WLAN典型建筑结构覆盖案例分析A筑物结构覆盖方案及成本分析草稿.docx

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WLAN典型建筑结构覆盖案例分析A筑物结构覆盖方案及成本分析草稿

WLAN典型建筑结构

覆盖案例分析

中国移动设计院

2011-11-15

1.概述

为了进一步规范WLAN建设方案，提高WLAN设计及工程的效率与质量，以及提升新建WLAN站点建设成本估算的准确度，在集团下发的《2011年无线局域网（WLAN）分场景覆盖建设方案汇编》的基础上，本文档以典型建筑物结构为出发点，将建筑物场景分为五类：

双排类建筑物，单排类建筑物，套房类建筑物，室内空旷类场景，室外空旷类场景，并对以上五类建筑物场景的不同建设方案的系统性能及成本进行分析与比较，并提出相关建设建议。

1.1典型建筑物结构

●类型1：

双排类建筑物

图1.1双排类建筑物类型示意图

双排类建筑物特指在走廊两边均有简单结构房间的建筑物类型，典型场景包括校园宿舍楼以及酒店等。

●类型2：

单排类建筑物

图1.2单排类建筑物类型示意图

单排类建筑物特指只在走廊单边有简单结构房间的建筑物类型，典型场景包括医院住院部以及酒店等。

●类型3：

套房类建筑物

图1.3套房类建筑物类型示意图

套房类建筑特指走廊边房屋内结构复杂，房间数量多，穿透损耗较大的建筑物类型，典型场景包括高档居民小区等。

●类型4：

室内空旷场景

图1.4室内空旷类场景示意图

室内空旷场景特指室内空间较大，并且隔断少，穿透损耗小的场景，典型场景包括候车室，候机楼，以及营业厅等等。

●类型5：

室外空旷场景

图1.5室外空旷类场景示意图

室外空旷场景特指室外空旷，无高层建筑物阻挡的场景，典型场景包括农村，公园以及广场等等。

1.2典型建设方案

根据集团下发文档，WLAN热点覆盖的主要建设方式主要有室内建设、室外建设等。

本文档共讨论4种建设方案，具体分类见下图。

图1.6WLAN典型建设方案分类

●方案1：

室内独立放装AP

室内独立放装AP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通过其自带天线实现WLAN覆盖。

●方案2：

室内放装AP+天馈系统

室内放装AP+天馈系统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。

●方案3：

室内分布系统合路

室内分布系统合路是将WLAN信号通过合路器与GSM/TD共室内分布系统，各系统信号共用天馈系统进行覆盖。

●方案4：

室外AP+室外天线

室外放装AP+室外天线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+室外天线，AP通过室外天线实现WLAN覆盖。

