智能天线基站型AP-WIFI网络解决方案

1、无线部王怀仁2013年02月智能天线基站型APWIFI网络解决方案目录目录1234IEEE 802.11n特点基站型AP的特点应用场景案例分析-1-WLAN 的发展历史1997Legacy2.4-2.5GHz1Mbit/s2Mbit/s年代类型频段标准速率最大速率范围（室内）范围（室外）1999802.11a5.15-5.35GHz5.35-5.725GHz5.725-5.87GHz25Mbit/s54Mbit/s约30米约45米1999802.11b2.4-2.5GHz6.5Mbit/s11Mbit/s约30米约100米2003802.11g2.4-2.5GHz25Mbit/s54Mbit/

2、s约30米约100米2009802.11n2.4GHz Band5.8GHz Band300 Mbit/s(20MHz*4MIMO)600 Mbit/s(40MHz*4MIMO)约70米约250米-2-高带宽广覆盖易兼容高稳定易穿透密接入802.11n技术优势OFDM + MIMO + QoSIEEE802.11n-3-关键技术改进之处性能提升子载频OFDM中采用52个数据子载频802.11a/g使用48个约8%编码速率802.11a/g使用码率为3/4的FEC编码，而802.11n采用码率为5/6的FEC编码约10%GIOFDM保护间隔由800ns缩短为400ns约10%MIMO系统的吞吐量

3、随MIMO空间复用流数的增加而呈线性倍增。约2倍信道绑定由于信道宽度加倍，子载频数量从52个增加到108个约2倍帧聚合提升了MAC层的效率效率提升50%MAC层消耗MAC层吞噬和消耗的吞吐量下降消耗减少20%IEEE 802.11n关键技术-4-目录目录1234-5-IEEE 802.11n特点室外WIFI覆盖的特点应用场景案例分析-6-室外WIFI覆盖的特点 设备特殊设备特殊要求要求：室外设备应该放置在密封盒内密封盒内； 天线布置应该增加避雷器避雷器放置雷击； 不提供本地供电的场所，应尽量选用POE远程供电设备远程供电设备。室外WIFI基站由室外型室外型AP、外接天线外接天线（全向、扇区）以

4、及配套避配套避雷设备雷设备和报杆报杆等组成。根据复杂的室外建筑结构，外接天线的选择更加尤为重要。选择天线型号时应根据现场环境考虑如下因素：增益、水平波束宽度、垂直波束宽度、极化方式、视觉效果（尺寸、外形、重量）-6-室外WIFI覆盖的特点 天线的使用天线的使用：当规划覆盖范围较小，安装位置距重点覆盖区域也很近或短距离可视覆盖区，可选用普通定向天线；如考虑覆盖较远距离、无线环境较差、人员密集度大的区域，需选用增益较大的WLAN智能天线。AP 选型和应用选型和应用：1、对于中小规模室外覆盖，如公共广场、居民小区、学校校园、公园园区、室外人口较为聚集的空旷地带等场合，宜选用室外放装型AP 设备；2、

5、对于布局简单的直型街道如商业步行街场景宜选用大功率室外AP 设备，该类型设备可在街道两头或街道中段边的楼顶、或商务楼对面的楼宇上安装，并配外置天线来实现对街道的覆盖；3、对于协调未果的需进行室内覆盖的场所，采用室外方式进行补充覆盖的宜选用大功率室外AP 设备，在覆盖区域附近的可视位置的建筑物上安装，并配外置天线来实现对街道的覆盖。-6-室外WIFI覆盖 室外蜂窝覆盖对于中小规模室外覆盖，如公共广场、居民小区、学校校园、公园园区、室外人口较为聚集的空旷地带等场合，宜选用室外放装型AP 设备，该类型设备可组成蜂窝状网络结构实现对整个片区室外的覆盖。-6-室外WIFI覆盖大功率AP 室外覆盖对于布局

6、简单的直型街道如商业步行街场景宜选用大功率室外AP 设备，该类型设备可在街道两头或街道中段边的楼顶、或商务楼对面的楼宇上安装，并配外置天线来实现对街道的覆盖室内覆盖适用于大型办公楼、商住楼、酒店、宾馆、机场、车站以及小型会议室、酒吧、休闲中心等室内场景；而室外覆盖适用于公共广场、居民小区、学校校园、公园园区、室外人口较为聚集的空旷地带以及对无线数据业务有较大需求的商业步行街等室外场合。-6-室外WIFI覆盖室外AP对室内目标区覆盖RF障碍物障碍物相对衰减度相对衰减度穿透损耗穿透损耗(dB)范例范例木材木材低5办公室分区塑料塑料低5内墙合成材料合成材料低5办公室分区石棉石棉低5天花板玻璃玻璃低5

