无线组网设计淮工.docx

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无线组网设计淮工

课程设计报告书

课程名称：

专业综合课程设计

题目：

淮海工学院本部WiFi组网研究与设计

系（院）：

电子工程学院

学期：

2011-2012-1

专业班级：

姓名：

学号：

评语：

成绩：

签名：

日期：

淮海工学院本部校区女生宿舍子网WiFi组网研究与设计

1课程设计的目的和任务

本次课程设计是根据“通信工程专业培养计划”要求而指定的。

综合课程设计是通信工程专业的学生在学完所有专业课后进行的综合性课程设计。

其目的在于使学生在课程设计过程中能够理论联系实际，在实践中充分利用所学理论知识分析和研究设计过程中出现的各类技术问题，巩固和扩大所学知识面，为以后走向工作岗位进行设计打下一定的基础。

课程设计的任务包括让同学掌握一般通信系统方案设计的过程、步骤、要求、工作内容及设计方法；训练学生组网工程项目管理、需求分析、网络方案设计、系统合成、综合布线能力等；训练学生综合运用专业知识的能力，提高学生进行通信网络工程设计、工程实施的能力。

2项目实际环境

以淮海工学院本部校区为背景，WiFi技术组建淮海工学院本部校区的无线局域网，根据覆盖范围、用户数目，接入速率以及AP规划等方面综合考虑，结合本部校区的实地环境，进行无缝的无线覆盖设计，为大家提供何时何地都可方便使用网络资源的环境。

淮海工学院本部校区占地面积65万平方米左右，校舍面积近50万平方米。

教学楼众多，布局多样化，较为分散，组网艰巨；教工宿舍及学生宿舍用户数量庞大，设计要求也较高；室外空旷地面积大且分散，无缝覆盖不易进行。

我负责设计的是女生宿舍子网，包括A1-A10共10栋宿舍楼，每栋为五层宿舍加底层（A2、A4除外，为六层加底层），底层为宿管人员值班室、洗衣房、开水房和自行车库等，不需要AP覆盖，只有A5底层有个金购福超市，放置一个AP。

3需求分析

随着校园网络的规模不断扩大，网络应用不断增加，网络已经成为老师和学生获得信息的主要手段之一。

但原先的有线校园网有着较多的问题：

存在许多“网络盲点”，如图书馆、会议室、体育馆、宿舍等场所；少数联网的教室无法满足多数人同时上网的需求；组建时安装繁琐、布线不便等。

无线接入安装布线灵活、区域重构快速、移动的服务用户、并且可以迅速、方便的部署在任何环境中。

例如在校园应用，那么在每次需求发生变化时，可以为教室、实验室和宿舍等重新布线节省所需要的时间和成本。

我们可以用一种安全、经济的方式将网络连接拓展到整个校园，是学生、教师和管理人员无论在室内还是室外都可以接入网络、创建无线的教室,尤其是也解决了学生在宿舍上网存在的局限问题，让网络无处不在。

4市场调研

根据淮海工学院本部校区的实际情况，选择性价比高的产品。

以下是本组研究得出的市场上的无线局域网主流产品的性能，价格，参数分析，详细参数见下面各表。

市场的无线局域网主流产品的性能，价格，参数分析如表4.1-4.5：

表4.1无线AP参数表

型号

传输距离（米）

价格（RMB）

天线类型

TP-LINKTL-WA501G+

室内200

室外830

170

可拆式全向天线

天线增益：

4dbi

表4.2交换机参数表：

（符合IEEE802.3、IEEE802.3u网络标准）

型号

技术参数

价格（RMB）

H3CS1024

快速以太网交换机，传输速率：

10Mbps/100Mbps，24个10/100M自适应以太端口，接口介质：

10/100Base-TX：

3/4/5类双绞线，背板带宽4.8Gbps，包转发率：

3.57Mpps。

510

H3CS1224R

快速以太网交换机，端口数量：

24个10/100/1000MbpsRJ45口，接口介质：

10Base-T：

3/4/5类双绞线，100Base-TX：

5类双绞线，传输速率：

10Mbps/100Mbps，背板带宽：

48Gbps，包转发率：

35.71Mpps。

1250

表4.3光纤参数表

型号

性能

价格（RMB）

立孚8芯室外多模光缆

产品类型：

多模光纤；波长：

1300nm，850nm；纤芯数量：

8；损耗：

850/3.5dB/km、1300/1.0dB/km。

7/m

表4.4双绞线参数表

型号

参数

价格（RMB）

跃图五类二对四芯UTP网线

产品类型：

五类双绞线，产品适用：

100Base-T，最大单段长度：

100米，传输速率：

100Mbps，包装长度：

305米。

290

表4.5光电转换器参数表

型号

参数

价格（RMB）

D-LinkDFE855

光纤转换器/转换模式:

光纤和UTP的转换/接口类型:

10/100Base-TX/SC/接口数量:

2/传输数率（Mbps）:

100。

600

根据淮海工学院本部校区女生宿舍子网的实地情况，我们选择的各产品设备如下：

室内无线AP：

TP-LINKTL-WA501G+；层/楼交换机：

H3CS1024；区交换机：

H3CS1224R；光纤：

立孚8芯室外多模光缆；双绞线：

跃图五类二对四芯UTP网线；光电转换器：

D-LinkDFE855。

5总方案设计

5.1接入层设计

接入层通常指网络中直接面向用户连接或访问的部分。

在一个网络中，它通常由无线AP、交换机及集线器构成。

它的目的是允许终端用户连接到网络，因此接入层交换机具有低成本和高端口密度特性。

接入交换机是最常见的交换机，它直接与外网联系，使用最广泛，尤其是在一般办公室、小型机房和业务受理较为集中的业务部门、多媒体制作中心、网站管理中心等部门。

在传输速度上，现代接入交换机大都提供多个具有10M/100M/1000M自适应能力的端口。

AP相当于基站，一个AP能够在几十至上百米的范围内连接多个无线用户，AP的主要作用是将无线网络接入以太网，其次要将各无线网络客户端连接到一起，相当于以太网的集线器，使装有无线网卡的PC可以通过AP共享有线局域网络甚至广域网络的资源，AP工作于2.4GHz频段。

接入层由无线网卡、AP和L2Switch组成，按照宽带网络的定义，接入层的主要功能是完成用户流量的接入和隔离。

对于无线局域网WLAN用户，用户终端通过无线网卡和无线接入点AP完成用户接入，它主要是集中在宿舍或办公室等终端用户所在的区域。

在女生宿舍子网设计方案中，每一层楼处使用一交换机把各AP连接起来，然后五层楼的交换机连接到一个总的交换机上。

综合上述参数，我们打算选用无线AP：

TP-LINKTL-WA501G+,室内选用双绞线跃图五类二对四芯UTP网线连接AP接入点与二层交换机。

图5.1是淮海工学院本部校区女生宿舍子网的接入层拓扑结构。

图5.1女生宿舍子网接入层拓扑图

5.2汇聚层设计

汇聚层是楼群或小区的信息汇聚点,是连接接入层和核心层的网络设备,为接入层提供数据的汇聚、传输、管理、分发处理。

汇聚层为接入层提供基于策略的连接,如地址合并,协议过滤,路由服务,认证管理等。

通过网段划分（如VLAN）与网络隔离可以防止某些网段的问题蔓延和影响到核心层。

汇聚层同时也可以提供接入层虚拟网之间的互连,控制和限制接入层对核心层的访问,保证核心层的安全和稳定。

汇聚层的功能主要是连接接入层节点和核心层中心。

汇聚层设计为连接本地的逻辑中心，仍需要较高的性能和比较丰富的功能。

汇聚层设备一般采用可管理的三层交换机或堆叠式交换机以达到带宽和传输性能的要求。

其设备性能较好，但价格高于接入层设备，而且对环境的要求也较高，对电磁辐射、温度、湿度和空气洁净度等都有一定的要求。

汇聚层设备之间以及汇聚层设备与核心层设备之间多采用光纤互联，以提高系统的传输性能和吞吐量。

汇聚层的设备一般安装在一个大楼的内部或楼下，包括主楼、教学楼、图书馆、科技楼、各个宿舍楼、教工宿舍楼等等，然后通过光纤接入核心层。

汇聚主干层主要采用环形和星型两种拓扑结构，环形拓扑结构一般用于地理范围较大的校园网，通过多个节点进行汇聚；星型拓扑结构用于规模不大的校园网，星型拓扑由于在管理和维护上十分简单因而成为目前最常见的拓扑结构。

