湖北工业大学商贸学院图书馆无线方案.docx
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湖北工业大学商贸学院图书馆无线方案
湖北工业大学商贸学院图书馆无线网络
技
术
建
议
书
武汉意丰科技有限公司
2010-5
一、概述
无线局域网（WLAN）技术于20世纪90年代逐步成熟并投入商用，既可以作传统有线网络的延伸，在某些环境也可以替代传统的有线网络。
对比传统的有线传输解决方案，使用WLAN网桥实现数据传输具有以下显著特点：
简易性：
WLAN网桥传输系统的安装快速简单，可极大的减少敷设管道及布线等繁琐工作；
灵活性：
无线技术使得WLAN设备可以灵活的进行安装并调整位置，使无线网络达到有线网络不易覆盖的区域；
综合成本较低：
一方面WLAN网络减少了布线的费用，另一方面在需要频繁移动和变化的动态环境中，无线局域网技术可以更好地保护已有投资。
同时，由于WLAN技术本身就是面向数据通信领域的IP传输技术，因此可直接通过百兆自适应网口和企业内部Intranet相连，从体系结构上节省了协议转换器等相关设备；
扩展能力强：
WLAN网桥系统支持多种拓扑结构及平滑扩容，可以十分容易地从小容量传输系统平滑扩展为中等容量传输系统；
随着WLAN技术的快速发展和不断成熟，目前在国内外具有较多的中大规模应用，诸如荷兰的阿姆斯特丹市的全城覆盖，向客户提供各种业务。
二、项目需求
湖北工业大学商贸学院坐落在风景秀丽的南湖之滨，位于武汉东湖高新技术开发区和光谷中心地带，周边与多所著名高校和科研院所毗邻，学术氛围浓厚，交通便捷。
学院占地面积780亩，建筑面积25万平方米，学习与生活设施一应俱全；建有30多个专业实验室和几十个校内外实习实训基地，全院教室多媒体化，教学仪器设备总值5000余万元；图书馆建筑面积2.6万平方米，馆藏图书百万余册，全馆实行数字化、人性化、信息化管理，是一座融雄伟建筑、高素质职工队伍、丰富馆藏、先进设备、科学管理与人性化服务于一体的现代化图书馆，成为全省同类院校中一道靓丽的风景线，受到上级主管部门和兄弟院校的一致好评。
根据实际工作需要，拟在图书馆内部建设无线局域网络，要求该网络支持IEEE802.11n协议，覆盖各楼层阅览室，每层楼配置相应数量的AP。
无线局域网拓扑结构采用星形以太网，无线接入所需布设的AP通过接入设备接入到网中，在接入层提供相应的接口给AP使用。
a）本工程具体的建设目标是：
1、采取通行的网络协议IEEE802.11g标准，选取合理的无线覆盖方案，从而实现对图书馆各楼层相应区域的WLAN信号覆盖，大楼内部无盲点（以甲方现场确认为准），提供稳定可靠的无线宽带网络接入服务；
2、全面的无线网络支撑系统（包括无线安全、无线QOS等），以避免无线设备及软件之间的不兼容性或网络管理的混乱而导致的问题；
3、保证网络访问的安全性，支持用户多种接入方式认证机制,包括：
基于PPPoE、802.1X、Portal、MAC等认证，支持外置的Portal服务器和外置的AAA服务器系统；
4、无线宽带网络将来应该能够支持WIFI语音、IPTV等增值业务；
5、安全、认证和管理要求。
为了阻止非授权用户访问无线网络，以及防止对无线局域网数据流的非法侦听，无线网络要具有相应的安全手段，主要包括：
物理地址（MAC）过滤、服务区标识符（SSID）匹配、AES加密，双向认证等方式。
Ø工程布线和安装要求：
室内部分：
定位于较为开阔位置，将网线走暗线敷设到位；挂在墙上，可利用设备本身自带的安装附件进行安装；如果需要遮蔽，则需要定制非金属安装盒；如果是挂在天花板上，则根据天花板的情况而定，若天花板是非金属结构，可以固定在天花板内。
安装过程中应充分考虑防盗问题。
供电部分：
AP的供电可采用其相应的POE供电模块配合市电进行供电。
Ø产品能力要求要求：
具有无委会核准证；
支持负载均衡；
漫游切换；
支撑QOS能力
支持GuestVLAN的要求，以满足合作伙伴用户通过省税务分局网络访问归属于公司的网络，以获取相关资料，以很好的支撑省税务分局工作；
良好的售前售后服务，及时响应用户的需求。
三、网络建设方案
针对湖北工业大学商贸学院图书馆采用WLAN技术构架宽带网络服务，从技术上、工程上以及提供的服务质量上均能较好的满足局方的要求。
对方案的选择,我们严格按照客户的需求进行,采用瘦AP+无线控制器+POE接入交换机的组网方式，AP通过POE供电模块配合市电进行供电。
天线灵敏度需符合有关要求。
楼内采用全向室内天线。
天线的防雷与大楼整体防雷的结合由乙方按实际情况设计。
天线安装须符合相关国家工程规范。
无线控制器至少管理15个AP。
须支持通过无线控制器对AP进行配置.