7、窗户簿砖墙簿砖墙中10内墙和外墙大理石大理石中10内墙、混凝土混凝土较高14外墙钢筋混凝土钢筋混凝土高17楼板和外墙金属金属很高20办公分区、防火门通过室外AP对室内目标区覆盖的链路计算发射机的输出功率Pt，取27dBm；室内某处接收机的信号电平Pr；自由空间路径衰耗L(dB)(按上表1取值)；雨衰等环境损耗Lh，取10dBm；电缆及电缆接头、避雷器的损耗Ls，取8dB；多径衰耗Lc，取8dB；室内反射损耗Lf，取10dB，穿透损耗Lt(按表3取值)，发射天线增益Gt，取14dB；接收天线增益Gr，取2dB等；接收机接收的功率电平Pr可用下式2.3表示：-6-室外WIFI覆盖分析WIFI室外覆

8、盖适用于大型办公楼、商住楼、酒店、宾馆、机场、车站以及小型会议室、酒吧、休闲中心等室内场景；而室外覆盖适用于公共广场、居民小区、学校校园、公园园区、室外人口较为聚集的空旷地带以及对无线数据业务有较大需求的商业步行街等室外场合。对于需进行室内覆盖的场所，采用室外方式进行覆盖，存在容量受限，增加AP数量从而增加工程投资，以及单室外AP综合造价较单室内AP综合造价过高等问题，故工程中室内场景应尽可能采用室内AP进行覆盖，只有在室内场所协调未果，而需覆盖的室内目标又十分重要时，才建议考虑采用室外AP进行覆盖。室内合路室内合路室外室外与2G/3G合路独立的WLAN室分室外扇区覆盖室外覆盖室内网桥回传AP

9、放放装装热点单点覆盖多AP智能天线-6-室外基站式WiFi的组成配电箱网络箱避雷针天线天线室外型AP电源线网线馈线室外型室外型AP配电箱、机柜配电箱、机柜室外一般安装在抱杆下方、有防雷保护、无线发射功率大、用户容量高室内安装或就近落地安装、与AP间电源线、网线需防水、防雷等保护室外天线室外天线普通2.4G天线覆盖小范围智能天线覆盖较广智能天线基站式WiFi的优势技术特点（Beamforming）波束赋形: (Beamforming) 通过智能天线，增强系统性能，提高信号增益和覆盖以及抗干扰性； MIMO:提高信道的容量和可靠性，降低误码率-6-智能天线基站式WiFi的优势应用普通 WiFi A

10、P 覆盖智能天线 WiFi 基站覆盖 覆盖优势：相比传统AP的覆盖，大大提升 单位覆盖面积投资：大大减少 使用范围：大多数的室外覆盖及深度覆盖-7-超强覆盖能力，3倍于普通AP吞吐量是75Mbps，普通基站100米，德通能达到300米，在1km处，可达到20Mbps下行，普通基站基本不可用。超高天线阵增益完全自适应的9天线阵列智能天线技术，可在任何时候达到9.5dB增益，而普通多天线阵基站的最大增益约3-5dB。超强抗干扰能力德通将在3G和4G实践中的智能天线技术应用于WLAN，形成了对目标信号空间优化，同步干扰针对性消除，非同步信号集中抑制的一系列专利算法的世界领先的智能天线技术。智能天线基

11、站式WiFi的优势- 10 -基站技术优势空间自适应波束成型技术智能天线为每个用户提供一个窄的定向波束，使信号在有限的方向区域发送和接收，充分利用信号发射功率，降低信号全向发射带来的电磁污染与相互干扰。空间自适应波束成型技术汇聚并增强基站和无线用户端之间发送和接收的能量，增强基站的抗干扰性，在任何时候都能提供9.5dB的增益。 专利算法采用的数据包基础上（Packet-based）的快速算法，能够适应WLAN的衰落信道，完成不同用户之间快速切换。- 11 -基站技术优势自适应抗干扰空域处理 WLAN干扰的特点同频AP相互干扰，由于STA信道共享，易碰撞并导致传输质量下降。WiFi的爆发式增长加

12、剧干扰，导致网络质量下降，用户体验恶化。完美的完全可适应的智能天线技术以FPGA和DSP的WLAN智能天线信号处理单元为核心，以OFDM/OFDMA 和AAS/MIMO智能天线信号处理算法为基础，结合3G和4G中实践中的智能天线技术，形成了对目标信号空间优化，同步干扰针对性消除，非同步信号集中抑制的一系列算法，完美的完全可适应的智能天线技术（Fully Adaptive SmartAntenna），在任何时候9天线阵列能提供多达9.5dB的增益。- 12 -基站技术优势智能天线内部校准技术 实时自动校准技术：智能天线（Smart Antenna）要求实现实时自动校准，WLAN是TDD系统，难度

13、大。自适应智能天线内部校准通过智能天线内部的RF和mixed signal 电路的自动校准，降低成本的同时也使带来了升级和调整的灵活性。- 13 -基站技术优势超高增益MIMO天线阵列 9 天线的阵列设计：兼顾天线的覆盖范围和增益，每个天线阵元的定向角度可以小到 15以下，使用40的定向天线可实现360覆盖。全向和定向：支持全向和定向天线，高性能地覆盖90、120、180和360各种角度。同时，对天线阵结构和尺寸无特殊要求，可采用圆阵、线阵、三角阵，同时支持单极化或双极化天线，安装维护极其方便。天线安装简单方便：德通智能天线安装优势明显，对天线的隔离和间距安装没有特殊要求。- 14 -基站技术