淮海工学院本部有教学子网、后勤子网、宿舍子网、室外子网、教工子网等。

我做的是本部女生宿舍子网，其汇聚层的拓扑结构如下图5.2所示。

综上所述，采用无线交换机：

H3CS1024，H3CS1224R；光电转换器：

D-LinkDFE855等。

图5.2女生宿舍子网汇聚层拓扑图

5.3核心层设计

核心层的功能主要是实现骨干网络之间的优化传输,骨干层设计任务的重点通常是冗余能力、可靠性和高速的传输。

网络的控制功能最好尽量少在骨干层上实施。

核心层一直被认为是所有流量的最终承受者和汇聚者，所以对核心层的设计以及网络设备的要求十分严格，由于核心层设备将占投资的主要部分，所以设计核心层时需要考虑冗余设计。

5.4无线接入点（AP）配置原则

5.4.1使用室内直放AP布点覆盖，需考虑及遵循以下几个问题和原则：

（1）需要有入户线缆资源（双绞线）。

（2）如果在一个大厅里只安装一个AP，则尽量把AP安放在大厅的中央位置，而且最好是放置于大厅天花板上；如果同一空问安装两个AP，则可以放在两个对角上。

（3）保持信号穿过墙壁和天花板的数量最小。

2．4GHz信号能够穿透墙壁和天花板，然而，每一面墙壁和天花板都将使AP信号的覆盖范围减少1到30米。

应放置AP与计算机于合适的位置，使墙壁和天花板阻碍信号的路径最短，损耗最小。

（4）考虑AP和覆盖区域之间直线连接。

注意AP的放置位置，要尽量使信号能够垂直的穿过（90度角）墙壁或天花板。

（5）不同的建筑材料产生不同的传输效果。

由金属的框架或门构成的建筑物会使WLAN无线信号的传输距离变小。

放置AP的位置应使信号通过干燥的墙壁或敞开的门，避免放置在使信号必须通过金属材料的位置。

（6）AP天线方向可调，安装AP的位置应确保天线主波束方向币对覆盖目标区域，保证良好的覆盖效果。

（7）AP安装位置需远离电子设备（起码l—2米），例如微波炉、监视器、电机等。

5.4.2无线接入点AP的频率配置要遵循的原则：

（1）在室内覆盖相距25M以内的不同AP不可以使用相同频点；超过40M的不同AP可以考虑使用相同的频点。

（2）在室内覆盖相距25M内但中间有3面以上水泥墙隔开的2个AP可以考虑使用相同的频点。

（3）在室外覆盖相距200M以内的不同AP不可以使用相同频点；超过300M的可以考虑使用相同频点。

（4）在室外覆盖相距200M以内但有建筑物的阻断（无线电波需穿透3面水泥墙）的不同AP可以考虑使用相同频点。

（5）用于室外覆盖的AP频点，建议在室内覆盖的AP频点中不要再次使用，避免出现室外频点的频率对室内频点的频率干扰。

6无线网络规划与覆盖设计

6．1无线网络频率规划

802.1lg工作在2.4G频段，全部采用非授权许可频段，无须向国家相关管理部门申请频段使用，采用2.4GHZ做无线网络覆盖。

在进行频点规划时，非重叠信道可以进行复用，但确保使用同一信道的AP之问有足够远的距离，相邻节点不要采用同样的信道。

IEEE802.11g使用2.4GHz的ISM频段，工作频率范围为2400~2485.3MHz，可用带宽为85.3MHz，划分为13个信道，每个信道的带宽为22MHz，中心频率以5MHz的间隔。

对于真正相互不重叠信道只有相隔5个信道的工作中心频点，故理论上只能进行三组信道的规划无缝覆盖。

图6.12.4GHZ频段存在的信道图6.2802.11g第一组频点规划示意图

频率与序号（n）的关系：

f1（n）=2412+（n-1）*5MHZ。

表6.1WIFI无线网络频点表

频点：

频率

频点