中南铁道学院无线覆盖方案.docx

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中南铁道学院无线覆盖方案

中南铁道学院

无线覆盖

解

决

方

案

长沙无线城网络科技有限公司

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2006-06-18

第一部分无线网络概述

1.无线局域网（WLAN）概述

计算机网络的普及给人们的工作、生活带来了深远的影响，同时，人们的需求也在应用过程中不断提高，摆脱线缆的束缚，创造一个自由移动的空间，因此无线局域网（WLAN）应运而生。

WLAN通过电磁波在空气中发送和接收数据，而无须线缆介质，与有线网络相比，WLAN具有安装便捷、使用灵活、易于扩展和经济节约等优点。

无线局域网（WLAN）采用成熟的以太网技术，将无线通信从移动通信简化出来，解决用户无线宽带接入的需求。

WLAN同时也得到了网络设备，手持设备等供货商的支持，从目前到未来一年预计会有大量的支持WLAN的产品和应用。

2.无线网络的组建

无线局域网可以简单也可以复杂，最简单的网络可以只要两个装有无线适配卡（wirelessadaptercard）的PC，放在有效距离内，这就是所谓的对等（peer-to-peer）网络，这类简单网络无需经过特殊组合或专人管理，任何两个移动式PC之间不需要中央服务器（centralserver）就可以相互对通。

无线网络访问点（AccessPoint，简称AP）可增大AD-Hoc网络移动室PC之间的有效距离到原来的两倍。

因为访问点是连接在有线网络上，每一个移动式PC都可经服务器与其它移动式PC实现网络的互连互通，每个访问点可容纳许多PC，视其数据的传输实际要求而定，一个访问点容量可达15到63个PC。

无线网络交换机和PC之间有一定的有效距离，在室内约为150米，户外约为300米。

在大的场所例如仓库中或在学校中，可能需要多个访问点，网桥的位置需要事先考察决定，使有效范围覆盖全场并互相重迭，使每个用户都不会和网络失去联络。

用户可以在一群访问点覆盖的范围内漫游（roam）。

访问点把用户在不知不觉中从一个访问点的覆盖范围转移到另一个访问点的覆盖范围，确保通讯不会中断。

为了解决覆盖问题，在设计网络时可用接力器（ExtensionPoint，简称EP）来增大网络的转接范围，接力器看起来和功能上都像是访问点，但接力器并不接在有线网络上。

接力器望文生义，其作用就是把信号从一个AP传递到另一个AP或EP来延伸无线网络的覆盖范围。

EP可串在一起，将讯号从一个AP传递到遥远的地方。

最后谈一下定向天线：

若要将在第一栋楼内无线网络的范围扩展到一公里甚至数公里以外的第二栋楼，其中的一个方法是在每栋楼上安装一个定向天线，天线的方向互相对准，第一栋楼的天线经过网桥连到有限网络上，第二栋楼的天线是接在第二栋楼的网桥上，如此无线网络就可接通相距较远的两个或多个建筑物。

3.移动性

在做接入点规划时需要考虑用户的移动性需要。

一种用户在整个覆盖区域内移动时需要一直与WLAN相连接，就像用户只要是在覆盖区域内时能做到随时、随地性。

另一种用户需要不时接入WLAN，比如用户在不同大楼会议间歇时需要不时查看电子邮件。

第一种需求需要跨越WLAN的无缝漫游，此WLAN需要大接入点密度。

而第二种需求属于间断性的无线连接，接入点密度可以相对小一些。

4.计算吞吐量

在布置WLAN之前需要考虑WLAN最常使用的是哪种通信，是电子邮件和Web通信，或是对速度要求很高的ERP（企业资源规划），还是CAD（计算机辅助设计）应用程序。

是需要速度为54Mbps的802.11g，还是只需要速度为11Mbps的802.11b就足够。

不管使用哪一种通信，当用户与接入点的距离过远时，网络速度都会显着下降，所以安装足够的接入点不仅仅是为了支持所有的用户，也是达到用户需要的连接速度所要求的。

WLAN宣称的速度并不一定准确对应于它的实际速度。

与交换式以太网不同，WLAN是一种共享介质，它更像是老式以太网的集线器模型，将可用的吞吐量分割为若干份而不是每个接入设备提供专线速度。

这一限制（通过电波传输数据时还会有50％的损耗）对无线网络的吞吐量规划而言是一个很大的问题，计算接入点数目时最好多预留一些空间。

仅仅根据用户数目及其最小宽带需求来计算接入点数目是及其冒险的，尽管它可以在一段时间内满足对容量的需求。

还要记住的是，即使802.11b现在已经吸引所有人的注意，但802.11a将很快成为高性能WLAN标准的选择，所以基础设施应从现在开始支持它，或者至少在不久的将来可以升级至802.11a。

