搭建遠距離樓宇無線局域網方案

2019-11-05 02:35:36

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供稿：網友

　　網橋是一種類似于中繼器的聯網設備，它可以像中繼器那樣用來連接兩線路以擴展連接距離，也可以用來連接兩段局域網段，以實現兩局域網間的通訊協議。而現在日益廣泛使用的無線網絡技術中無線網橋是遠距離網絡連接中必須用到的產品。
　　
　　目前，樓宇之間的局域網互聯互通已經成為很多單位面臨迫切需要解決的問題，一個公司可能希望將鄰近的生產、運輸子網和治理中心連接在一起；在大學校園區中，教學樓、學生宿舍中獨立的內部局域網與計算中心聯網后，可以方便學生和教師接入校園網和Internet；總之，大家都希望網絡可以實現在兩個或多個鄰近的建筑物間的局域網連接，提供高速互連網絡接入以及實現移動獲得網絡服務等功能。按照傳統的思路，要實現兩棟大樓的互聯，即使是近在咫尺，也需要牽線挖管，采用鋪設線纜或租用線路的方法。
　　
　　假如碰到四周環境的條件限制，鋪設線纜的工程可能無法實施；租用DDN線路會面臨著租用費用太高和線路帶寬太低等諸多困難。不過，現在無線技術已經有了解決上面諸多問題的答案。
　　
　　搭建遠距離無線局域網主要有以下幾種結構：點對點型、點對多點型、橋接中繼型和混合型。各種結構都有不同的適用場合，大家需要根據實際情況慎重選擇。
　　
　　點對點型
　　

　搭建遠距離樓宇無線局域網方案（圖一）

　　　　　　　　　　　　　　點對點無線橋接模式
　　
　　該類型常用于固定的要連網的兩個位置之間，是無線連網的常用方式，使用這種連網方式建成的網絡，優點是傳輸距離遠，傳輸速率高，受外界環境影響較小。這種類型結構一般由一對橋接器和一對天線組成。
　　
　　點對多點型
　　

　搭建遠距離樓宇無線局域網方案（圖二）

　　　　　　　　　　　　　　點對多點無線橋接模式
　　
　　該類型常用于有一個中心點，多個遠端點的情況下。其最大優點是組建網絡成本低、維護簡單，其次，由于中心使用了全向天線，設備調試相對輕易。該種網絡的缺點也是因為使用了全向天線，波束的全向擴散使得功率大大衰減，網絡傳輸速率低，對于較遠距離的遠端點，網絡的可靠性不能得到保證。
　　
　　此外，由于多個遠端站共用一臺設備，網絡延遲增加，導致傳輸速率降低，且中心設備損壞后，整個網絡就會停止工作。其次，所有的遠端站和中心站使用的頻率相同，在有一個遠端站受到干擾的情況下，其他站都要更換相同的頻率，假如有多個遠端站都受到干擾，頻率更換更加麻煩，且不能互相兼顧。
　　
　　橋接中繼型
　　
　　當需要連接的兩個局域網之間有障礙物遮擋而不可視時，可以考慮使用無線中繼的方法繞開障礙物，來完成兩點之間的無線橋接。如圖所示，無線中繼點的位置應選擇在可以同時看到網絡A與網絡B的位置，中繼無線網橋連接的兩個定向天線分別對準網絡A與網絡B的定向天線，無線網橋A與無線網橋B的通訊通過中繼無線網橋來完成。
　　
　　構建中繼網橋可以有兩種方式：
　　

　搭建遠距離樓宇無線局域網方案（圖三）

　　　　　　　　　　　　　　單個橋接器作為中繼器
　　

　搭建遠距離樓宇無線局域網方案（圖四）

　　　　　　　　　　　　　　兩個橋接器背靠背組成中繼點
　　
　　單個橋接器可以通過分路器連接兩個天線。由于雙向通訊共享帶寬的原因，對于對帶寬要求不是很敏感的用戶來說，此方式是非常簡單實用的。對帶寬要求較高的用戶，可采用背靠背兩個處于不同頻段的橋接器工作于無線網橋模式，每個無線網橋分別連接一個天線構成橋接中繼，保證高速無線鏈路通訊。
　　
　　混合型
　　
　　這種類型適用于所建網絡中有遠距離的點，近距離的點，還有建筑物或山脈阻擋的點，在組建這種網絡時，綜合使用上述幾種類型的網絡方式，對于遠距離的點使用點對點方式，近距離的多個點采用點對多點方式，有阻擋的點采用中繼方式。
　　
　　如何選購設備
　　
　　雖然由于無線網絡的帶寬和傳輸距離等因素決定了組建的無線網絡規模的大小，但組建網絡需選用的設備都是相同的，只是規模越大的網絡所需設備的價格和參數越高而已。下面筆者就通過一個相距200米的點對點型無線網絡的組建過程來說明如何選購設備。
　　
　　在實施室外無線橋接方案時，我們通常需要以下幾種設備：
　　
　　1、無線網橋
　　

