工廠管理者深知即使是一個(gè)很小的網(wǎng)絡(luò)故障也可能導(dǎo)致極其嚴(yán)重的損失。除此之外，還有典型工業(yè)環(huán)境的干擾源以及在自動(dòng)化解決方案中決定覆蓋范圍和數(shù)據(jù)速率的現(xiàn)實(shí)難題。幸運(yùn)的是，目前已經(jīng)出現(xiàn)了為數(shù)不少的軟件輔助工具，可以幫助專業(yè)人員去掉規(guī)劃中的臆測(cè)部分，從而提供既安全又可靠的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

人們常持有的觀點(diǎn)是無(wú)線局域網(wǎng)是不能夠進(jìn)行規(guī)劃的，只有現(xiàn)場(chǎng)安裝才能顯示出無(wú)線局域網(wǎng)的可行性。歸結(jié)而言，這種觀點(diǎn)就像是說(shuō)在建造房子時(shí)可以通過(guò)省略建筑計(jì)劃來(lái)節(jié)省建筑的費(fèi)用。事實(shí)上，這樣做將會(huì)導(dǎo)致無(wú)窮無(wú)盡的問(wèn)題，以及昂貴的故障整頓費(fèi)用。

沒(méi)有可靠的規(guī)劃，就不可能快速且有效地建造可靠的無(wú)線局域網(wǎng)。在規(guī)劃某一無(wú)線局域網(wǎng)時(shí)，很多經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人員也僅僅是粗略地計(jì)算一下各個(gè)路由就制定出了他們的計(jì)劃。這種情況下，整個(gè)區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量最多是通過(guò)測(cè)量無(wú)線電覆蓋域來(lái)證實(shí)一下而已，若可能的話再作一些改進(jìn)。而大部分的用戶并不熟悉也很難處理那么多對(duì)應(yīng)的公式和數(shù)值。更好的辦法可以是：在開(kāi)始之前，把諸如覆蓋域、信號(hào)質(zhì)量、干擾以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)所處環(huán)境等因素統(tǒng)統(tǒng)考慮進(jìn)去，準(zhǔn)確地進(jìn)行規(guī)劃。

對(duì)無(wú)線電傳播的影響

無(wú)線局域網(wǎng)一般工作在四個(gè)模式之一(IEEE802.11 a/b/g/h)，處在2.4GHz或者5 GHz頻帶。在2.4GHz頻帶，三個(gè)不重疊的頻道可供使用;而在5 GHz頻帶，依據(jù)地區(qū)規(guī)則和所使用模式的不同，供使用的不重疊的信道數(shù)目可以達(dá)到19個(gè)。后者所擁有的更多的不重疊信道數(shù)目意味著在同樣的區(qū)域可以運(yùn)轉(zhuǎn)更多的接入點(diǎn)而沒(méi)有相互間的干擾。這就使得接入點(diǎn)信道分配更加容易，并可以增加在給定區(qū)域內(nèi)的無(wú)線局域網(wǎng)的傳輸吞吐量。

最初規(guī)劃階段的網(wǎng)絡(luò)仿真圖

微波爐、無(wú)繩電話和藍(lán)牙設(shè)備也都是可能的干擾源，它們可以通過(guò)提高背景噪聲來(lái)影響無(wú)線信號(hào)。由于這些設(shè)備大都工作在頻譜的2.4GHz部分，在工業(yè)上使用“不擁擠”的5GHz頻帶將會(huì)產(chǎn)生較少的信號(hào)衰減和性能損失。

由于電磁波在空間中的三維傳播，隨著到信號(hào)源的距離的增加，信號(hào)的功率級(jí)急劇下降，如墻體或機(jī)器之類的障礙物可能會(huì)加劇這樣的衰減。這些因素在規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)時(shí)也是必須要考慮的。但是，5GHz頻帶的信號(hào)衰減要比處于2.4GHz頻帶的信號(hào)衰減更加明顯，這是因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)越短，被吸收和失真的程度越高。

專業(yè)人員還要切記工業(yè)環(huán)境中的空間狀況可能會(huì)改變，從而導(dǎo)致動(dòng)態(tài)的無(wú)線電覆蓋域。這種動(dòng)態(tài)的狀況，技術(shù)上稱之為多路徑失真，可能會(huì)影響信號(hào)質(zhì)量，不過(guò)并不一定能導(dǎo)致信號(hào)的絕對(duì)強(qiáng)度的劣化。