3.1无线网络基础方案
3.1.1方案逻辑组网图
鉴于湖北工业大学商贸学院图书馆的有线网络已经较为完善，本次工程采用无线网就近接入的原则，采用瘦AP+无线控制器+POE接入交换机的组网方式。
我们推荐H3CWX3024无线控制器，主机24个千兆电口支持POE供电,可直接对AP进行馈电，如有线距离太长则可采用AP的POE供电模块配合市电进行供电，具体的逻辑组网图如下图所示：
图1湖北工业大学商贸学院图书馆无线覆盖逻辑组网示意图
根据用户需求可知,需要认证上网,但要支持.产品选型非常重要,根据我们多年的经验和对技术的认识,在各大无线厂商中我们能看到H3C无线产品和技术的优势.
3.1.2H3CWLAN产品优势概述
⏹电信级产品质量保证
H3C自2003年公司成立以来就继承了业界领导厂商华为和3Com的WLAN产品。
整个无线产品的规划都是按照电信级设计，从阻容到主处理器芯片，每一个元器件都经过严格质量认证和技术认证，基本上是选用一流供应商的元器件，保证元器件的性能和品质。
在产品生产上，H3C公司采用业界先进的IPDCMM3.0集成产品开发流程，有严格的质量管理体系，从全流程的每一个环节控制产品质量。
⏹强大的研发团队，自主知识产权，快速响应客户需求
H3C的研发团队分布在北京、杭州、深圳和印度，海外研发中心紧跟前沿技术脚步，国内研发中心快速响应客户需求。
H3C全系列WLAN产品采用完全自主研发的软件，并采用了业界最为严格的测试标准，由位于北京的独立的鉴定测试中心来最终鉴定产品能否达到质量标准。
此外由于自主开发软件，完全掌握知识产权，很容易根据客户的要求定制特殊功能，以满足特定情况下的应用。
⏹完善的服务体系
H3C公司在全国建立了30个区域服务中心和区域备件系统，承诺为客户提供专业、快捷、规范的服务，通过先进的通信技术与总部的技术服务平台连接，完成客户档案、维护经验案例、备件库存、产品发布等信息的共享，形成覆盖全国地市级城市，专职人员规模超过400人的技术服务体系。
H3C致力于通过高质量的服务提高用户网络的可用性，提升用户满意度。
H3C成立了备件中心（SPC，SparePartsCenter）专门支撑H3C公司的售后服务和向客户的承诺，依托遍布全国主要城市的30个区域备件库和位于杭州、北京及深圳的3个分拨中心，建成了国际化、标准化、现代化的物流管理系统。
H3C备件中心科学地进行备件仓储分析和管理，能够向客户提供高效的备件服务，最大限度地保障客户网络的平稳运行。
⏹丰富的无线网络工程经验
无线网络的工程实施对整个项目的成败至关重要。
H3C专门成立了无线工程督导团队来确保无线网络工程的顺利实施，目前H3C公司已经成功实施了第六届亚洲冬季运动会、北京解放军总医院、国家知识产权局、新华社、北京航空航天大学、北京交通大学、华东理工大学、上海汤臣洲际大酒店等无线网络工程的部署，具备丰富的无线项目实施工程经验，保证项目进度，后顾无忧。
3.1.3产品的选型
●无线AP
根据我们对客户需求的了解，大楼各楼层AP覆盖我们选用H3C的WA2612-AGN，WA2612-AGN是华三通信技术有限公司（H3C）自主研发的双频多模系列无线接入点，可广泛应用于各种向用户提供WLAN接入的无线网络；WA2612-AGN作为瘦AP（FITAP）与H3C公司自主研发的无线控制器系列产品配套使用。
WA2612-AGN基于业界最新的硬件平台，具备业界同类产品最优的无线射频功能，同时产品集硬件加密、零配置、自动信道分配、多BSSID、IPv6等多个功能于一体，实现网络的易操作性、易维护性、健壮性，并能有效的防止网络配置的对外泄漏。