　搭建遠距離樓宇無線局域網方案（圖五）

　　　　　　　　　　　　　　　　　無線網橋
　　
　　無線網橋是整個實現方案中的最核心的部分。這是無線網絡信號的發送和接收設備；在選擇無線網橋設備時，不僅要對產品的特點要有所了解，而且要針對特定的安裝要求進行挑選。例如點對點型無線網橋設備可用來連接分別位于不同建筑物中兩個固定的網絡。它們一般由一對橋接器和一對天線組成。兩個天線必須相對定向放置，室外的天線與室內的橋接器之間用電纜相連，而橋接器與網絡之間則是物理連接。另一種單點對多點型（PTMP）無線網橋設備, 能夠把多個外圍建筑物的網絡連成一體，但結構更為復雜，需要使用全方位天線?，F在很多商家提供的產品中有許多網橋設備能夠兼具上述兩種橋接功能。
　　
　　2、無線室外定向天線
　　

　搭建遠距離樓宇無線局域網方案（圖六）

　　　　　　　　　　　　　　無線室外定向天線
　　
　　無線室外定向天線也是整個實現方案最重要的部分。能否實現更遠距離的信號穩定傳送，依靠于天線的質量。天線有兩個參數非常要害：增益和方向性。增益表示天線功率放大倍數，數值越大表示信號的放大倍數就越大，也就是說當增益數值越大，信號越強，傳輸質量就越好。方向性指的是天線輻射和接收是否有指向，即天線在是否對某個角度過來的信號非凡靈敏和輻射能量是否集中在某個角度上。
　　

　搭建遠距離樓宇無線局域網方案（圖七）

　　　　　　　　　　　　　　各種天線的對比表
　　
　　根據天線水平面方向性的不同，可以分為全向天線和定向天線（天線在垂直方向一定具有方向性），全向天線的最大增益一般無法做得很大，但是在安裝的時候不需要考慮兩端天線安裝角的問題，安裝起來比較方便，適合于距離要求不高的環境；而定向天線可以將增益做得很高，一般的方向性越尖銳的天線增益就越高，信號的傳輸距離就越遠，但是方向性過于尖銳的天線在安裝和調整的難度就越大，兩邊的天線必須對準才能保證信號的傳輸；適合于距離要求比較高的環境。
　　
　　3、室外天線避雷器/浪涌保護器
　　

　搭建遠距離樓宇無線局域網方案（圖八）

　　　　　　　　　　　　室外天線避雷器/浪涌保護器
　　
　　室外天線通常安裝在建筑物的頂部，輕易感應雷擊，假如沒有保護措施而在雷雨天氣很輕易燒毀設備，并帶來危險。天線避雷器/浪涌保護器串聯在無線設備和室外天線之間，可以防止雷擊對設備和人員帶來的損害。對于這類設備需要注重的是兩個參數：通流容量和插入損耗，通流容量指的是在避雷器可以瀉放的最大雷擊電流，該值越大越好。插入損耗指的是在避雷器對信號的衰減，該數值越小越好。另外避雷器必須正確有效地接地，否則沒有任何防雷效果！
　　
　　4、室外天線饋線
　　

　搭建遠距離樓宇無線局域網方案（圖九）

　　　　　　　　　　　　　　室外天線饋線
　　
　　室外天線饋線（簡稱天饋線）是連接室內網橋和室外天線的信號線，假如網橋和室外天線距離太遠則需要增加天饋線。但是這樣會帶來信號的衰減，為了將這種衰減盡量減少，需要盡量縮短網橋和天線的距離，并且選擇損耗較少的天饋線。例如XINGNET的NE-5006的饋線損耗可以做每5米衰減1dbi，比普通的饋線（每3米1dbi）質量要好得多。
　　
　　5、SMA-N 無線接頭轉換線
　　

搭建遠距離樓宇無線局域網方案（圖十）

　　　　　　　　　　　　SMA-N 無線接頭轉換線
　　
　　將SMA端子轉換成N端子，主要用于無線AP&BR與室外天線的連接。
　　
　　6、饋線轉換頭
　　
　　用于饋線和天線之間的連接，是一個N端子公、母端子的轉換接頭。
　　
　　注：通常他們的連接順序是：無線室外定向天線——〉饋線轉換頭——〉室外天線饋線——〉室外天線避雷器/浪涌保護器——〉SMA-N 無線接頭轉換線——〉無線網橋
　　
　　以上的一些經驗，僅是筆者自己室外無線橋接解決方案設備采購的經驗。當然假如大家需要實現大型的無線網橋連接還需要委托有實施無線網絡工程經驗的公司來設計施工。
　　
　　總結
　　
　　雖然無線網絡是解決目前遠距離聯網的好辦法，但在架設無線網絡之前，我們大家還需要根據實際地理位置和四周環境進行科學的規劃。
　　
　　尤其需要大家注重以下事項：
　　
　　1．將要連接的建筑物必須要能保持空闊，高大的樹木和建筑物等障礙物都會直接影響無線電波的傳輸。
　　
　　2．在減少帶寬的情況下，可以增加建筑物之間的傳輸距離，進行遠距離傳輸。目前，無線傳輸的距離在無障礙的情況下最長可以達到80公里，但是在應用中，實際距離可能會遠小于80公里，因此在多山地區，或者有障礙物的時候，距離不宜過長，實在需要的話，可以在中間設立中繼中轉站，繞過障礙。
　　
　　3．無線局域網近距離傳輸時，為了獲得最大的帶寬，可以將無線網橋連接到支持冗余通道的路由器上，這樣就可將三個無線網橋集成在一起，并且天線高度基

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