無(wú)線局域網(wǎng)規(guī)劃工具把上述種種情況(干擾、信號(hào)吸收與失真等等)統(tǒng)統(tǒng)考慮了進(jìn)來(lái)，去除了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃中的諸多臆測(cè)。這些工具允許使用者對(duì)特定場(chǎng)景下的情況進(jìn)行仿真，以確定即使在最惡劣的場(chǎng)合，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)依然保持有效并且功能齊全。#p#

改善信號(hào)質(zhì)量

很多情況下，通過(guò)選擇合適的天線類型可以較大程度地補(bǔ)償電磁場(chǎng)強(qiáng)度的損失。一般而言，有三種類型的天線可用選擇：全向天線(omni-directional antenna, omni antenna)，定向天線(directional antenna)和所謂的泄漏饋線電纜(leaky feeder cable, RCoax)。

正如其名，全向天線朝所有方向傳播統(tǒng)一的無(wú)線電信號(hào)(在一個(gè)依據(jù)天線校準(zhǔn)的水平或垂直的平面內(nèi)，360度)。這種天線的典型應(yīng)用是在覆蓋域已經(jīng)優(yōu)化了的環(huán)境中。其中，在有限的距離內(nèi)存在大量的用戶，而天線朝向各異。

定向天線可以在一個(gè)方向上以更大的強(qiáng)度傳播電磁波，而在其它方向上電磁場(chǎng)的強(qiáng)度都較低。其中，傳播的方向性由波束寬度和提供一半的最大傳播功率的兩個(gè)方向的夾角所決定。常見(jiàn)的方向天線的用途在于建筑物到建筑物之間的通信，或者為下述環(huán)境提供無(wú)線覆蓋，包括沿狹窄的通道，或高架空間，或建筑物內(nèi)部的金屬架以及其它吸收無(wú)線電的障礙物之間。

工業(yè)環(huán)境也常?！霸炀汀睙o(wú)法使用天線系統(tǒng)來(lái)提供無(wú)線通信的傳輸和接收的情形。這種情況，典型的如走廊，隧道或是軌道交通工具的通信。泄漏饋線電纜可以用來(lái)為固定且較窄的通道提供無(wú)線通信。Rcoax天線采用了同軸電纜的形式，并具有插槽用以發(fā)射和接收無(wú)線電信號(hào)。這種天線的好處在于使人們?cè)讵M窄的電纜范圍內(nèi)得到了可控的無(wú)線電場(chǎng)強(qiáng)，其長(zhǎng)度可達(dá)200m，而信號(hào)范圍則可以達(dá)到距離電纜7m的地方。此外，電纜的最大長(zhǎng)度和信號(hào)范圍依賴于接入點(diǎn)的功率設(shè)定結(jié)果和所使用的頻率。

為了恰當(dāng)?shù)仡A(yù)測(cè)天線的覆蓋域，重要的一點(diǎn)在于把天線的特征集成到所使用的規(guī)劃工具中。

以仿真促規(guī)劃

一個(gè)網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目的成敗往往在其早期的規(guī)劃階段就已經(jīng)被決定了。在早期階段，項(xiàng)目經(jīng)理需要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候粗略地估計(jì)一下自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的可能費(fèi)用。能夠用以確定一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)的詳盡規(guī)劃的費(fèi)用及以后的情況，這樣的功能是很有益處的。

大部分使用者可能希望無(wú)線覆蓋域是可改變的或可以針對(duì)潛在的環(huán)境變化而升級(jí)。這就需要獲得在將要進(jìn)行規(guī)劃的區(qū)域內(nèi)的各種機(jī)器和設(shè)備的精確的信息，然后建立合理的環(huán)境模型。這些數(shù)據(jù)將使得可能的模型的弱點(diǎn)在仿真中得到檢測(cè)，并進(jìn)而確定接入點(diǎn)和天線的最優(yōu)安裝位置。在驗(yàn)證仿真結(jié)果時(shí)，通過(guò)測(cè)量實(shí)際的信號(hào)質(zhì)量，來(lái)檢驗(yàn)上述理論。最后，一份大家都可以看到的報(bào)告為所得結(jié)果提供了證明，從而避免了因缺少嚴(yán)格規(guī)劃方式而帶來(lái)的煩惱。