WA2612-AGN与H3C公司自主研发的系列无线控制器之间的通信基于标准的CAPWAP架构，通过无线控制器实现集中管理和简单的即插即用安装。
同时，AP的配置信息保存在无线控制器中，即使更换AP，配置信息也可以自动下发，无需重新配置。
与传统基于无线控制器的集中式加密相比，WA2612-AGN对用户数据实现了本地流量加密，可大大减轻了无线控制器的负担。
无线控制器与后端授权/认证/计费（AAA）服务器配合，可以控制用户和用户组的网络访问策略，当用户漫游网络时提供安全的业务连续性和完整性。
WA2612-AGN产品具有双频能力，即可以工作于WLAN的2.4GHz频段或5GHz频段之上。
支持多模，即指IEEE802.11a、IEEE802.11b和IEEE802.11g三种模式。
WA2612-AGN可通过软件配置支持IEEE802.11a或IEEE802.11b/g。
WA2612-AGN支持多SSID实现虚拟AP特性，每个SSID可对应不同的VLAN、从而对于每一个SSID可以实现不同的网络服务及认证方式。
该特性使管理员可以方便的为不同用户群、不同的业务制定区分的服务策略。
●无线控制器
根据我们对AP的个数可以确定无线控制器（AC）的型号，根据我们的计算，大约需要部署12个AP，我们可以推荐H3C的WX3024，标配可以支持24个FitAP，WX3024：
最多可管理48个AP；24个GE电口，支持POE供电；交换容量为：
88Gbps；包转发率：
65.47Mpps。
传统无线网络的部署需要网络管理员对网络中的每一个AP进行逐一配置，当无线网络规模较大时网络管理员往往要配置上百个AP，工作量巨大，且容易出错。
而采用无线控制器和FITAP配合组网时，只需要在无线控制器上对一类相同属性的AP建立配置模板，AP在启动时可以自动从无线控制器上下载最新的配置文件。
另外，由于AP本身不保存任何配置，万一设备丢失，也可以保证网络配置不被窃取。
AP支持启动后自动获取IP地址、自动获取AC的工作列表并自动和AC建立关联，真正做到了零配置，免维护，即插即用，极大地减轻了网络管理员在部署网络阶段的维护工作量。
当网络正常运行以后，无线控制器对所管理的AP以及AP所接入的用户进行实时监控，并能将这些信息实时上报给网管。
维护人员可以指定AP或用户进行在线服务策略设定和安全策略设定，使网络配置策略更加灵活。
同时，无线控制器支持AP软件自动更新功能，AP在每次重新启动时会自动比较当前运行的软件版本和无线控制器上的最新版本是否一致，如不一致AP会自动更新本地的软件映像，软件升级不再需要网管人员的干预。
3.2、各楼层AP部署图
3.2.1AP部署说明
我们选用H3C产品后针对湖北工业大学商贸学院图书馆无线覆盖的描述：
根据我们对大楼建筑结构的了解，大楼每层楼需要全网覆盖，根据结构图看到，AP部署在走道对无线信号的穿透效果比较好，结合AP实际的覆盖范围及大楼的结构，我们建议每层楼部署3个AP。
相邻之间AP按照1、6、11信道划分错开。
3.2.2无线网络安全
无线局域网络主要服务于企业作业系统，上面存在诸多的企业的商业信息，故网络安全问题在建网时必须考虑问题，安全方式主要侧重几个方面：
用户安全、系统安全，对每个无线接入的用户需要加密认证方可进入,可以根据不同的用户加入不同的VLAN,再通过交换机做策略的规划.这样本无线网络中着重考虑使用无线网络的空口信息的安全机制，同时也要考虑与无线相关的有线网络的安全问题，对于原有有线网络的安全问题，在本技术建议书中不作相应的考虑；
3.2.1用户安全
数据安全部分主要包括以下方面的内容：