●方案5：

室外AP+室外天馈系统

室外分布系统合路是将WLAN信号通过合路器与GSM/TD共室外天馈系统，各系统信号共用天馈系统进行覆盖。

下面，本文档将对五种建筑物结构类型以及相应的建设方案进行详细分析。

室内/室外场景

建筑物结构

建设方案分析

室内

双排类建筑物

●室内独立放装AP

●室内独立放装AP+天线

●室内分布系统合路

单排类建筑物

套房类建筑物

室内空旷场景

室外

室外空旷场景

室外AP+室外天线

室外AP+室外天馈系统

●WLAN系统上下行链路计算

自由空间的损耗，根据自由空间电波损耗公式：

Lbs=32.4+20lgF（MHz）+20lgD（km）

式中，Lbs称为自由空间的路径传播损耗。

将WLAN的频率f取2.4GHz，则Lbs=100+20lgD（km）

距离

5m

10m

15m

20m

50m

LBS损耗（dB）

53.98

60.00

63.52

66.02

73.93

WLAN信号的穿建筑物的特性

频率

金属

墙

木/塑料板玻璃

玻璃

天花板管道

2400MHz

25dB

15-30dB

6dB

10dB

1.4～9dB

WLAN下行系统分析：

下面我们以大楼中任意一个AP为例，进行本方案中WLAN系统的链路预算，参见下图：

天线的的发射功率为20dBm，2.4G覆盖天线增益为3dBi，

则天线的输出功率为23dBm（已经考虑接头的损耗）

则WLAN信号损耗公式变为：

Lbs=100+20lgD（km）+建筑物特性损耗

例：

距每个天线口10m处（远处）所对应的最小场强为（此处结构损耗考虑有二道混凝土墙损耗30dB和天花板损耗5dB）：

P20m=23dBm－60.00dB－30dB－5dB

=-72.00dBm>-75dBm（根据中国移动无线局域网WLAN工程设计规范中2.4无线覆盖信号强度要求:

在设计目标覆盖区域内95%以上位置，WLAN覆盖接收信号强度应大于等于-75dBm。

）

根据以上估算，可以知道，距每个天线口10m处，考虑有三道混凝土墙损耗30dB和天花板损耗5dB后边缘场强为-72.00dBm，用户接收到的WLAN信号场强可以达到高速上网的需要。

2.双排类建筑物类型建设方案分析

2.1双排类建筑室内独立放装AP方式

方案描述：

室内放装AP采用自带天线时一般使用2.4GHz、5.8GHz或2.4GHz+5.8GHz双频室内型100mWAP。

容量需求较高的区域推荐使用802.11n标准的AP，提高网络容量。

此外，可通过开启5.8GHz频段对流量进行分流。

由于AP功率较小，WLAN覆盖范围也较小，覆盖范围受到建筑物内部设施、房间分隔的影响，实际应用中一般以不穿透墙或只穿透一两堵墙为宜，在不同楼层一般需要使用不同的AP进行覆盖。