5.防止干扰

干扰对于某些机构可能会是个问题。

尽管追踪入侵微电波，无绳电话和蓝牙设备并非难事，但更常遇到的是来自网络内部其它接入点甚至是网络外部的干扰。

例如：

802.11b和802.11g在2.4GHz频带内提供三个相同的非重迭通道，这使得规划密集部署或在相邻WLAN的干扰下工作变得十分困难。

理想的情况使，2.4GHz环境中的通道1、6和11永远不会与同一通道相邻，这样它们就不会相互干扰，但这是不现实的。

实际上需要一定量的良性蜂窝覆盖重迭以允许用户漫游（20％到30％最佳），但如果站点处的建筑物超过一层，即便是使用高增益天线，建筑物的层与层之间也会有一些渗漏。

802.11a的12个非重迭通道可以在很大程度上缓解通道分配带来的问题。

802.11a使用的5.8GHz频带几乎不会造成任何非WLAN干扰，而且用户也不太可能遇到相邻802.11a接入点，原因是这一标准还未像802.11g那样普及。

6.覆盖区域

知道WLAN的射频信号是怎样传播的吗？

信号频率越低，无线网络传输速度越慢，有效范围就越远。

由于大量射频信号以较低频率传播，同时信噪比的灵敏度因为高速调制方式而增加，所以速度为11Mbps的2.4GHz802.11b信号的传播距离远远超过速度为54Mbps的5.8GHz802.11a信号。

WLAN的覆盖范围除了受不同射频带和吞吐量变化而造成的波传播特征影响之外，还会因为自由空间路径损耗和衰减而受到限制。

自由空间路径损耗更大程度上是开放或户外环境方面的问题，实际上是无线电信号因为波前扩展引起的扩散导致接收天线接收不到这些信号。

衰减则在WLAN的室内安装中比较常见，它是振幅下降，或者射频信号在穿过墙壁、门或其它障碍物时减弱造成的。

这就是WLAN在密集建筑物周围性能不好的原因。

当面对这种物理上的干扰时，即使弹性比5.8GHz信号好得多的2.4GHz信号，仍然会遇到某些射频问题。

多路径效应也是影响覆盖范围的重要因素之一。

所谓多路径效应，就是信号被反射并回送的现象。

在大多数情况下，多路径效应使接收到的信号被削弱或是完全抵消。

于是有一些本来应该充分传播信号的区域几乎或根本没有射频信号覆盖。

防止多路径效应的办法是拆除或重新安置机柜和网络设备机架之类的干扰对象，同时增加接入点密度或功率输出。

第二部分覆盖方案概述

中南大学铁道学院（原长沙铁道学院）的前身是1953年全国高校院系调整时，由武汉大学、湖南大学、南昌大学、广西大学的土建专业和四川大学、云南大学、华南工学院的铁道专业合并建立的中南土木建筑学院。

1958年，中共湖南省委决定以原中南土木建筑学院为基础，改名为湖南工学院，1959年改名为湖南大学。

1960年9月15日，根据铁道部铁教学刘[60]字第2345号文件，以湖南大学的铁道建筑、铁道运输、桥梁隧道三个系为基础，增设数理力学系、电信系，成立长沙铁道学院，直属铁道部领导。

2000年，根据中央决定中南工业大学、湖南医科大学、长沙铁道学院三校合并组建中南大学。

　　50年来，学校获得了极大的发展，目前校园占地面积860余亩，建筑面积32万余平方米，固定资产3亿多元，仪器设备总值7300万元，图书馆建筑面积1万平方米，藏书80余万册，各种教学生活设施齐全。

学校现设有土木工程、工业设计、通信工程、交通运输、工程力学、工程管理、工商管理、财务管理、建筑学、自动化、会计学、统计学、社会学、法学、英语、法语、建筑环境与设备工程、机械设计制造及其自动化、电子信息科学与技术、计算机科学与技术、交通设备信息工程、国际经济与贸易等22个本科专业，学科涵盖工、理、文、经、管、法等学科门类。

