李騰蛟，舒培煉，張敏

（1.湖南省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410126；2.長(zhǎng)沙通信職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410015）

建設(shè)“無線城市”已成為全球信息通信領(lǐng)域的大趨勢(shì)，對(duì)發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動(dòng)民生意義深遠(yuǎn)。中國移動(dòng)將全面推動(dòng)國內(nèi)“無線城市”建設(shè)。WLAN網(wǎng)絡(luò)作為2G、3G網(wǎng)絡(luò)的有益補(bǔ)充，是構(gòu)建“無線城市”的重要技術(shù)實(shí)現(xiàn)手段。隨著全業(yè)務(wù)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，發(fā)展WLAN業(yè)務(wù)對(duì)于城市移動(dòng)發(fā)展寬帶戰(zhàn)略，構(gòu)建“無線城市”，保持在移動(dòng)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)領(lǐng)先具有重要意義。WLAN基站作為新型WiFi覆蓋設(shè)備，受到越來越多的重視，采用WLAN基站對(duì)WiFi熱點(diǎn)進(jìn)行覆蓋的試點(diǎn)和測(cè)試工作也處于積極的開展中。本文正是基于WLAN基站的試點(diǎn)和測(cè)試工作，驗(yàn)證WLAN基站及其與CPE設(shè)備結(jié)合對(duì)各類典型熱點(diǎn)場(chǎng)景的覆蓋效果，從而得出WLAN基站的適應(yīng)場(chǎng)景，同時(shí)給出了若干設(shè)備優(yōu)化建議。

1 WLAN基站概述

隨著WLAN網(wǎng)絡(luò)的較大規(guī)模發(fā)展和建設(shè)，常規(guī)的室內(nèi)型AP和室外型AP設(shè)備暴露出覆蓋范圍有限、容量不足等缺點(diǎn)，使其應(yīng)用場(chǎng)景受到很大的限制。在選用WLAN設(shè)備進(jìn)行熱點(diǎn)布控環(huán)節(jié)中，WLAN基站因其覆蓋范圍廣、容量大、易安裝等特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)受到業(yè)界的廣泛關(guān)注，并逐步規(guī)模化應(yīng)用到無線寬帶業(yè)務(wù)發(fā)展中。WLAN基站采用了多收發(fā)機(jī)、智能天線、波束賦形、先進(jìn)的信號(hào)處理算法等技術(shù)，大幅提升了單基站的覆蓋能力，尤其是非視距環(huán)境下覆蓋能力的提升。同時(shí)，通過提高鏈路性能和采用SDMA等技術(shù)，單基站系統(tǒng)的容量得到了極大提升，使得同一基站下并發(fā)用戶數(shù)大大提高。通過CPE設(shè)備中繼，可以有效延伸覆蓋距離，加大建筑物覆蓋深度，從而實(shí)現(xiàn)室內(nèi)用戶的良好覆蓋。目前，WLAN基站主要有單扇區(qū)基站、多扇區(qū)基站、全向基站等幾種應(yīng)用類型。

2 WLAN基站應(yīng)用及測(cè)試情況

根據(jù)WLAN基站的特點(diǎn)，選取高檔小區(qū)、城中村、廠區(qū)/宿舍區(qū)等典型熱點(diǎn)環(huán)境進(jìn)行WLAN基站的覆蓋及容量試驗(yàn)，從而驗(yàn)證WLAN基站及其與CPE中繼設(shè)備結(jié)合對(duì)各類典型場(chǎng)景的覆蓋效果。

2.1 高檔小區(qū)

方案選取某高檔小區(qū)連排建筑作為試點(diǎn)，WLAN基站安裝于小區(qū)中庭保安亭上，采用4扇區(qū)基站對(duì)兩側(cè)樓宇進(jìn)行覆蓋。設(shè)備安裝及環(huán)境如圖1所示。

2.2 城中村

方案選取某密集城中村環(huán)境，通過利用城中村內(nèi)宏基站塔桅、視頻監(jiān)控桿體、建筑物樓頂?shù)葪l件，共安裝6個(gè)4扇區(qū)基站和1個(gè)單扇區(qū)基站對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行覆蓋。