在例如高校宿舍楼等高容量需求的情况下，应根据并发用户数需求，确定每台AP安装位置和覆盖区域。

设备一般安装在走廊，如条件允许，可将AP延伸至房间中。

尤其是对于房间信号穿透损耗较小（如采用木质门、有窗户等）的场景，在走廊安装AP+自带鞭状天线即可满足覆盖。

图2.1双排类建筑室内独立放装AP方案示意图

图表1双排类建筑室内独立放装AP预算

2.2双排类建筑室内放装AP+天馈系统方式

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）的建筑，可采用AP+定向板状天线方式。

如下图所示，每台AP采用二功分加馈线接2个定向板状天线，天线安装在所覆盖房间门对面墙壁。

每个天线覆盖2个房间。

如下图所示。

另外，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，也可采用AP+全向吸顶天线对其进行覆盖。

图2.2双排类建筑走廊直接布放AP+定向天线方案示意图

图表2双排类建筑室内放装AP+天馈系统（走廊）预算

2.3双排类建筑室内分布系统合路方式

对于已建GSM/TD室内分布系统的站点，WLAN可采用合路方式进行覆盖。

设备一般安装在宿舍楼每层机房、弱电井或走廊。

在建设时应充分考虑容量需求，合理选取合路点，避免2个AP合路到1个支路中。

图2.3双排类建筑室内分布系统合路方式示意图

图表3双排类合路预算

2.4双排类建筑各建设方案比较与成本分析

●双排类建筑各建设方案比较

双排类建筑WLAN

建设方案

适用场景

优点

缺点

双排类建筑

典型场景

室内独立放装AP

适用于用户需求量较大，覆盖区域信号质量要求高。

AP的部署位置比较灵活，网络容量较高

工程量较大，后期维护相对复杂

宿舍楼，客房

室内放装AP+天馈系统

适用于覆盖区域相对复杂，用户需求量有，但不大；覆盖区域信号质量要求高。

天线增益可以提高深度覆盖质量

工程量较大，后期维护相对复杂

酒店，写字楼，政府机关

室内分布系统合路

适用于已建设GSM/TD的室内分布系统，并且用户量较小的场景

GSM/TD/WLAN共用分布系统基础设施，综合建设投资较小，建设周期短

需要按GSM/TD/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；实现大容量覆盖难度较大

教学楼，医院住院部

●双排类建筑各建设成本分析

以上文所提示意图为例，各方案成本分析表如下：

双排类建筑WLAN

建设方案

采购主设备

无线总造价（元）

（无线主设备费）

单位面积造价（元/平方米

成本比较

室内独立放装AP（走廊）

9个室内直布AP

26321

29.25

1

室内独立放装AP（房间内）

11个室内直布AP

29135

32.37

1.11

室内放装AP+天馈系统

1.9个室内合路AP

2.9个二功分器

3.18面室内定向板状天线

32980

36.64

1.25

室内分布系统合路

1.2个室内合路AP

2.2个合路器

20043

22.27

0.76

注：

成本比较是以第一种建设方案成本为基数，另外三种建设方案成本与其成本相除，得到的相对值。

3.单排类建筑物类型建设方案分析

单排类建筑物WLAN建设方案与双排类建筑物类似，区别在于在单排类建筑室内独立放装AP+天线方式时，为防止室内信号外泄，建议采用室内定向板状天线。

具体方案描述如下。

3.1单排类建筑室内独立放装AP方式

方案描述：

室内放装AP采用自带天线时一般使用2.4GHz、5.8GHz或2.4GHz+5.8GHz双频室内型100mWAP。

容量需求较高的区域推荐使用802.11n标准的AP，提高网络容量。

此外，可通过开启5.8GHz频段对流量进行分流。

由于AP功率较小，WLAN覆盖范围也较小，覆盖范围受到建筑物内部设施、房间分隔的影响，实际应用中一般以不穿透墙或只穿透一两堵墙为宜，在不同楼层一般需要使用不同的AP进行覆盖。