学校面向全国招生，包括研究生、本科生、成人教育、继续教育在内，现有在校学生1万余名，教职员工1700余名，其中具有高级以上技术职称的专业技术人员1000多人。

学校以素质教育为根本宗旨，注重培养学生的创新精神和实践能力，注重学生的基础理论、基本知识和基本技能的训练，五十余年来，共培养了各类人才六万多人，毕业生一次就业率连续多年保持在97%以上。

　　学院一贯重视学科建设，是全国首批获得博士、硕士学位授予权的院校之一，现有土木工程、交通运输二个一级学科博士点，三个博士后流动站——数学、土木工程、交通运输工程，概率论与数理统计等19个学科具有博士学位授予权，有43个学科具有硕士学位授予权，有国家重点学科3个，湖南省重点学科3个。

目前在岗博士生导师44位，硕士生导师数百位，每年开展科学研究项目两百余项。

　　学校坚持科研“面向经济建设主战场，人无我有，人有我优，产学研一体化”的方针，发挥土木工程、概率论、图论、相对论、优化设计、随机振动理论等学科优势，积极承担各类科研项目，为铁路建设和社会发展做出了重要贡献。

自1978年以来，共承担国家攻关项目、国家自然科学基金重大项目、国家社会科学基金项目、国家“863”项目和国际合作项目等1700多项，获国家、部、省以上奖励140多项

　　学校从1978年开始聘请外籍专家，首开铁道部和湖南省高校聘请外国专家任教之先河。

至今已经先后有340多位外国专家、学者来校任教或短期讲学，先后与美国、法国、德国、英国、比利时、澳大利亚等国的多所大学建立合作关系。

学校于1999年获得留学生招生权，目前已招收来自美国、韩国、蒙古及泰国的留学生。

　　学校是湖南省第一所成立董事会的高校，现有董事单位80个，与社会的横向联系密切。

校办产业有以科技型企业为主体的各类实体20多个，在科技成果转化、社会服务方面取得累累硕果。

需求分析

学校需要在室内有线网络的基础上用无线网络做一个室外补充，需要在室外环境下进行无线网络的覆盖，主要针对学校住宿区进行无线宽带接入。

可以提供学校住宿区灵活的，方便的，高带宽的无线因特网接入。

2..解决方案

无线局域网在物理布局、通信距离等方面有其特殊性。

采用无线方式，架设方便，运行、维护成本低，周期短。

本方案的设计综合考虑经济性、施工可行性等多方面因素，力求做到最优。

根据实地的考察，学校的办公楼建筑体结构比较封闭，为更好的做好覆盖，我们制定了一套覆盖方案。

具体架设方位如下示意图：

系统布局图

在方案中，我们共采用１１台8500PG，2.4GHz/.5.8Ghz双频无线AP，支持802.11a/b/g标准、采用OFDM调制技术、POE以太网供电、操作温度从-40到70°C、可达30公里传输距离，AP功能做覆盖，可以保证建筑层高低的比较好的无线覆盖效果。

