無線覆蓋網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃布署綜述
by yihome
無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃布署綜述:
據(jù)Gartner報告,現(xiàn)在美國已經(jīng)有420萬的WLAN用戶, 到2007年這一數(shù)目將達到3100萬, 但部署一個能保證性能的WLAN并非易事
規(guī)劃WLAN的關(guān)鍵是規(guī)劃接入點,需要有足夠的蜂窩重疊覆蓋以供漫游,并需要足夠的帶寬以供應(yīng)用。如果無線接入點不足,最后可能導(dǎo)致
吞吐量出現(xiàn)問題,同時也會使覆蓋區(qū)域零星散落,對用戶的漫游和工作地點造成一定的限制。
考慮移動性需求
在做接入點規(guī)劃時需要考慮用戶的移動性需求。一種用戶在整個覆蓋區(qū)域內(nèi)移動時需要一直與 WLAN 相連接,就像醫(yī)生外出時需要查看病
人記錄。另一種用戶只需要不時接入WLAN,比如高級管理人員在不同大樓會議間歇時需要不時查看電子郵件。第一種需求需要跨越WLAN的無縫
漫游,此WLAN需要大接入點密度。而第二種需求屬于間斷性的無線連接,接入點密度可以相對小一些。
計算吞吐量
在布署WLAN之前需要考慮WLAN最常使用的是哪種通信:是電子郵件和 Web通信、或是對速度要求很高的ERP(企業(yè)資源規(guī)劃)、還是CAD(
計算機輔助設(shè)計)應(yīng)用程序。是需要速度為54Mbps的802.11a和802.11g,還是只需要速度為11Mbps的802.11b就足夠。不管使用哪一種通信,當(dāng)
用戶與接入點的距離過遠時,網(wǎng)絡(luò)速度都會顯著下降,所以安裝足夠的接入點不僅僅是為了支持所有的用戶,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確對應(yīng)于它的實際速度。與交換式以太網(wǎng)不同,WLAN是一種共享介質(zhì),它更像是老式以太網(wǎng)的集線器模型,將
可用的吞吐量分割為若干份而不是為每個接入設(shè)備提供專線速度。這一限制(通過電波傳輸數(shù)據(jù)時還會有50%的損耗)對無線網(wǎng)絡(luò)的吞吐量規(guī)劃
而言是一個很大的問題,計算接入點數(shù)目時最好多預(yù)留一些空間。僅僅根據(jù)用戶數(shù)目及其最小帶寬需求來計算接入點數(shù)目是極其冒險的,盡管
它可以在一段時間內(nèi)滿足對容量的需求。還要記住的是,即使802.11b現(xiàn)在已經(jīng)吸引了所有人的注意,但802.11a將很快成為高性能WLAN標(biāo)準的
選擇,所以基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)從現(xiàn)在開始支持它,或者至少在不久的將來可以升級至 802.11a。
防止干擾
干擾對于某些機構(gòu)可能會是個問題。盡管追蹤入侵微電波、無繩電話和藍牙設(shè)備并非難事,但更常遇到的是來自網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部其它接入點甚至
是網(wǎng)絡(luò)外部的干擾。例如,802.11b和802.11g在2.4GHz頻帶內(nèi)提供三個相同的非重疊信道,這使得規(guī)劃密集部署或在相鄰WLAN的干擾下工作變
得十分困難。
理想的情況是,2.4GHz環(huán)境中的信道1、6和11永遠不會與同一信道相鄰,這樣它們就不會相互干擾,但這是不現(xiàn)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游(20%到30%最佳),但如果站點處的建筑物超過一層,即便是使用高增益天線,建筑物的層與層之間也會
有一些滲漏。802.11a的12個非重疊信道可以在很大程度上緩解信道分配帶來的問題。802.11a使用的5GHz頻帶幾乎不會造成任何非WLAN干擾,
而且用戶也不太可能遇到相鄰802.11a接入點,原因是這一標(biāo)準還未像802.11b或最近急速增長的802.11g那樣普及。
關(guān)注覆蓋區(qū)域
知道WLAN的射頻信號是怎樣傳播的嗎?信號頻率越低,無線網(wǎng)絡(luò)傳輸速度越慢,有效范圍就越遠。由于大量射頻信號以較低頻率傳播,同
