無線高密度接入的解決方案

圖5：系統(tǒng)采用SISO技術(shù)與MIMO技術(shù)的空口速率對比情況。


2． 估算場館需要的AP數(shù)目, 并判斷干擾情況

估算AP方法： 一個(gè)典型的足球體育館根據(jù)容納觀眾的不同大概需要200~600個(gè)AP 接入點(diǎn)。一般情況下，每個(gè)用戶400～500K的空口流量可以較好的支持用戶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，例如瀏覽網(wǎng)頁、上傳或者下載視頻。當(dāng)前，大多數(shù)的終端只支持802.11g 空口54M業(yè)務(wù)，考慮到實(shí)際應(yīng)用中的AP多用戶接入，單個(gè)AP的承載量為8～10M左右。不同的應(yīng)用下，同時(shí)接入WIFI AP網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)目和使用高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的用戶群體都有所區(qū)別。例如，在足球賽場館，會(huì)有很多用戶分享精彩比賽照片、視頻。每個(gè)用戶需要500K帶寬，而整個(gè)用戶群體是有一定的接入比例，所以每個(gè)AP大概覆蓋的用戶數(shù)目就可以簡單計(jì)算出來。

而根據(jù)每個(gè)AP覆蓋的用戶數(shù)目和場館實(shí)際的座位大小，就可以推導(dǎo)出來AP 天線的覆蓋區(qū)域。802.11n 2.4頻段有13個(gè)信道，每個(gè)信道彼此交錯(cuò)，為了保證信道之間不干擾，一般選取1、6、11三個(gè)不重和的信道做網(wǎng)絡(luò)覆蓋。如圖6所示。

圖6：AP天線的覆蓋區(qū)域。

而傳統(tǒng)的AP+天線的系統(tǒng)并不適用于這種場合，因?yàn)楣ぷ髟谙嗤诺赖腁P之間會(huì)互相干擾，在一個(gè)需要上百個(gè)AP的碗狀體育館中，如果沒有覆蓋角度設(shè)計(jì)良好的天線，AP之間互相干擾的情況是很嚴(yán)重，每個(gè)AP會(huì)花費(fèi)大量的資源處理相鄰信道的干擾信號。所以，特殊設(shè)計(jì)的天線是降低同信道之間干擾的關(guān)鍵，如圖7所示。

圖7：特殊設(shè)計(jì)的天線是降低同信道之間干擾的關(guān)鍵。


3. 選用覆蓋角度合適的天線

如前文所述，AP之間的干擾會(huì)造成用戶空口速率的下降。一般硬件上有兩種方法可以降低AP之間的干擾，例如降低AP發(fā)射功率，控制天線方向圖以降低對鄰近AP的無線信號強(qiáng)度?？刂铺炀€方向圖即希望天線能有一個(gè)窄帶的覆蓋范圍，即每個(gè)天線的覆蓋區(qū)域只覆蓋目標(biāo)區(qū)域，而目標(biāo)區(qū)域之外的要求天線增益快速衰減，這樣可以限制接入這個(gè)天線的用戶數(shù)量，從而降低干擾。這里有相互矛盾的地方：

(1) 天線的帶寬和體積成反比。天線的帶寬越窄，天線的體積和目標(biāo)覆蓋區(qū)域的增益就越大。而在實(shí)際的應(yīng)用中，體育館為碗形，用戶座位呈階梯狀排列，如圖8所示，每排座位之前不可以潛在的可能阻擋用戶視野的天線存在。而且，每個(gè)體育館有自己特有的工業(yè)設(shè)計(jì)，天線需要部署在體育館中，天線自身的工業(yè)設(shè)計(jì)和體育館的工業(yè)設(shè)計(jì)也需要可以很好的吻合。

圖8

(2) 天線帶寬和增益成正比。天線理論決定了，天線帶寬越窄，天線覆蓋區(qū)域的增益就越大。而太大的增益對用戶是存在潛在影響的。北美FCC委員會(huì)規(guī)定，空間無線電磁場強(qiáng)度不能超過規(guī)定值。而理想的窄帶覆蓋效果下，天線的增益會(huì)很大，再加上AP的輻射功率，有可能超過FCC規(guī)定。

因此，實(shí)際應(yīng)用中，必須在天線的增益、體積和帶寬之間取一個(gè)平衡。PCTEL公司經(jīng)過多年的積累和多個(gè)實(shí)際案例，發(fā)現(xiàn)最合適的天線指標(biāo)為：

方向圖角度：E平面(elevation)35度，A平面(azimuth)55度

尺寸：天線體積約為35 cm x 35 cm

增益：2.4GHz 10dbi， 5Ghz 6dbi。在這個(gè)尺寸和覆蓋角度下，天線增益可以做到12dbi 或者更高，但是根據(jù)FCC委員會(huì)的規(guī)定限制和一般AP的發(fā)射功率，天線中需要增加額外的設(shè)計(jì)以降低增益。