Wi-Fi无线网络覆盖规划.docVIP

Wi-Fi无线网络覆盖规划 单个AP的覆盖能力有限，要覆盖面积较大或结构较复杂的区域，需要由多个AP组成的多个小区进行无缝覆盖。这涉及到电波传播、功率设置和天线类型等多个问题，需要统一规划。在这个阶段首先确定Wi-Fi网络的覆盖方式，即采用室内还是室外覆盖方式、单独建设还是与移动通信合路。确定覆盖方式之后根据现场环境参数进行链路预算，在此基础上初步确定数量AP及点位。在有条件情况下，进行Wi-Fi仿真，预测规划效果，并根据仿真结果进行调整，直到各项参数达到目标值。Wi-Fi的信道特性 研究Wi-Fi信道特性和信道模型对其规划、设计与部署有着十分重要的意义。根据信道特性和信道模型，可以确定AP的覆盖范围，规划AP的位置（即小区位置），尽量降低小区之间的干扰。 3.1.1 无线信道特性 在无线信道中，发射机和接收机之间的传播路径可能是两点之间的直视射线，也可能存在山脉、建筑物和各种植被等多种障碍物。在实际环境中，对电波传播起主要作用的各种反射、衍射和散射体可能是不断运动的，因而这类无线信道与固定信道有着非常显著的差别，它是随机而不可预测的。无线信道对于系统性能有非常重要的影响，无线电在信道中的传播特性直接影响着物理层和协议层的设计，以及对接收信号的处理方法。 3.1.1.1无线电波传播方式 无线电波可通过多种方式从发射天线传播到接收天线：自由空间波、地波、对流层反射波和电离层反射波。 就电波传播而言，发射机同接收机间最简单的方式是自由空间传播。自由空间指该区域是各向同性（沿各个轴特性一样）且同类（均匀结构）。 第二种方式是地波。陆地无线通信系统中，无线电波主要是以地波的形式传播。地波传播可看作是三种情况的综合，即直达波、反射波和表面波。从发射天线发出的一些能量通过直射路径直接到达接收机，另外一些能量经从地球表面反射后到达接收机，还有部分能量通过表面波方式到达接收机。表面波在地表面上传播，由于地面不是理想的，有些能量被地面吸收。由于表面波随着频率的升高衰减增大，传播距离很有限，所以在分析无线通信信道时，在距离较远时主要考虑直达波和反射波的影响。而在距离较近时，如室内场景，就要考虑表面波。 第三种方式是对流层反射波。对流层反射波产生于对流层。对流层是异类介质，由于天气情况而随时间变化。它的反射系数随高度增加而减少。 第四种方式是电离层反射波。对于波长小于1m（频率大于300MHz）的电磁波，电离层可看作反射体。从电离层反射的电波可能有一个或多个跳跃。这种传播用于长距离通信。 3.1.1.2电波传播机制 电磁波的传输机制非常复杂，通常有直射传播、反射传播、绕射传播、散射传播和透射传播等几种。 （1）直射传播 直射传播又称视线（Line Of Sight，LOS）传播，是指在视距范围内无遮挡的传播。它是超短波和微波的主要传播方式。由于直射波是无遮挡的传播，因此该方式传播的信号强度最强。 （2）反射传播 电磁波在传播过程中如果遇到比波长大得多的障碍物时，就会发生反射。反射通常发生在地球表面、墙面、天花板和地板以及其他物体的表面。 反射是产生多径效应的重要原因。在室外应用中，经过多次反射后，信号强度已经减弱了很多，有时甚至可以忽略。而在室内，由于距离较短，反射物较多，因此要特别重视。 （3）绕射传播 移动信道中，电磁波在传播时，如果遇到的障碍物有比较尖锐的断面，那么电磁波还会发生衍射。由于衍射，电磁波会越过障碍物到达接收天线，即便在收发天线之间没有视线路径存在，接收天线仍然可以接收到电磁信号。这是因为，电磁波在障碍物的表面产生了二次波，其效果仿佛电磁波绕过了障碍物；障碍物前方的各点可以作为新的波源产生球面波次级波，次级波在障碍物的后方形成了绕射场强，从而向后逐级传播。 在移动信道中（频率较高），衍射的物理性质取决于障碍物的几何形状、衍射点电磁波的振幅、相位以及极化状态。通常当障碍物大小与波长处于同一数量级时发生衍射，在该种情况下所引起的损耗称为绕射损耗。 设障碍物与发射点和接收点的相对位置如图3-1所示。图中，表示障碍物顶点到直射波的距离，称之为菲涅尔余隙。当障碍物阻挡直射波时，；当障碍物未阻挡直射波时，。 （a）负余隙 （b）正余隙 图3-1障碍物与余隙 由障碍物引起的绕射损耗与菲涅尔余隙的关系如图3-2所示。图中，纵坐标为绕射所引起的绕射损耗，单位为dB；横坐标为，其中是第一菲涅尔区在点横截面的半径。根据天线理论知识，可由式（3-1）得到： （3-1） 图3-2绕射损耗与余隙关系 由图3-2可见，当时，绕射损耗约为0dB，即障碍物对直射波传播基本上没有影响。因此，在选择天线高度时，应根据地形尽可能使服务区内各处的菲涅尔余隙