時信噪比的靈敏度因為高速調(diào)制方式而增加,所以速度為1Mbps的2.4GHz 802.11b信號的傳播距離遠遠超過速度為54Mbps的5GHz 802.11a信號。
WLAN的覆蓋范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響之外,還會因為自由空間路徑損耗和衰減而受到限制。自由空間
路徑損耗更大程度上是開放或戶外環(huán)境方面的問題,實際上是無線電信號因為波前擴展引起的擴散導(dǎo)致接收天線接收不到這些信號。衰減則在
WLAN的室內(nèi)安裝中比較常見,它是振幅下降,或者射頻信號在穿過墻壁、門或其它障礙物時減弱造成的。這就是 WLAN在密集建筑物周圍性能不
好的原因。當(dāng)面對這種物理上的干擾時,即使是彈性比5GHz信號好得多的2.4GHz信號,仍然會遇到某些射頻問題。
多路徑效應(yīng)也是影響覆蓋范圍的重要因素之一。所謂多路徑效應(yīng),就是信號被反射并回送的現(xiàn)象。在大多數(shù)情況下,多路徑效應(yīng)使接收到
的信號被削弱或是被完全抵消。于是有一些本來應(yīng)該充分傳播信號的區(qū)域幾乎或根本沒有射頻信號覆蓋。防止多路徑效應(yīng)的辦法是拆除或重新
安置機柜和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備機架之類的干擾對象,同時增加接入點密度或功率輸出。
使用自動化工具
以上提到的所有這一切,都要從無線站點勘察著手,站點勘察將評估和規(guī)劃無線基礎(chǔ)設(shè)施的射頻(RF,radio frequency)環(huán)境和接入點
的設(shè)置,以確保WLAN正常工作。從便攜式WLAN硬件工具箱到提供站點覆蓋區(qū)域詳細視圖的軟件包,有許多很方便的工具可幫助完成站點勘察。
站點勘察工具使得布署WLAN的工作能夠非常順利地進行。射頻建模軟件,例如Trapeze Networks的 RingMaster,可根據(jù)進入樓層計劃自
動確定接入點位置來幫助自動決定接入點的初始布局。其它工具,例如Network Instruments的Observer,可通過運行軟件的便攜式或手持式設(shè)
備來提供有關(guān)射頻環(huán)境的信息。綜合工具,例如Ekahau的Site Survey會從WLAN的系統(tǒng)范圍角度記錄同樣的射頻數(shù)據(jù)和用戶的位置。不管使用什
么工具,仍然需要手工進行站點勘察,這是勘察工具所不能代替的。
像RingMaster之類的規(guī)劃工具可以確定接入點位置、信道分配、功率輸出設(shè)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(shù)作
為標(biāo)準。問題在于仍然必須在基于CAD的樓層規(guī)劃中對諸如混凝土外墻和金屬門之類的建筑物指定預(yù)設(shè)衰減級別,除非規(guī)劃中已經(jīng)包含此信息。
這些工具的缺點是,它們一般都是針對廠商自己的無線交換機和接入點而建立的,從而缺少通用性。
接入點勘察工作完成后,需要驗證和描述這些接入點的覆蓋區(qū)域。為此,可使用隨客戶機WLAN卡提供的站點勘察實用程序(假定供應(yīng)商捆
綁了該實用程序)或者使用隨高級監(jiān)視工具提供的實用程序,例如Observer、或者是一些便攜式WLAN分析儀實際操作。
1、定義WLAN需求:
主要內(nèi)容:結(jié)合樓層結(jié)構(gòu)設(shè)計及建筑類型確定可能的接入點位置。
要點:
1)、畫樓層草圖,步行檢驗其準確性,樓層為復(fù)雜結(jié)構(gòu)需拍照,作為RF站點;
2)、分析用戶應(yīng)用:上網(wǎng)瀏覽,EMAIL,文件傳輸;
3)、定義信息類型(DATA、VOICE、VIDEO);計算吞吐量及數(shù)據(jù)速率;
4)、估算用戶數(shù)并確定用戶是固定的還是移動的,是否包括漫游。作為移動用戶跨IP域移動,需考慮用動態(tài)IP;確定有效覆蓋范圍;確定有效
連網(wǎng)區(qū)域;根據(jù)用戶應(yīng)用建立用戶安全等級,對傳輸各級敏感數(shù)據(jù),如信用卡號,需設(shè)計通過個人防火墻;
5)、了解終端用戶設(shè)備:硬件及操作系統(tǒng);
