CDMA/DCS/4G合路器拆除，采用一级合路的方式，对于单个AP可覆盖的区域前加装GSM/DMA/DCS/4G/WIFI四频合路器，使整个系统功率的衰减量保持不变，被拆除的合路器作为备品备件用于其它项目。
                     ⑤改造站点器件及电缆使用量及工作量较少，考虑到因传输资源不足需重新布放、二次进场物业协调、存在较多利旧施工及拆除施工等方面的因素，需考虑是否依据新建室内分布定额核算工作量。
                     ⑥适用范围：进行中大规模的室内覆盖，系统结构较复杂。主要用于中等面积的盲区覆盖或者重要的公共场所，满足A类、B类、D类部分区域的覆盖，适合含有较高容量要求的网络。 
 
             2、独立AP布点覆盖方案
                  对于中小型规模室内覆盖、小面积盲点覆盖或重要的公共场所的覆盖及容量要求，由独立AP布点覆盖。 一般来说，普通办公环境，要求中等密度连续覆盖时，或者用户只对若干个单个房间实现热点覆盖的情况下，AP的规划较为简单。比如酒店的公共休息区、小酒吧、咖啡厅、西餐厅等区域，通常面积都不大（小于100平方米），每个场所所放一个AP即可满足覆盖要求。对于大面积区域或者稍复杂的应用环境，且用户对传输速率和信号质量要求较高时，建设WIFI时需要对AP的架设位臵、AP采用频点、AP隔离距离等进行专门的规划。此类区域的WIFI规划，首先，需要综合考虑覆盖和容量两方面的因素，在了解用户覆盖范围和覆盖密度需求的基础上，确定该网络所需AP数量及其摆放位臵；然后，再根据各AP的摆放位臵，参考一定原则来确定各AP 应设定占用的频点。 从覆盖角度而言，需考虑现场的无线传播环境、空间面积、平面分布、建筑材料等来确定单个AP在该空间内可能的覆盖范围和效果。 从容量角度而言，要收集预计该区域内客户端可能的用户数量与密度，应注意用户对数据速率的要求、同时联机数量等种种因素，这些因素都会影响到联机的质量和速率，故依实际环境的不同，规划方案也会有较大差异。 
 
             3、交叉补点覆盖方案
                  进行中大型规模的室内覆盖，系统结构设计较复杂，工程改造量相对较小，采用WIFI信号源接入室内分布系统，辅以独立AP布点覆盖少数盲点，最终达到无缝覆盖的良好效果。既可满足公共场所开阔地带，如楼宇大厅、电梯厅、机场的覆盖要求，又可兼顾如写字楼、政府部门办公楼、宾馆、酒店、会议中心等存在中度容量需求。 AP信号源接入分布系统，设计要求及硬件改造要求与共GSM、WCDMA分布式系统覆盖方案基本相同。当原有GSM室内系统的天线分布位臵不满足WIFI的覆盖能力、范围要求时，可不考虑对天线做移动或通过改变功率分配器增加终端天线，而是采用独立AP规划方法，对少量热点进行覆盖补盲。 此方案具有规划较灵活的特点，设计前者先预评估工程改造量和覆盖将达效果，综合考虑下，制定出较理想的工程方案。