在例如高校宿舍楼等高容量需求的情况下，应根据并发用户数需求，确定每台AP安装位置和覆盖区域。

设备一般安装在走廊，如条件允许，可将AP延伸至房间中。

尤其是对于房间信号穿透损耗较小（如采用木质门、有窗户等）的场景，在走廊安装AP+自带鞭状天线即可满足覆盖。

图3.1单排类建筑房间内独立放装AP方案示意图

图表4单排类建筑室内独立放装AP预算

3.2单排类建筑室内放装AP+天馈系统方式

单排类建建筑建议全部采用AP+定向板状天线方式。

如下图所示，每台AP采用三功分加馈线接3个定向板状天线，天线安装在所覆盖房间门对面墙壁。

每个天线覆盖2个房间。

如下图所示。

图3.2单排类建筑走廊直接布放AP+定向天线方案示意图

图表2单排类建筑室内放装AP+天馈系统预算

3.3单排类建筑室内分布系统合路方式

对于已建GSM/TD室内分布系统的站点，WLAN可采用合路方式进行覆盖。

设备一般安装在宿舍楼每层机房、弱电井或走廊；天线一般安装在走廊的顶部。

GSM/TD建设时应已考虑天线类型。

在建设时应充分考虑容量需求，合理选取合路点，避免2个AP合路到1个支路中。

图3.3单排类建筑室内分布系统合路方式示意图

图表3单排类建筑室内AP合路预算

3.4单排类建筑各建设方案比较与成本分析

●单排类建筑各建设方案比较

单排类建筑WLAN

建设方案

适用场景

优点

缺点

单排类建筑

典型场景

室内独立放装AP

适用于覆盖区域比较小，室内放装AP即可覆盖整个区域的场景

AP的部署位置比较灵活，网络容量较高

工程量较大，后期维护相对复杂

宿舍楼，酒店

室内放装AP+天馈系统

适用于覆盖区域比较小，但在房间内直接放装AP有困难，需在走廊放置AP的场景

天线增益可以提高深度覆盖质量

工程量较大，后期维护相对复杂

酒店，写字楼

室内分布系统合路

适用于已建设GSM/TD的室内分布系统，并且用户量较小的场景

GSM/TD/WLAN共用分布系统基础设施，综合建设投资较小，建设周期短

需要按GSM/TD/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；实现大容量覆盖难度较大

教学楼，医院住院部

●单排类建筑各建设成本分析

以上文所提示意图为例，各方案成本分析表如下：

单排类建筑WLAN

建设方案

采购主设备

无线总造价（元）

（无线主设备费）

单位面积造价（元/平方米

成本比较

室内独立放装AP（走廊）

1.9室内直布AP

26321

48.74

1

室内独立放装AP（房间内）

2.5室内直布AP

21588

39.98

0.82

室内放装AP+天馈系统

1.3个室内合路AP

2.9室内定向板状天线

3.3个三分路器

23262

43.08

0.88

室内分布系统合路

1.1个室内合路AP

2.1个合路器

19689

36.46

0.75

注：

成本比较是以第一种建设方案成本为基数，另外两种建设方案成本与其相除，得到的比较值。

4.套房类建筑物类型建设方案分析

套房类建筑物房屋内隔断较多，存在加大的穿透损耗，建议首先考虑采用AP直布入室内的方式。

如遇到困难，可采用AP+天线或者室分合路的方式。

4.1套房类建筑室内独立放装AP方式

方案描述：

室内放装AP采用自带天线时一般使用2.4GHz、5.8GHz或2.4GHz+5.8GHz双频室内型100mWAP。

容量需求较高的区域推荐使用802.11n标准的AP，提高网络容量。

此外，可通过开启5.8GHz频段对流量进行分流。

由于套房内隔断较多，建议采用房间内直布AP的方式进行覆盖。

如果AP无法放入房间内，不建议使用本方式布放。

图4.1套房类建筑房间内独立放装AP方案示意图

图表5套房类建筑室内独立放装AP预算

