基于铜轴线缆的无线局域网研究与部署

王伟林 朱凤荣 王建中

基于铜轴线缆的无线局域网研究与部署

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随着笔记本电脑普及，移动办公越来越流行，目前WLAN（无线局域网:Wireless Local Area Network）技术正处在一个快速发展过程中，逐渐成为无线上网接入方式的主流，它是在一个有限地域范围内实现互连设备的通信系统，可以作为有线局域网扩展，也可以独立作为有线局域网的替代设施，提供了很强的灵活组网方式。

图1 WLAN over CATV原理

图2 WLAN与CATV通过铜轴线缆传输

问题的提出

无线局域网产品最早来自于IEEE组织于1997年6月批准的802.11标准。在随后为了能提供更高的数据通信宽带和更多的功能，使无线局域网得到更快速的发展，IEEE 组织新的工作组将802.11标准进行了扩展和加强。目前主要应用的无线局域网具体标准为802.11a/b/g/n，其中客户端无线网卡使用最广泛的标准是工作于2.4GHZ频率的802.11b/g。

楼宇内部WLAN信号传统覆盖有以下三种方式：

1、在走廊集中安装大量无线AP(Access Point：设备接入点)，AP信号穿墙进入房间实现覆盖，这是最常用的方案。这种方案由于AP数量多且布置密集，导致系统自身干扰尤其是同频干扰现象严重，美国Novarum公司针对Cisco、Aruba等几家品牌AP进行压力测试，结果证实AP在大规模集中使用的情况下，不管是使用瘦AP还是胖AP，都解决不了同频干扰的问题，在使用72台笔记本电脑和15个AP的纯数据测试中，Cisco和Aruba产品所提供的总吞吐量不到50Mbps，与预期的300Mbps总吞吐量相差甚远。

2、每个房间安装一个小功率 AP，虽然解决房间内信号覆盖的问题，但是干扰问题却更加突出，如果是WI-FI（Wireless Fidelity：无线上网技术）手持设备用户，在相邻几个房间走动的时候，信号会在几个AP之间频繁切换，给用户网络稳定性造成影响。

3、室外安装大功率AP天线向室内覆盖。采用这种布置方式户外开阔环境容易遭受外来 AP 的干扰，AP数量少造成系统总带宽非常低，并且房间内用户WLAN接收信号质量不高，房间内靠近窗户位置的接收信号才会好一些。

以上三种传统类型无线网络信号覆盖方式不能很好地将信号覆盖到房间内部供用户稳定使用。广电网络拥有非常丰富的铜轴电缆资源，SYV-75-5射频铜轴电缆几乎覆盖所有的家庭，企业很多办公楼宇在建设时期也布置了这种型号的铜轴电缆，传统的观点认为，有线电视网络中铜轴电缆只适用于1GHz以下信号的传输，对于超出这个频率范围的信号，铜轴电缆衰减太大。然而，研究发现，在一定的应用环境和条件下，与其它传输媒介/方式相比，铜轴电缆传输频率高于1GHZ信号的优势依然十分突出。研究表明：SYV-75-5射频铜轴电缆，即使在对于无线传输而言最理想的条件下（无障碍、无多路径），当传输距离小于60 米时，普通质量的铜轴电缆对2.4GHz信号的传输性能优于无线传输30dB 以上。如果再考虑墙壁、天花板等障碍物对无线传输损耗的影响（每层30cm 厚墙壁/天花板对2.4GHz信号的衰减增加20至25dB），当传输距离小于60 米时，铜轴电缆对2.4GHz信号的传输性能优势可达50dB 以上。

方案设计与实现

南京信息职业技术学院办公楼、实训楼等楼宇，建设之初考虑以后可能会用到有线电视，楼宇内部布置了铜轴线缆到每个房间，平均每四个房间使用一根CATV（有线电视：Community Antenna Television）铜轴线缆，总线经CATV分支分配器分配信号，目前这些楼宇需要进行WLAN网络覆盖。新建的教师公寓，考虑给每个房间覆盖WLAN与CATV信号。

随着笔记本电脑普及，移动办公越来越流行，目前WLAN技术正处在一个快速发展过程中，逐渐成为无线上网接入方式的主流，它是在一个有限地域范围内实现互连设备的通信系统，可以作为有线局域网扩展，也可以独立作为有线局域网的替代设施，提供了很强的灵活组网方式。

设计使用办公楼、实训楼等现有CATV铜轴线缆传输WLAN无线信号，图1所示。

AP 集中安装在走廊或设备间，WLAN信号输入到现有的 C A T V 线路，利用WLAN信号分支分配器，将WLAN信号通过 CATV 线路铜轴电缆在全屏蔽无干扰下直接输送到每一房间内，实现房间内优质无干扰无线网络覆盖。由于每个AP的无线信号在全屏蔽下通过 CATV 线路传送，分配到相连几个房间共享使用，加上 CATV线缆自然损耗，延伸到房间内布的无线信号不会过强，不会穿越楼层房间给其他AP或无线用户带来干扰。相连4到8个房间在同一AP下有效工作和管理，没有其他 AP强信号的入侵，不会在同一房间内收到多个 AP 信号，出现传统覆盖方式的“时断时续，无线网络信号频繁切换”现象。

在新建的教师公寓，考虑每个房间既要有C A T V信号又要覆盖W L A N信号，WLAN无线信号传输频率主要为2.4GHZ（802.11b/g），CATV信号传输频率范围是1GHZ以下，CATV与WLAN信号处于不同频带范围，WLAN 和 CATV 信号通过混合电路输入到铜轴电缆。混合电路的工作原理是CATV信号经过低通滤波电路、WI-FI信号经过高通滤波电路之后，二者合并成一路CATV/WI-FI混合信号，混合信号经过信号分支分配器通过布置的铜轴电缆在全屏蔽无干扰下直接输送到房间内，最后在每个房间内安装信号分离器，将两种信号分开，来自不同端口铜轴电缆的CATV/WIFI混合信号，经过低通和高通滤波馈送到相应的CATV和WI-FI端口，实现房间内优质WLAN和CATV信号覆盖，图2所示。

通过铜轴电缆传输WLAN信号方式有以下优点：

1、头端和用户端都选用标准的WLAN产品，无需为广电重新研发和生产专用产品，具有技术普及可行性。

2、成熟的WLAN与铜轴电缆两种技术相结合应用，未改变WLAN的实质，只是增强了WLAN的穿透能力，增加了无线网覆盖范围，安装及维护简单且运营成本低。

3、对于已经具有铜轴电缆的楼宇而言，采用该方案布置WLAN对楼宇影响小，施工简单。

存在的问题与对策：

传统的铜轴电缆分支分配器支持最高频率只有1GHZ，WLAN信号不能通过，必须换成支持频率范围在2.4GHZ的专用分支分配器。

目前该方案已经在南京信息职业技术学院教师公寓和办公楼区域全面实施应用。该方案实施应用以来，用户反应房间内部上网稳定性和上网速率高，信号在房间内覆盖均匀，该方案在学院办公楼、实训楼等原先已经布置CATV有线电视线缆情况下更容易实施，只需要更换信号分支分配器和房间内部的有线电视模块即可实现WLAN信号覆盖。即解决了无线传输同频干扰的问题，又充分利用现有有线电视线缆的宝贵资源。

（作者单位：1为南京信息职业技术学院；2为武警江苏总队）