基于智能天線的運營商WLAN設(shè)計

孫曉冬（中國移動通信集團上海有限公司,上海200030）

基于智能天線的運營商WLAN設(shè)計

孫曉冬
（中國移動通信集團上海有限公司,上海200030）

摘要：隨著4G牌照發(fā)放，國內(nèi)三大電信運營商都已大規(guī)模的部署4G,例如：視頻通話、網(wǎng)絡(luò)電視和無線上網(wǎng)卡等對數(shù)據(jù)鏈接速率要求更高,但現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)的升級在人口密集區(qū)域仍不能很好的滿足用戶峰值使用需求。無線局域網(wǎng)(WirelessLAN)簡稱WLAN,作為運營商數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)重要發(fā)展方向,己成為蜂窩網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)重要組成部分。本文主要采用智能天線技術(shù)運營商WLAN設(shè)計方案進行較為詳細的研究和設(shè)計。

關(guān)鍵詞：智能天線;運營商;WLAN;3G;4G

1引言

隨著三大運營商在完成3G部署，逐步鋪開4G,大數(shù)據(jù)和高帶寬的新增業(yè)務(wù)(如無線上網(wǎng)卡、視頻通話、網(wǎng)絡(luò)電視等)將迎來蓬勃發(fā)展的機遇。這些應(yīng)用會增長就要求移動無線網(wǎng)絡(luò)帶寬更寬、網(wǎng)速更快和覆蓋更廣。而運營商的現(xiàn)網(wǎng)升級后在熱點地區(qū)或者是人口密集區(qū)域仍不能人們對移動無線網(wǎng)使用需求。所以針對寫字樓、商場或者高校等熱點地區(qū)和人口密集區(qū)域場所,全部用固定網(wǎng)絡(luò)接入并不能有效覆蓋所有的用戶,而且其相關(guān)的建設(shè)成本很高,所以在這些熱點地區(qū)和人口密集區(qū)域場所架設(shè)無線局域網(wǎng)絡(luò)作為移動無線連接接入端口就是最佳解決方案。架設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)接入點最需要的是關(guān)注網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題。本文將結(jié)合相應(yīng)的智能天線技術(shù)以及WLAN技術(shù)來實現(xiàn)運營商WLAN設(shè)計。

2無線局域網(wǎng)總體布局設(shè)計

2.1拓撲結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是在設(shè)計規(guī)劃階段來進行平面拓撲，這樣在開始搭建網(wǎng)絡(luò)，就會比較將根據(jù)實際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進行相關(guān)布局設(shè)計。

（1）有線和無線共存環(huán)境：當現(xiàn)場安裝環(huán)境中已存在一個有線網(wǎng)絡(luò)，只需要在這個有線網(wǎng)絡(luò)上搭建無線網(wǎng)絡(luò)即可。而用無線路由器直接替換有線路由器，這樣使得網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡單、網(wǎng)絡(luò)管理方便，然后使用無線路由器所帶有的LAN口進行轉(zhuǎn)接成有線網(wǎng)來連接計算機；這樣的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和設(shè)計能在同一臺路由器上實現(xiàn)無線和有線的良好的數(shù)據(jù)通訊。

（2）無線環(huán)境：這樣就直接架構(gòu)和建設(shè)一個新的無線局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，這樣主要是使用無線路由器以及配合無線網(wǎng)卡來架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，使用無線路由器以及配合無線網(wǎng)卡架構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)最大的優(yōu)勢在于適應(yīng)性。而且在特殊的情況下需要有線網(wǎng)絡(luò)連接時，無線路由器所附帶的的LAN口也可以提供有線網(wǎng)絡(luò)連接。

2.2WLAN覆蓋區(qū)域設(shè)計

（1）點對點模式WLAN的網(wǎng)絡(luò)覆蓋設(shè)計。點對點模式WLAN的網(wǎng)絡(luò)覆蓋設(shè)計是符合IEEE802.3標準的，傳統(tǒng)局域網(wǎng)工作站發(fā)送信息時所產(chǎn)生的沖突時的總線裁決方式一般采用的為載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢(CSMA/CD)機制處理，而無線局域網(wǎng)WLAN相對傳統(tǒng)的有線局域網(wǎng)而言其使用的無線媒質(zhì)來進行傳輸信息，這樣也造成在無線傳輸環(huán)境中對沖突檢測和定位就顯得比較困難，也容易造成一些節(jié)點的問題不容被發(fā)現(xiàn)。因此，無線局域網(wǎng)WLAN解決沖突所采用的機制是載波監(jiān)聽多路訪問/沖突避免(CSMA/CA)，這一機制與載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢(CSMA/CD)機制最大特點是其避免發(fā)生沖突方式主要體現(xiàn)在發(fā)送信息過程中。在點對點模式WLAN的網(wǎng)絡(luò)覆蓋設(shè)計中，需要主要考慮的是一個區(qū)域的各個無線工作站所處的位置，保證各個無線工作站之間的距離合適，這樣就能盡可能的避免隱藏節(jié)點等問題，從而確保各個無線工作站之間能進行良好的通信。