6)、作為移動用戶需考慮電池供電時長:802.11網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)功耗為 200毫安左右,用戶在移動時,需確定是否加備用電池或激活電源管理
,或及時充電;
7)、系統(tǒng)接口:確定用戶特別的終端接口,如IBM AS/400需加中間件及5250終端仿真;根據(jù)項目規(guī)模估計投資成本;
8)、進度:明確用戶所需現(xiàn)實的完工日期以便與計劃同步。
2、WLAN的損耗
基本損耗換算: dB=10log(輸入信號功率/輸出信號功率)
估算公式:一般100DB損耗/200英尺
障礙物損耗參照表:
物體 損耗
石膏板墻 3dB
金屬框玻璃墻 6dB
煤渣磚墻 4dB
辦公室窗戶 3dB
金屬門 6dB
磚墻 12.4dB
相關(guān)參數(shù):
可接收值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
利用測站軟件來測試最小范圍,或用WLAN分析儀如airemagent/airopeek測量信號功率
3、規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)大小
數(shù)據(jù)速率:僅當(dāng)一幀發(fā)送時的速率,如11Mbps,多幀時由于路由協(xié)議開銷及共享媒體接入延時,每個用戶不能連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。
吞吐量:不計協(xié)議、管理幀的發(fā)送信息速率,對802.11B約為6Mbps。
應(yīng)用所需帶寬:
用戶瀏覽:100kbps
高質(zhì)量視頻流:2Mbps
所以,一個AP接入點支持瀏覽用戶60個(6Mbps/100kbps)或視頻用戶3個。
可利用仿真工具:Opnet.對用戶網(wǎng)絡(luò)進行仿真計算。
4、FCC對EIRP的限制
對移動用戶:
用戶無線NIC采用全向天線增益為:小于6db,1W。
AP點最高100mW,3db全向天線。最后達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干擾問題
常見干擾源:微波爐、無繩電話、藍牙設(shè)備及其它無線LAN設(shè)備。
對WLAN干擾最為嚴重的設(shè)備是2.4G無繩電話,其次為10英尺內(nèi)的微波爐,再次是藍牙設(shè)備如筆記本和PDA。
有效措施:
分析潛在的RF干擾;
阻止干擾,關(guān)掉相應(yīng)設(shè)備;
提供足夠的WLAN覆蓋,增強WLAN信號;
正確選擇配置參數(shù)。對跳頻系統(tǒng),改變跳頻模式,或改變信道頻率。802.11e MAC層提供內(nèi)置RF抗干擾算法;
應(yīng)用新的802.11a WLAN,現(xiàn)在常見干擾為2.4G,可采用5G的802.11a。
6、WLAN布署步驟
分析用戶需求;
設(shè)計(技術(shù)細節(jié):系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、定義標(biāo)準802.11b/802.11a、選擇AP供應(yīng)商、定義天線類型、定義MAC層設(shè)置等);
可行性;
研發(fā):為特別應(yīng)用定制用戶軟件;
安裝測試:AP安裝要高一點、用POE(電力搭載以太網(wǎng)線)來對接入點提供電源,可靈活布置AP;
運營支持。
7、接入控制
功能:為接入用戶進行授權(quán)、認證。
認證機制:大多數(shù)接入控制器有內(nèi)置用戶數(shù)據(jù)庫,一些接入控制器提供額外接口到認證服務(wù)器如RADIUS和LDAP(根據(jù)用戶數(shù)及網(wǎng)絡(luò)規(guī)模選擇)。
鏈路加密:從用戶到服務(wù)器提供數(shù)據(jù)加密如IPSEC及PPTP來加密VPN通道。此項提供除802.11WEP之外的保護。一定要確保傳輸?shù)挠脩粜彰懊艽a
。
子網(wǎng)漫游: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 通過設(shè)定用戶級別(如瀏覽、視頻等)及吞吐量限制。
8、RF站址勘測步驟
獲得建筑藍圖,或畫樓層草圖以表示墻及通道等的位置。
親自目測發(fā)現(xiàn)潛在的可能影響RF信號的障礙物如金屬架及部件。