MAC地址过滤：
目前支持基于MAC地址的过滤，限制具有某种类型的MAC地址特征的终端才能进入网络中；
SSID管理：
是一种网络标识的方案，将网络进行一个逻辑化标识，对终端上发的报文都要求进行上带SSID，如果没有SSID标识则不能进入网络；
WEP加密：
WEP加密是一种静态加密的机制，通信双方具有一个共同的密钥，终端发送的空口信息报文必须使用共同的密钥进行加密；
支持AES加密，AES安全机制是一种动态密钥管理机制，同时密钥生成也基于不对称密钥机制来实现的，同时密钥的管理也定期更新，具有体的时间由系统可以设定，一般情况都设定为5分钟左右，这样非法用户要想在5分钟之内进行获取足够数量的报文进行匹配出密钥出来，从无线空口的流理来看，基本上是不可能的；
H3C的无线方案中的密钥设置可能根据SSID信息与用户信息进行组合，即不同的SSID下不同的用户的密钥生成可以不一样，这样可以做不到不同的用户不同的管理方式，同时具备不同的权限；
3.2.2系统安全
无线通信——不需要有线电缆的连接就可以完成设备以及终端的接入，WLAN设备也是一样，这个特点给WLAN带来了无与伦比的方便性和组网快捷性等一系列有点，但是也给系统的安全带来了隐患。
如果没有对非法、恶意AP接入系统进行有效的防范，则无线系统会给整个无线网络系统带来巨大的安全漏洞。
AP入侵检测和隔离：
所有的AP在进行数据接入的同时，还担负着射频环境扫描的功能，可预设定或按需进行射频扫描以识别未授权的AP，并向管理员发出警报。
首先需要定义非法AP的范畴，分为非本公司所属AP设备（非H3CAP）和本公司所属AP设备（H3C制造的AP）两种。
针对这两种AP，我们设置了一个场景，也就是将非法AP放置于大楼WLAN系统中的某个位置，由于隧道AP是相邻布放的，所以非法AP一定会位于2个合法隧道AP之间，如下图所示：
图2非法AP监测示意图
如上图所示的非法隧道AP，在实施对无线网络系统的干扰的时候，APn和APn＋1会分别检测到非法AP的信号强度和MAC地址等信息，并会将这些信息上报到网管系统，网管系统根据其MAC地址信息可以分析是否为H3C公司的产品，并判断属于那个公司的产品，根据2个AP（或者周围多个AP）上报的信号强度信息可以甄别出此非法AP的位置，也就是距离APn和APn＋1的距离，这是因为在无线网络中AP的布放是相邻的，也就是可以近似成为1维，所以2个AP的距离信息即可定位非法AP的位置。
H3CWLAN网管系统软件中非法AP定位的流程图如下图所示：
图3非法AP监测流程图
流程说明：
状态序号
流程名称
流程说明
转移条件
下一状态
1
开始
开始
无条件
2
2
阈值m初始化
循环变量的阈值初始化
无条件
3
3
变量n清零
循环变量n清零
无条件
4
4
APn发现非法AP
APn是否检测到非法AP
APn是否检测到非法AP发出的信号
5/3
5
相邻AP同时发现
相邻AP是否同时检测到非法AP
相邻AP是否同时检测到非法AP发出的信号，并判断信息中是否有同一非法AP发出的信息（防止多个非法AP）
6/3
6
n=n+1
循环变量+1，并延迟进行下一次扫描
无条件
7
7
n>m
循环变量是否超出阈值
循环变量是否超出阈值
8/4
8
记录非法APMAC
记录非法AP功率
记录非法AP的MAC地址
记录非法AP的功率
无条件
9
9
计算非法AP位置
上报非法AP信息
根据功率计算非法AP的位置，将所有非法AP的信息上报管理员
无条件
3
当侦测到非法AP之后，管理者可以决定是否要干扰非法AP，或者将其纳为正常AP；由于侦测到的非法AP有可能是邻近其它建筑安装之正常AP，避免误送干扰，建议干扰非法AP动作由管理者确认后手动进行。