（2）基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式WLAN的網(wǎng)絡(luò)覆蓋設(shè)計。基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模式WLAN的網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域設(shè)計所需要解決的關(guān)鍵問題是需要預(yù)測總共需要多少個接入點以及對這些接入點如何進行規(guī)劃。若是只對一個接入點進行規(guī)劃時，主要會將該接入點設(shè)置選擇在覆蓋范圍的中心位置。若由于安裝的接入點的位置不可避免的有障礙物，這可選用擴展天線來擴大該接入點所能覆蓋范圍；當需要配置多個接入點時，也必須保證這每個接入點重疊覆蓋區(qū)域可以自由移動和切換，而這些重疊區(qū)域的大小主要取決于該區(qū)域內(nèi)的用戶數(shù)量和無線網(wǎng)絡(luò)用戶使用率。若某個區(qū)域的使用無線用戶數(shù)相比其他區(qū)域比較多，則該網(wǎng)絡(luò)的負荷會比其他區(qū)域相對較高，那么其與相鄰區(qū)域那日的熱點重疊范圍就需要更大一些，這就通過減少與接入點的距離。

3智能天線技術(shù)實現(xiàn)

3.1智能天線實現(xiàn)方式

采用了新一代終端感知型智能天線陣列技術(shù)，它結(jié)合了“On-Chip”和“On-Antenna”的優(yōu)勢特點，對于WA3600系列AP，其天線陣列是12個天線振子一起架構(gòu)而成的，這些天線振子進行配合可形成多達4000個以上的天線輻射圖型。每一個天線振子都精心調(diào)配，協(xié)同工作，使可能產(chǎn)生的輻射圖在實際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中達到比較好的覆蓋性能。于此同時，AP的處理器會運行相關(guān)的天線選擇算法，然后在實際環(huán)境中根據(jù)用戶終端所處的不同位置，從天線陣列中選取若干天線振子來進行相關(guān)數(shù)據(jù)和報文的傳輸，在選擇天線振子的同時，AP也會將也會將延時和相位等因素進行整體考量，從而使得天線陣列能對終端行為進行天線陣列的快速收斂和探測感知。

整個系統(tǒng)具有如下特征：

（1）逐包劃分以及選擇發(fā)送天線，在實際天線陣列中做到了對于每包需要發(fā)送的報文都能選擇天線陣列中不同發(fā)送天線進行發(fā)送；

（2）智能天線在實際的使用過程中，需要能做到天線選擇是最優(yōu)化的，可將接入AP的相關(guān)移動終端都建立和維護一個數(shù)據(jù)記錄，這些數(shù)據(jù)記錄中會保存終端在實際使用過程中最優(yōu)天線使用的相關(guān)歷史信息，從而能快速便捷的選擇其最優(yōu)天線；

（3）數(shù)據(jù)庫記錄的收斂速度較快，在實際使用過程中智能天線以及智能天線的選擇算法是需要在實際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進行工作得到的，主要的方式是通過在實際使用過程中選擇一些特定的天線進行針對性的通訊探測，在這些探測記錄中選擇最優(yōu)的記錄進行保存，這樣就能做到智能天線能根據(jù)天線的輻射圖及其歷史信息快速響應(yīng)環(huán)境的變化，選擇出最優(yōu)化的天線；

（4）與延時、速率、相位及功率等與發(fā)送相關(guān)的參數(shù)進行結(jié)合，從而實現(xiàn)發(fā)送參數(shù)的非線性變化；

（5）相對于傳統(tǒng)Beamforming來說，智能天線并不會讓終端過多參與，這樣也就不需要使用協(xié)議報文或者其他與終端進行智能天線管理相關(guān)事項或者信道參數(shù)的通訊，這樣也減輕了無線AP的負載，從而使得在數(shù)據(jù)流數(shù)和發(fā)送天線數(shù)等相關(guān)硬件基礎(chǔ)相等的情況也能獲得多天線的增益。

4總結(jié)

本文主要是根據(jù)無線局域網(wǎng)發(fā)展以及相關(guān)研究，針對運營商的無線局域網(wǎng)建設(shè)需求，運用智能天線技術(shù)并設(shè)計了一個無線局域網(wǎng)系統(tǒng)，為智能天線技術(shù)在無線局域網(wǎng)的研究提供了一定的借鑒作用。