14、优势大量用户同时接入能力 大量用户接入能力：可以同时关联200个以上用户，并同时支持超过60个以上的用户的并发通信，且保持不少于 512kbps的带宽。- 15 -智能天线 室外 AP- 16 -智能天线 室外 AP设备测试 目前对国内几个厂家802.11n基站型AP进行测试： 支持双Stream的MIMO 支持定向或全向天线下行速率在1.3km处取得16.9M 测试地点：北京北清路可视- 17 -设备对比测试- 18 -设备设备安装情况安装情况覆盖覆盖距离距离覆盖指标（覆盖指标（dBm）吞吐量指标（吞吐量指标（Mbps）接收电平接收电平上行上行下行下行增强型室外AP+智能天线100-4075

15、.579.5500-5845481000-655.710.92500mW室外AP+智能天线100-4550.653500-6234.937.81000-720.95.9增强型室外AP+普通天线100-5239.242500-715.99.11000-77-目录目录1234- 19 -IEEE 802.11n特点基站型AP的特点应用场景案例分析适用场景-1 分流3G数据业务 与3G网共站模式，选址容易，安装方便； 分流高业务量区域的3G负载 3G数据弱覆盖区域 利用智能天线的覆盖优势，解决3G弱覆盖难题 施工方便，见效快 可采用全向的广覆盖模式，也可使用定向覆盖针对若覆盖点（区域） 密集WiFi

16、接入设备干扰严重 普通AP组网，频率规划困难，干扰严重 智能天线的自适应波束成形技术，有效降低干扰，提高频率复用度，同步提升覆盖和容量，适用于核心商务区、机场、车站、高校等环境复杂干扰严重的热点区域- 20 -适用场景-2 农村和乡镇的宽带接入覆盖 智能天线广覆盖1.3km可视距，下行可达16.9Mbits/s 节省投资，快速施工，见效快 大量用户同时接入需求的场景 可同时关联255用户，支持超过60个的并发，保持不少于 512kbps的带宽 特殊应用场景，如：城郊结合部、风景区以及工业园区的覆盖等- 21 -目录目录1234- 19 -IEEE 802.11n特点基站型AP的特点应用场景方案

17、、案例分析案例分析-设备安全除无线工程室外设备的室外安装要求外，还要考虑其天线、抱杆等安装环境，这些相关规范与GSM、TD等无线基站天馈线安装要求基本一致；但室外AP及天线等器件重点需要考虑其防雷的重要性，室外WIFI基站需采用专门的防雷器件，如馈线防雷器、POE防雷器、防水屏蔽双绞线等：通过对实际应用的具体分析，可以得到下面一组经验数字，仅供参考：1、对于信号口防雷，要求可耐受最大冲击电流达到 3KA；2、对于天馈口防雷，要求可耐受最大冲击电流达到 8KA；3、对于电源口防雷，城市内要求可耐受最大冲击电流达到 20KA 以上（如果其他防雷条件都很好，那么可耐受最大冲击电流达到 10KA 也是

18、可以的），如果在空旷的乡村使用，那就要求可耐受最大冲击电流达到 30KA 以上。通常情况下防雷系统安装的好坏对于一个系统的防雷设计比防雷器等级的高低更为重要。案例分析-应用方案室外型 AP 目前的基本应用大致有以下四种类型：1、路灯、监控杆架设；2、楼顶抱杆架设；3、天线壁挂架设；4、铁路轨旁架设。案例分析-路灯、监控杆架设方案路灯、监控杆天线天馈线室外型AP地面电源线网线路灯取电架设安装示意图分析：通常情况下，天线距离地面的高度为 34 米，因此 AP 、天线也安装在监控杆上，电源线和网线通常也都是在地面下布线的。这种情况下，由于电线杆比 AP和天线高，故 AP 和天线受直击雷的可能性很小。

19、电源一般考虑与监控设备共同引电，机柜与监控设备就近安装。案例分析-楼顶抱杆架设方案配电箱网络箱避雷针天线天线室外型AP电源线网线抱杆架设安装示意图分析：由于 AP 和天线在同一根抱杆上，这种情况下有可能多个设备（如 GSM、TD、WLAN 和小灵通合路），所以选择抱杆时要适当天线及AP安装位置。馈线、电源线和网线在楼顶上布线，需要考虑防雷的，但是由于电源线和网线的长度通常不会太长，而且通常来说楼顶上除了 AP 设备以外还会有各种基站设备，因此一般都会有专门的配电箱，网线要选用室外防水的屏蔽双绞线。案例分析-天线壁挂架设方案天线墙壁室内室外天馈线 POE电源电源线 电表箱室外型AP 网线 传输 设备 天线分析： AP 和天线在同