摘 要 室内无线局域网（WLAN）的部署重点，在于确定接入点（AP）的位置、信道与功率，以在保证覆盖质量的同时将干扰降至最低。本文提出了一种基于无线热图的WLAN自动规划方案，模拟室内环境的信号传播，并通过智能布局及配置算法，解决室内WLAN推广中的上述难题。
关键词 WLAN自动规划；信道分配；干扰避免
中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）119-0221-02
1背景
随着移动互联网的发展，人们的工作和生活与网络的关系日益紧密， 尤其是在公司、校园、商场等建筑物内部。随时随地上网的需求，催生了室内无线局域网的建设浪潮。
在室内环境中部署企业级无线局域网，通常需要技术人员提前进行地勘，给出AP部署数量及点位，并预先设计各AP的信道和功率。然而，人工规划的效果往往依赖于地勘人员的经验，也没有经过定量的优化判定。当AP数量较多时，以避免干扰为目的的信道配置，会因为反复修改占用大量的人工时间。
2现状和问题
无线热图作为可视化工具，通过模拟建筑物内部构造并选择合适的信号传播和衰减模型，当给定AP的位置、信道、功率等参数时，可在平面图上直观呈现WLAN的覆盖质量，包括不同位置的信号强度，同信道AP之间的干扰情况等。在部署完成后，无线热图可用于WLAN覆盖效果的实时呈现和接入点的参数调整。
通过覆盖仿真，无线热图也能提供地勘规划阶段的AP部署效果模拟。当前的模拟主要以手工方式在平面图上布放AP，或者采用在目标区域平均布放再由用户手动调整位置的半自动方式[1]。但这两种方式仅引入了效果呈现，而并未解决对技术人员来说耗时更长的AP点位设计问题，也缺乏对不同环境的定制化考虑。
3技术方案
本文在无线热图的基础上，提出了一种AP自动布放与配置优化方案，能根据用户使用和部署环境等需求输入，给出优化后的AP部署建议。整体方案如图1所示，分为4个步骤：平面图及障碍物信息导入、用户需求给定、AP点位计算、信道分配与功率优化。
覆盖区域内的各种障碍物，例如墙体、立柱、门窗等，都会吸收无线信号而带来衰减。因此，导入障碍物信息，可以更精确地计算AP覆盖的实际效果。而用户需求，通常可以为：a）终端最低接收信号强度（RSSI）；b）应用类型，例如语音或数据，其最终也将导出为信号强度需求。为满足低延时传输，语音所需要的信号强度要高于数据业务。此外，通过给定用户数及用户最低速率，也可以通过下述公式推算出所需的最少AP数（向上取整）。公式中的“每AP提供的数据率”与AP类型相关，且在不失一般性的前提下假设用户均匀分布在目标区域。
所需AP数=每用户所需数据率*用户数/每AP提供的数据率
3.1AP布放
AP布放的基本思路是，通过优先覆盖顶点及临近区域的方式，用尽可能少的AP，逐步缩小未覆盖（即RSSI不满足要求）区域面积，从而达到完全覆盖。
具体的算法步骤如下：
1）按约定规则选出一顶点，例如两夹角边之和最长的顶点；
2）从顶点向内（例如沿着角平分线）寻找一尚未覆盖点部署AP，使顶点处的RSSI满足需求，且可覆盖的边长之和最长。判断一点是否被覆盖的标准即，在当前部署下该点处的RSSI值大于指定阈值。在计算RSSI时，均假设AP采用全向天线，输出功率为法规允许的最大值100mW，并考虑AP至顶点直线路径上的障碍物衰减。关于室内WLAN信号的衰减模型，已有文献提出[2]，本方案中不做特别说明或限定；
3）重新计算待覆盖区域的RSSI值。当存在多个AP时，取其中RSSI值最大者。用直线“切除”新覆盖顶点及已覆盖的边长，生成新的待覆盖多边形。新生成的待覆盖区域内可能出现部分区域的RSSI已满足需求，并不影响算法结果；
4）如果新的待覆盖区域面积为0，则完成AP部署，否则转到步骤1；
5）如果给定服务所属AP数，且已部署AP数少于服务所需，则置一AP于已有覆盖下RSSI最低处，并重新计算整个目标区域的RSSI。重复本步骤直至AP数量满足要求。
以要求最低RSSI为-65dBm，需要12个AP为例，在图2所示目标区域内（红色多边形内）运行本算法的结果如图所示，平面尺寸单位均为米。
3.2信道分配与功率优化
在计算出AP位置后，需要进一步分配信道，以减少各AP间的同频干扰。在AP数量较多时，用全局优化的方式进行信道分配的算法开销太大。出于效率考虑，通常采用逐一分配信道方式取得局部优化。分配算法可以采用以下三种组合之一，可也根据其它原则进行。
4结论
本文给出了一种在室内复杂环境下结合热图进行自动AP布局和信道功率配置的技术方案。本方案有效降低了WLAN建设前期的地勘时间和人力成本，同时通过自动计算方式避免了在复杂室内环境下人为操作和经验不足带来的误差。通过算法生成的RSSI覆盖热图，用户也可以很直观地看到部署后的预期效果，还可根据需要进行进一步调整。自动信道与功率分配，将WLAN内的AP互扰抑制在不影响使用的水平。
通过简单扩展，该算法可满足多种部署要求，例如不同用户密度、不同覆盖指标、重点覆盖区域、不可部署区域、无需覆盖区域等。
参考文献
[1]蔡垂先，摩托罗拉LANPlanner：协助用户进行802.11n规划[J].通讯世界，2009（6）：58-59.
[2]吴为民，WLAN室内信号路径衰减在OPNET上的仿真研究[J].重庆文理学院学报，2012，31（3）：36-38.
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