2.3 廠區(qū)/宿舍區(qū)

方案選取某大型工廠宿舍區(qū)及生活區(qū)域作為試點(diǎn)，其中運(yùn)動(dòng)場(chǎng)和生活長(zhǎng)廊選用單扇區(qū)基站進(jìn)行覆蓋，宿舍樓通過多扇區(qū)基站在對(duì)面宿舍樓頂進(jìn)行樓間對(duì)打的方式進(jìn)行覆蓋。

2.4 測(cè)試情況及分析

針對(duì)以上三個(gè)典型場(chǎng)景的試點(diǎn)情況，進(jìn)行了系統(tǒng)的測(cè)試，主要測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1 各典型場(chǎng)景WLAN性能測(cè)試情況

天俞藥店 距離天線124米沿街門面 -68dBm 2% 108KB/s金灣路29號(hào)某臥室距離天線105米，建筑物內(nèi)部 -83dBm 5% 9KB/s城中村 創(chuàng)康藥店 距離天線123米，沿街門面 -73dBm 3% 65KB/s月彎路5巷23號(hào) 距離天線150米，沿街門面 -71dBm 2% 80KB/s金灣路27號(hào) 距離天線120米，室外 -66dBm 1% 135KB/s廠區(qū)/宿舍運(yùn)動(dòng)路 樹木阻擋，距離180米 -69dBm 2% 400KB/s宿舍樓A棟 二樓，視距20米 -43dBm 1% 510KB/s宿舍樓B棟 一樓，墻體阻擋，距離35米 -71dBm 2% 370KB/s

同時(shí)，針對(duì)CPE設(shè)備對(duì)WLAN信號(hào)的中繼能力進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2 CPE設(shè)備高檔小區(qū)場(chǎng)景中繼能力測(cè)試情況

測(cè)試結(jié)果表明：在小區(qū)場(chǎng)景中，WLAN基站能完成靠近基站側(cè)樓宇的室內(nèi)良好覆蓋，而背向基站側(cè)的部分房間，覆蓋效果較差，未能達(dá)到既定的覆蓋要求；對(duì)于城中村環(huán)境，在室外環(huán)境及沿街店鋪測(cè)試結(jié)果表明，WLAN基站能有效覆蓋沿街店鋪及室外街道環(huán)境，但建筑物內(nèi)部由于城中村建筑物密集，無法實(shí)現(xiàn)有效的深度覆蓋；對(duì)于廠區(qū)/宿舍場(chǎng)景，WLAN基站表現(xiàn)出優(yōu)異的覆蓋性能，在室外空曠環(huán)境下，200米外接收電平仍維持在-70dBm以上，在宿舍過道（信號(hào)經(jīng)過宿舍后再穿透一堵墻）測(cè)試，仍能達(dá)到良好的覆蓋效果和下載速率。

針對(duì)CPE設(shè)備中繼能力的測(cè)試表明：將CPE設(shè)備安放于靠近WLAN基站的窗口位置，對(duì)WLAN基站信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)后，筆記本電腦連接CPE設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)再進(jìn)行上網(wǎng)接續(xù)，原本信號(hào)質(zhì)量較差的位置得到了很大的改善，系統(tǒng)連接速率和下載速率有了明顯的提升，從而驗(yàn)證了CPE設(shè)備在延伸WLAN基站的覆蓋距離和覆蓋深度方面的作用。

3 WLAN基站應(yīng)用場(chǎng)景分析

通過典型環(huán)境的試點(diǎn)和測(cè)試工作以及WLAN基站自身技術(shù)特點(diǎn)，可以得出結(jié)論：WLAN基站較為適合應(yīng)用在道路、商業(yè)街區(qū)、公園廣場(chǎng)、城中村等覆蓋型為主的場(chǎng)景。同時(shí)，對(duì)于無法或較難采用傳統(tǒng)方式（新建室內(nèi)分布系統(tǒng)、AP直接放裝、室外型AP覆蓋）覆蓋的住宅小區(qū)等場(chǎng)景，也可以考慮采用WLAN基站覆蓋。而對(duì)于容量需求大的熱點(diǎn)，因WLAN基站本質(zhì)上未增加系統(tǒng)吞吐率，故不建議采用WLAN基站覆蓋方案。