4.2套房类建筑室内放装AP+天馈系统

由于业主阻挠或者其他原因，导致AP不能在房屋内直布时，可采用AP+定向板状天线方式。

如下图所示，每台AP采用二功分加馈线接2个定向板状天线，天线安装在所覆盖房间门对面墙壁。

每个天线覆盖2个套房。

如下图所示。

由于套房内穿透损耗很大，不建议采用AP+全向吸顶天线对其进行覆盖。

图4.2套房类建筑走廊直接布放AP+定向天线方案示意图

图表2套房类建筑室内放装AP+天馈系统预算

4.3套房类建筑室内分布系统合路方式

对于已建GSM/TD室内分布系统的站点，WLAN可采用合路方式进行覆盖。

设备一般安装在宿舍楼每层机房、弱电井或走廊；天线一般安装在走廊的顶部。

图4.3套房类建筑室内分布系统合路方式示意图

图表3套房类建筑室内合路预算

4.4套房类建筑各建设方案比较与成本分析

●套房类建筑各建设方案比较

套房类建筑WLAN

建设方案

适用场景

优点

缺点

套房类建筑

典型场景

室内独立放装AP

适用于覆盖区域比较小，室内放装AP即可覆盖整个区域的场景

AP的部署位置比较灵活，网络容量较高

工程量较大，后期维护相对复杂

公寓楼、办公楼

室内放装AP+天馈系统

适用于覆盖区域比较小，但在房间内直接放装AP有困难，需在走廊放置AP的场景

天线增益可以提高深度覆盖质量

工程量较大，后期维护相对复杂

公寓楼、住宅楼

室内分布系统合路

适用于已建设GSM/TD的室内分布系统，并且用户量较小的场景

GSM/TD/WLAN共用分布系统基础设施，综合建设投资较小，建设周期短

需要按GSM/TD/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；实现大容量覆盖难度较大

住宅楼

●套房类建筑各建设成本分析

以上文所提示意图为例，各方案成本分析表如下：

套房类建筑WLAN

建设方案

采购主设备

无线总造价（元）

（无线主设备费）

单位面积造价（元/平方米）

成本比较

室内独立放装AP

1.8室内直布AP

25293

28.10

1

室内放装AP+天馈系统

1.4室内合路AP

2.4二功分器

3.8室内定向板状天线

23971

26.63

0.95

室内分布系统合路

1.4室内合路AP

2.4合路器

21613

24.01

0.85

注：

成本比较是以第一种建设方案成本为基数，另外两种建设方案成本与其相除，得到的比较值。

5.室内空旷场景建设方案分析

室内空旷场景一般结构简单，空间较为空旷，窗户较大，穿透损耗小，在建设WLAN时，应同时兼顾覆盖与容量。

室内空旷场景可根据用户数量分为两类：

●密集用户室内空旷场景：

如候车室，候机楼大厅，医院输液部等等，此类场景潜在用户密度大，用户总数高，潜在并发用户数多，在直布AP时建议加大AP直布密度。

●稀疏用户室内空旷场景：

如营业厅，开放式咖啡馆等等，此类场景用户密度小，用户总数低，潜在并发用户数少，在直布AP时可适当降低AP直布密度。

●综合上述的场景分析，在建设方式的选择上，当是密集用户型室内空旷场景时，应当选用室内独立放装AP方式；当是稀疏用户室内空旷场景时，当选择与原有室分系统合路的方式进行覆盖。

室内放装AP+天馈系统方式不适合室内空旷场景。

●室内空旷场景频率规划：

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。

5.8GHz的5个频点互不重叠，可在同一覆盖区域内使用。

WLAN频率规划需综合考虑建筑结构、穿透损耗以及布线系统等具体情况进行。

室分合路方式原则上只能采用2.4GHz频段；室内放装和室外布放方式优先采用2.4GHz频段，若无法避免2.4GHz频段同频干扰，或为增加系统容量，可引入5.8GHz频段。