標(biāo)識用戶區(qū)域,在圖上標(biāo)識固定及移動用戶的區(qū)域,另外標(biāo)識用戶可能漫游到的地方。
標(biāo)識估計接入點初步位置以及天線、數(shù)據(jù)線及電源線位置。
檢驗接入點位置,Cisco Symbol 及Proxim提供免費的測站工具,以便確定相關(guān)的接入點,數(shù)據(jù)速率,信號強度,信號質(zhì)量??梢韵螺d這些軟件
到筆記本上來測試每一個預(yù)測位置的覆蓋范圍。并確認交流插座的位置。當(dāng)有頻率干擾,需用頻譜分析儀來分辨干擾。
文件建立,對測站所讀的信號記錄日志,及每一個接入點傳輸邊緣的信號日志,做為基本的設(shè)計輔助。
9、Ad Hoc Mode的應(yīng)用
802.11的“ad Hoc”標(biāo)準允許網(wǎng)絡(luò)接口卡作為一個獨立的基本服務(wù)設(shè)備(IBSS)使用。而無需AP。用戶采用對等方式彼此直接通信。
優(yōu)缺點:
節(jié)省成本:不必購買安裝AP
快速建立時間:只需啟用NIC的時間
有限的網(wǎng)絡(luò)接入:ad hoc 無線網(wǎng)絡(luò)沒有分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu),用戶不能有效接入INTERNET或其它有線服務(wù),雖然可以用一臺加裝無線NIC的PC經(jīng)過
配置后作為共享連接接入INTERNET,但是這不能滿足更大規(guī)模用戶。
難于網(wǎng)絡(luò)管理:由于網(wǎng)絡(luò)拓樸架構(gòu)的流動性及缺乏中心設(shè)備,網(wǎng)管員不易監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)性能,進行安全審查。
10、公共WLAN應(yīng)用常見問題
公共WLAN主要集中于機場、會議中心、酒店、碼頭。
良好的開端:開始前好好思考是否人們會利用你的WLAN,他們會付多少錢,而不要想當(dāng)然認為“我們應(yīng)該建好,人們就會來“。作為一個簡單
的開頭,你可以只放一個AP在咖啡屋里并給ISP繳納一定費用,隨著用戶的增加而擴大規(guī)模。
與其綜在線服務(wù)一樣,WLAN也可以向用戶推送廣告。實際上,你可以以向免費用戶推廣告的方式,希望他們能從廣告中購買足夠量的產(chǎn)品以抵
銷系統(tǒng)的開銷費用。當(dāng)用戶付費時應(yīng)將廣告投放到最低限度。
系統(tǒng)設(shè)計:對公共WLAN要最大限度滿足開放用戶的聯(lián)接特性,盡可能少有改變用戶設(shè)備,換句話說,確保用戶不用升級操作系統(tǒng),安裝特定的
聯(lián)接軟件及其它項目。
對于認證而言,有許多公司可以提供此類接入控制器,如:bluesocket、Reefedge、Nomadix、Cisco、Proxim。
建立公共WLAN的特別要點:
關(guān)掉WEP:雖然WEP可以提供一些安全保障,但因為關(guān)鍵的分布問題在公共WLAN中WEP沒有任何實際意義。取而代之,對典型用戶終端可以選擇動
態(tài)方式的安全措施如(EAP-TLS)。
廣播SSID (服務(wù)設(shè)置標(biāo)識):SSID對公共WLAN用戶來而言是一個障礙,因為許多時候用戶必須根據(jù)本地公共WLAN提供商的SSID而配置SSID。如果
接入點AP廣播SSID的話WINDOWS XP可以自動探測到SSID并且不用用戶干預(yù)就可以配置到用戶系統(tǒng)中。否則你需要教給用戶如何配置到你的WLAN
中。
開放DHCP服務(wù):當(dāng)用戶從另外一個熱點區(qū)域漫游進入你的區(qū)域,他們的用戶設(shè)備需要一個本地網(wǎng)的IP地址。為使漫游過程中用戶盡可能少地配
置行為,建立DHCP服務(wù)來自動為訪問客戶分配IP是極為必要的。大多數(shù)版本的Windows操作系統(tǒng)可以自動激活操作系統(tǒng)。用戶不用作任何事情。
客戶支持
對許多公司客戶支持常是一個大問題,而對公共WLAN問題就更加突出。公共WLAN提供商必須面對不同種類的用戶,用戶硬件,操作系統(tǒng)及NIC。
適用于:臨時小團隊大信息量數(shù)據(jù)通信,如醫(yī)療隊臨時會議等。
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