4 WLAN基站設(shè)備優(yōu)化建議

試點(diǎn)方案驗(yàn)證了WLAN基站在典型場(chǎng)景中的應(yīng)用效果，通過CPE中繼技術(shù)能有效延伸覆蓋距離，加大建筑物覆蓋深度，可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)用戶WLAN的良好覆蓋。但同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了以下兩個(gè)較為嚴(yán)重的問題：

1）WLAN基站基于802.11b/g模式，單AP吞吐量只能達(dá)到25Mbps左右，嚴(yán)重影響了覆蓋區(qū)域內(nèi)用戶數(shù)量和用戶良好感知度的提升。

2）CPE中繼設(shè)備采用透?jìng)髂Ｊ?，上下行采用相同頻率，造成了較為嚴(yán)重的上下行相互干擾。

針對(duì)以上問題，筆者展開積極思考，對(duì)WLAN基站和CPE設(shè)備提出若干建議，著手通過設(shè)備層面的改進(jìn)解決以上問題。

4.1 支持802.11n的基站型AP設(shè)備

目前，基于802.11n的AP設(shè)備已實(shí)現(xiàn)2*3MIMO，最大吞吐率達(dá)到300Mbps。積極研發(fā)支持802.11n的WLAN基站，利用WLAN基站在延伸覆蓋距離的同時(shí)，極大地突破傳統(tǒng)AP設(shè)備吞吐率低的瓶頸，從而使得單AP設(shè)備支持的用戶數(shù)及帶寬得到根本的保障。

4.2 增強(qiáng)型CPE設(shè)備

傳統(tǒng)CPE設(shè)備采用同頻收發(fā)，且都處在2.4GHz頻段，在轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)時(shí)，會(huì)造成較為嚴(yán)重的上下行干擾，從而影響WLAN基站的整體性能。開發(fā)雙頻CPE中繼設(shè)備可有效解決這一矛盾。雙頻CPE設(shè)備采用2.4GHz作為與筆記本電腦終端接口頻率，5.8GHz作為信號(hào)回傳頻段。由于5.8GHz頻段相對(duì)較為純凈，信號(hào)回傳質(zhì)量可以得到充分的保證；同時(shí)，可有效避免上下行相互干擾的產(chǎn)生。

傳統(tǒng)CPE設(shè)備由于不具備信道自適應(yīng)選擇功能，當(dāng)多個(gè)CPE設(shè)備同時(shí)工作時(shí)，如果距離較近將引起非常嚴(yán)重的CPE設(shè)備之間的干擾問題，從而限制了用戶數(shù)的發(fā)展。增強(qiáng)型CPE設(shè)備應(yīng)具備信道自適應(yīng)功能，在感知到周圍信道環(huán)境后，能自動(dòng)選擇較為純凈的信道進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)發(fā)，從而有效避免相互干擾的發(fā)生。同時(shí)，CPE設(shè)備應(yīng)具備功率自調(diào)整功能，設(shè)備自動(dòng)調(diào)整至滿足通信需求的最小功率，從而最大限度的降低發(fā)射功率，減小干擾。增強(qiáng)型CPE設(shè)備信道自適應(yīng)功能如圖4所示。

5 結(jié)語

本文基于“無線城市”建設(shè)背景，介紹了實(shí)現(xiàn)“無線城市”WiFi覆蓋的新型的設(shè)備：WLAN基站；通過選取高檔小區(qū)、城中村、廠區(qū)/宿舍區(qū)等典型熱點(diǎn)環(huán)境進(jìn)行覆蓋及容量試驗(yàn)，驗(yàn)證了WLAN基站對(duì)各類典型場(chǎng)景的覆蓋能力；通過CPE設(shè)備對(duì)比測(cè)試，進(jìn)一步驗(yàn)證了CPE設(shè)備對(duì)WLAN信號(hào)的中繼能力；同時(shí)，通過系統(tǒng)研究，指出了當(dāng)前WLAN基站及CPE設(shè)備存在的不足之處，并給出了有效的解決方案。

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