當(dāng)然，上述步驟可以手動(dòng)計(jì)算得到，不過(guò)使用合適的規(guī)劃和仿真軟件事實(shí)上將會(huì)更加全面，因?yàn)樵诖笠?guī)模的計(jì)算機(jī)信號(hào)強(qiáng)度/質(zhì)量矩陣中不可避免地包含了數(shù)目巨大的預(yù)測(cè)值。使用完全計(jì)算機(jī)化的流程，其更深層次的關(guān)鍵性的優(yōu)勢(shì)在于可以仿真大量的場(chǎng)景，有必要的話也可以使用迭代的方法，而不必與無(wú)線硬件摻和在一起。直到可預(yù)測(cè)的無(wú)線局域網(wǎng)階段已經(jīng)確定，再購(gòu)買(mǎi)實(shí)際的設(shè)備。這樣可以排除稍后的昂貴的返工階段。此外，未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展亦可基于已存儲(chǔ)的早期規(guī)劃結(jié)果進(jìn)行。#p#

參數(shù)對(duì)信號(hào)質(zhì)量的影響

各家獨(dú)立的制造商提供的無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備的參數(shù)，如模式，信道，功率級(jí)，數(shù)據(jù)傳輸率，等等，不同程度地影響著網(wǎng)絡(luò)性能，因而必須是可以配置的。特定區(qū)域的規(guī)則(包括允許的傳輸功率輸出，頻率和開(kāi)槽)一定要告知這些設(shè)定值。其中，允許的功率級(jí)在戶內(nèi)和戶外應(yīng)用時(shí)可能是不同的，在地區(qū)與地區(qū)之間也會(huì)有變化。

此外，由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)屬于一種共享的媒介，因此在每一個(gè)接入點(diǎn)所提供的覆蓋域和每位用戶獲得的服務(wù)(數(shù)據(jù)傳輸率、可靠性等)質(zhì)量之間必然要有折衷。每位用戶獲得的服務(wù)質(zhì)量不僅會(huì)隨著同時(shí)連接接入點(diǎn)用戶數(shù)量的增加而下降，也會(huì)由于用戶遠(yuǎn)離接入點(diǎn)(數(shù)據(jù)傳輸率自適應(yīng))而下降。

只有正確地規(guī)劃接入點(diǎn)的位置和參數(shù)，才能提供給各個(gè)用戶足夠的服務(wù)質(zhì)量。簡(jiǎn)單地給功率級(jí)以少許分貝(dB)或毫瓦(milliwatt)級(jí)的改變，或者改變其頻率/信道的設(shè)定值，就可以產(chǎn)生大的影響。舉例來(lái)說(shuō)，如果在規(guī)劃階段設(shè)定其基礎(chǔ)為“更高的功率總是好的”，這將增加在設(shè)備和在大面積內(nèi)超過(guò)目標(biāo)來(lái)傳播不必要的敏感數(shù)據(jù)之間的干擾的風(fēng)險(xiǎn)。

信號(hào)強(qiáng)度、數(shù)據(jù)傳輸率等分布都是可以預(yù)測(cè)的，其中較弱的區(qū)域可以在彩色顯示的輔助下得以識(shí)別。

在設(shè)置完上述參數(shù)并開(kāi)始對(duì)所有無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備的范圍、數(shù)據(jù)傳輸率、信號(hào)衰減和干擾因素進(jìn)行仿真后，若是恰好處在某一特定高度上(水平)，那么就可以使其圖形可視化。當(dāng)把仿真的信號(hào)質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸率等以不同的顏色顯示在各個(gè)環(huán)境區(qū)域后，大概的覆蓋域就呈現(xiàn)出了整體的情形，可以顯示出，例如，一位未授權(quán)的用戶是否可以在距離要求的區(qū)域較遠(yuǎn)的地方接受到信號(hào)。它還可以指示出信號(hào)間在什么地方有信道重疊導(dǎo)致的干擾，甚至橫跨不同的背景層次。通過(guò)優(yōu)化設(shè)備參數(shù)(包括天線類型和方向)，可以把不良影響降到最小，而參數(shù)結(jié)果可以在新的仿真中得以顯現(xiàn)。#p#