图5.1：

同一楼层覆盖区域内使用7个AP示意图

图5.2：

同一楼层覆盖区域内使用3个AP示意图

对于802.11n频率使用，应遵循以下原则：

Ø2.4GHz频段选择

2.4GHz频段存在较多干扰，如有其它运营商的网络、业主自建网络等，建议采用20M带宽进行组网和规划，选择1、6、11三个互不重叠的信道。

在允许独立运营商布网、干扰较少，且AP数量较少，只需要使用1~2个频点规划组网，可以采用40MHZ或一个20M、一个40M频段组网。

Ø5.8GHz频段选择

5.8GHz频段相对干扰较少，建议采用两个40M、一个20M组网方案（与2.4Ghz三个频点对应）及五个20M频段组网（AP部署密集情况）。

建议干扰AP较少或仅允许独立运营商布网时，采用一个或两个40M组网方案。

如果AP数量过多，建议通过AP的位置的合理选择和天线方向的朝向，减小相互干挠

5.1室内空旷场景室内独立放装AP方式

方案描述：

室内空旷区域在室内放装AP采用自带天线时一般使用2.4GHz、5.8GHz或2.4GHz+5.8GHz双频室内型100mWAP。

容量需求较高的区域推荐使用802.11n标准的AP，提高网络容量。

此外，可通过开启5.8GHz频段对流量进行分流。

图5.1室内空旷场景建筑房间内独立放装AP方案示意图

图表6室内空旷类建筑室内独立放装AP预算

5.2室内空旷场景建筑室内分布系统合路方式

对于已建GSM/TD室内分布系统的站点，WLAN可采用合路方式进行覆盖。

设备一般安装在弱电井；天线一般安装在室内空旷场景的顶部。

GSM/TD建设时应已考虑天线类型：

对于空旷区域面积较小的场景，可采用全向吸顶天线；对于空旷区域面积较大的场景，可采用定向板状天线。

在建设时应充分考虑容量需求，合理选取合路点，避免2个AP合路到1个支路中。

图5.2室内空旷场景建筑室内分布系统合路方式示意图

图表2室内空旷类建筑室内合路预算

5.3室内空旷场景建筑各建设方案比较与成本分析

●室内空旷场景建筑各建设方案比较

室内空旷场景建筑WLAN

建设方案

适用场景

优点

缺点

室内空旷场景建筑

典型场景

室内独立放装AP

适用于覆盖区域用户较密集，并发用户数大的场景

AP的部署位置比较灵活，网络容量较高

工程量较大，后期维护相对复杂

图书馆、候车厅、候机厅、大型会议室

室内分布系统合路

适用于已建设GSM/TD的室内分布系统，并且用户量较小的场景

GSM/TD/WLAN共用分布系统基础设施，综合建设投资较小，建设周期短

需要按GSM/TD/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；实现大容量覆盖难度较大

会展中心

●室内空旷场景建筑各建设成本分析

以上文所提示意图为例，各方案成本分析表如下：

室内空旷场景建筑WLAN

建设方案

采购主设备

无线总造价（元）

（无线主设备费）

单位面积造价（元/平方米）

成本比较

室内独立放装AP

1.3内直布AP

19396

9.24

1

室内分布系统合路

1.1个室内合路AP

2.1个合路器

19689

9.38

1.02

注：

成本比较是以第一种建设方案成本为基数，另外两种建设方案成本与其相除，得到的比较值。

6.室外空旷场景建设方案分析

室外独立放装为室外500mW大功率AP＋增益天线或智能天线，AP或天线可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，向下覆盖目标区域或室内。

一般每AP覆盖半径在600米左右。

6.1室外空旷场景室外独立放装AP+室外天线方式

方案描述：

AP＋增益天线功耗小于25W，支持POE+供电；智能天线AP功耗相对较高，一般不能够使用标准POE供电，需要电源直接供电或非标准POE供电模块供电。

AP＋增益天线多数为松耦合设计：

即AP与天线独立设计，需考虑两部分设备的安装，其中AP的尺寸、体积，各厂家差异不大。

智能天线AP的部分产品采用AP与天线的一体化设计，部分采用分体设计；智能天线AP的尺寸、体积，各厂家差异较大。

在实际工程建设中可根据需求选择。

在容量需求较高的室外空旷区域可采用802.11n设备组网，采用802.11n制式的AP＋增益天线时建议选用MIMO天线进行覆盖；安装时注意AP输出口与天线输入口的极化方向要求保持一致。

可通过使用干扰较少的5.8GHz频段提高网络容量；使用5.8GHz频段时，建议AP与天线距离较近，减少馈线损耗。

另外，对于非视距或者用户家信号较弱区域，可在用户侧增加CPE接收装置，增强覆盖效果。

图6.1室外空旷区域室外AP+天线示意图

下面我列一个实例来进行覆盖说明

下图是南后街WLAN基站侧覆盖的规划图，在原有基站上加装AP和室外定向天线对南后街进行局部覆盖。

图表2室外空旷类建筑室外直布AP预算

6.2室外空旷场景室外合路方式

由于此类模式产品集团尚未明确，建议暂不采用此种建设方式。

6.3室外空旷场景各建设方案比较与成本分析

室外空旷场景建筑WLAN

建设方案

适用场景

优点

缺点

室内空旷场景建筑

典型场景

室外独立放装AP+天线

适用于室外区域空旷，并发用户数小的场景

AP的部署位置比较灵活，覆盖范围较大

系统容量较小，通过室外覆盖室内时，室内深度覆盖难度大

旅游景点，农村，乡镇

室外空旷场景建筑WLAN

建设方案

采购主设备

无线总造价（元）

（无线主设备费）

室外独立放装AP+天线

1.12个室外大功率AP

2.12面增益天线

51288

7.总结

根据以上方案分析，各种场景的建议建设方式如下表所示：

（其中“√”为第一建