为了保证住宿楼也能做好覆盖，在AP架设处，我们可以在建筑侧面用炮杆水平伸出一个定向天线，天线方向朝建筑内，以便为走廊和通道做好覆盖。

　　　ODU-8500PG是电信级无线设备，可以提供高的稳定性，高的带宽资源。

保证用户的高带宽无线宽带接入。

提供５００ｍｗ的可调输入覆盖功率，可以据不同的需要手动调节。

提供WEP/WPA等多种加密方式。

并具有802.1X认证、MAC地址过滤、VLAN、SNMP管理功能。

可以实现可运营、可管理的无线网络。

８０２．１ｘ认证可以为网络建设者提供可靠的，优秀的后台接入管理、计费功能。

具有虚拟AP的功能，可以邪气４个无线接入信道。

可以通过SSID切割VLAN。

支持IEEE802.11E,提供尽力而为的QOS管理策略。

可以为用户特殊的因特使用提供带宽保证。

设备采用多种报警措施。

可以为网管人员提供良好的后台管理和故障排解支持。

方案中我们提供了双频的处理功能。

５．８Ｇhz频段的网桥功能可以满住宿区因特网接入少的题，可以提供桥接功能。

来实现因特网线路的无线延伸。

５．８Ｇhz网桥功能可以提供物理层１０８Mbps应用层４５Ｍｂｐｓ的次骨干传输带宽。

并提供MAC互绑、WEP/WPA等多种加密方式。

可以提供无线管理控制，可以防止非法的无线接入管理、控制AP。

提供最高５００ｍｗ的可调输出功率，可以提供长距离，复杂环境的覆盖和传输。

支持自我频道选择，可以自动回避干扰严重的不干净信道。

保证无线传输信道的高通信质量。

应用最先进的虚拟AP技术，一台AP可以提供多个接入信道。

可以为复杂的应用环境，提供尽力而为的QOS功能。

保证有特殊需要的服务得到良好的网络资源。

在系统布局图中，我们分别对两个需要无线宽带接入的地区设备不同的蜂窝网。

可以通过一条接入校园网的因特网出口共享因特网出口资源。

在北校区几幢住宿区，我们分区布A、B、C三个ODU-8500PG，形成一个蜂窝网。

整个三台AP形成星形结构。

通过5.8Ghz频段的无线网桥实现三个点的互联。

并通过A点的AP接入因特网。

AP的AP与楼宇交换机相接。

接入整个校园网。

并通过校园网接入因特网。

在A、B、C三个AP的覆盖下。

北校区住宿区需要宽带接入的用户可以过过PC。

移动式PC外接无线网卡或通过移动式PC自带的迅驰网卡通过2.4Ghz频段接入由A、B、C三个AP提供的２．４ＧＨＺ覆盖的无线网络。

并通过AP接入因特网。

在校园南校区，我们一共布了８个AP，实现对南校区住宿区域的覆盖。

共分为两个蜂窝星形网。

ODU-8500PG　D、E、F、M四个形成一个星形的拓扑结构。

共享D处AP的因特网出口资源。

同样用５．８ＧＨＺ频段作传输。

２．４ＧＨＺ频段提供终端用户PC、移动式PC的无线接入。

在南区第二个蜂窝网络中AP分别为G、H、I、L。

他们四个共享G处的因特网出口资源。

终端用户的接入如前所述。

系统逻辑拓扑图：

设备安装图

各移动监控点的无线节点在该点的设备连接方式：

由无线网桥ODU-8500PG通过馈线连接到定向天线ANT-2400-P120，对射中心无线节点进行连接。

ODU-8500PG向下经超五类屏蔽线连接以太网供电器PoE后，再连接到楼层接入交换机或路由器。

IP地址的规划：

　IP地址可以采用校园网现有的模式。

也可以在无线网络中架设DHCP服务器，有DHCP服务器自动分配给终端用户上网IP。

或手工输入网管中心分配的合法IP地址。

具体的IP分配策略根据校园网的实际需要规划。

3.建成后的效果

该无限局域网组建后，可以在其覆盖区域类实象随时随地移动上网，完全能够满足72个以上信息点的无线接入。

4.产品资料

ODU-8500PG

2.4GHz802.11a/b/g108Mbps

电信级室外无线AP+网桥混合模式

WiFi-City无线城ODU-8500PG（或8200PG）是一款基于802.11a/b/g能提供高达108Mbps接入速度的全天候室外一体型无线覆盖系列产品，五倍于802.11b无线产品是一款方便、实用性价比极高的电信级无线室外覆盖AP及室外点对多点桥接器的复合体，ODU-8500PG（或8200PG）是一款双芯片AP+网桥混合模式产品，能提供更方便的施工及维护；是一款提拱专用于室外大面积无线覆盖和LAN-TO-LAN桥接的解决方案，能够非常好地解决电信宽带运营商最后一公里的接入或作为企业总部与分支机构之间的数据传输以及局域网内Internet访问而不依赖任何网络线缆，包括双绞线或光纤，最重要的是提出室外POE以太网线供电、全防水、恒温、防潮的概念，给无线网络设备提供更多的保护。

产品特色及优势

●2.4GHz802.11a/b/gOFDM技术

●可达30公里传输距离

●AP隐藏安全机制（SSID广播抑制）

●支持VLAN功能

●支持STP生成树

●支持WDS功能

●0.5W大功率输出

●内置RSSI（信号强度）帮助用户快速的校准天线

●POE以太网供电

●采用SNMP简化管理

●广泛操作温度从-40到70°C

●108Mbps无线局域网

●支援802.1x认证/MAC捆绑

●

简易SNMP网络管理

●防水室外单元（国际A级防水）

●PTP连结（点到点）

●PTMP连结（点到多点