天線仿真

如上所述，很多情況下，可以通過(guò)改變接入點(diǎn)天線的類型或方向來(lái)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于不需要全向天線的全覆蓋的應(yīng)用場(chǎng)合，定向天線甚至RCoax泄漏饋線可被用來(lái)從物理上限制無(wú)線覆蓋域，甚至是在困難的場(chǎng)合。為了使覆蓋范圍最大化，天線不僅要從頻率上與接入點(diǎn)進(jìn)行分離，并且，其水平和/或垂直位置也常常需要調(diào)整。當(dāng)把由附加的連接電纜所導(dǎo)致的衰減損失也考慮進(jìn)去時(shí)，天線的精確的位置和方向要求必須是可定義的。

對(duì)特定信號(hào)強(qiáng)度和可能由信道重疊帶來(lái)的干擾的仿真

市場(chǎng)上提供的大量的天線使得專業(yè)人員可以把附加的天線輸入到規(guī)劃工具中，并建立一個(gè)必要的目錄以記錄天線的種種特征，如水平和垂直的發(fā)射模式，增益，以及支持的方式。天線數(shù)據(jù)的輸入格式采用非標(biāo)準(zhǔn)化的圖形形式要比列表的輸入函數(shù)形式更有益處，尤其是對(duì)于經(jīng)驗(yàn)不足的用戶。#p#

仿真有效果嗎?

規(guī)劃軟件預(yù)測(cè)的仿真結(jié)果與網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃人員輸入工具的信息一樣準(zhǔn)確。當(dāng)設(shè)定值與現(xiàn)實(shí)世界中的性能相反時(shí)，被丟失或錯(cuò)誤建模的障礙物將會(huì)影響規(guī)劃結(jié)果的準(zhǔn)確性。規(guī)劃軟件中所使用的算法一般都是依據(jù)實(shí)際環(huán)境的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)的，因此，應(yīng)該準(zhǔn)確地把仿真環(huán)境(參數(shù))輸入進(jìn)去(然后與已儲(chǔ)存的環(huán)境庫(kù)相比較，稱之為錯(cuò)誤檢測(cè)(Error detecting, Ed))。一些工具，如我們的Sinema，是專業(yè)開(kāi)發(fā)用來(lái)為工業(yè)環(huán)境建模的，因此相比目前許多“閉門(mén)造車”的產(chǎn)品更適合于工業(yè)應(yīng)用。

輸入新天線的頻率、天線增益以及水平和垂直發(fā)射模式，進(jìn)行仿真

在集成附加障礙物和天線類型以更細(xì)致的調(diào)整預(yù)測(cè)結(jié)果方面，各種規(guī)劃工具也具有不同的能力。把特定目標(biāo)的障礙物集成到規(guī)劃工具中可以顯著地增加仿真的準(zhǔn)確度。諸如高頂存儲(chǔ)貨架或者定制的生產(chǎn)機(jī)械需要證明其能夠被仿真軟件理解并作為一個(gè)單一的對(duì)象被添加到用戶目錄。規(guī)劃軟件能夠描述不同材料制造的物體的能力是相當(dāng)有益的，并有助于在范圍內(nèi)的仿真的準(zhǔn)確性。定制的對(duì)象也可以重復(fù)使用以便于加快對(duì)有它們出現(xiàn)的未來(lái)計(jì)劃的建模。

盡管仿真永遠(yuǎn)不可能是百分百的真實(shí)，但是仔細(xì)地建模并正確地使用規(guī)劃工具還是可以得到與真實(shí)情況相當(dāng)接近的結(jié)果。

為了給一個(gè)可靠的無(wú)線局域網(wǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，規(guī)劃、仿真和布局工具就必不可少。使用出色的規(guī)劃工具，可以避免返工費(fèi)用，而規(guī)劃的可靠性也可以得到很大程度的改善。一旦正確地規(guī)劃并實(shí)施，處在自動(dòng)化環(huán)境中的無(wú)線局域網(wǎng)將為一般有線應(yīng)用提供了真正所需的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的選擇。