管理者可以从WXM网管程序上找出最接近非法AP的合法AP，并据此判断非法AP的概略位置，搜集更多信息以决定是否发出干扰。
I.无线终端的异常流量检测及报警：
无线网管提供全面的系统级统计数据：
可提供包括错误和流量的以太网统计数据，其中包括包的大小、无线统计数据以及用户会话统计数据，它们保存为用户在多个AP上的漫游记录，并且都具有易查看的表格和图表，以便快速识别数据走向。
基于所有AP上来的无线终端的数据都要通过AP与无线交换机之间的二层隧道进行通信，因此所有无线终端的流量均可通过无线网管进行统计，并且通过实时的统计报表呈现出所有用户访问网络流量，并通过设定流量阈值，一旦某无线终端流量超过阈值即实现异常流量的报警功能。
II.用户访问控制：
提供基于身份的组网：
提供基于用户身份的所有服务，以使用户在漫游时具有诸如虚拟专用组（VirtualPrivateGroup）成员资格，并实现不同权限的划分；在省税务分局大楼实际应用中可通过给不同部门分配不同的用户名访问无线网络，并给予不同部门不同的访问权限。
并可通过将用户名和MAC地址进行绑定，防止大楼以外人员通过楼内无线网络来访问网络。
3.3无线用户接入管理
通过实地的考查，和用户的交流沟通以及对现有网络结构的分析后，我们采用802.1x进行无线接入用户进行认证，这样可以很好的与校园网原有的认证系统融合。
通过802.1x进行用户的接入认证管理，和统一的计费管理。
采用802.1x协议有以下几点好处：
简洁高效：
纯以太网技术内核，保持了IP网络无连接特性，不需要进行协议间的多层封装，去除了不必要的开销和冗余；消除网络认证计费瓶颈和单点故障，易于支持多业务和新兴流媒体业务。
容易实现：
可在普通L3、L2、IPDSLAM上实现，网络综合造价成本低，保留了传统AAA认证的网络架构，可以利用现有的RADIUS设备。
安全可靠：
在二层网络上实现用户认证，结合MAC、端口、账户、VLAN和密码等；绑定技术具有很高的安全性，在无线局域网网络环境中802.1x结合EAP－TLS，EAP－TTLS,可以实现对WEP证书密钥的动态分配，克服无线局域网接入中的安全漏洞。
行业标准：
IEEE标准，和以太网标准同源，可以实现和以太网技术的无缝融合，几乎所有的主流数据设备厂商在其设备，包括路由器、交换机和无线AP上都提供对该协议的支持。
在客户端方面微软WindowsXP操作系统内置支持，Linux也提供了对该协议的支持。
应用灵活：
可以灵活控制认证的颗粒度，用于对单个用户连接、用户ID或者是对接入设备进行认证，认证的层次可以进行灵活的组合，满足特定的接入技术或者是业务的需要。
易于运营：
控制流和业务流完全分离，易于实现跨平台多业务运营，少量改造传统包月制等单一收费制网络即可升级成运营级网络，而且网络的运营成本也有望降低。
针对湖北工业大学商贸学院有以下几点好处：
1、因为考虑校园网的原有结构，采用802.1x协议进行认证，整个校园网络不需要进行很大的调整，布署起来也很方便。
2、在无线客户端只要安装802.1x认证软件，便能通过原有的有线帐号进行认证，无需其它的复杂配置。
3.4无线网络QOS
3.4.1漫游切换支持
无线终端在全楼无线网络中移动时，必然要进行不同AP之间、所属不同有线交换机之间的漫游切换。
整个L2、L3漫游过程在50ms内全部完成，并兼容IEEE802.11i、IEEE802.11f和IEEE802.11e标准，可良好支持语音、视频等多媒体业务的需求。
3.5无线网络管理
3.5.1总体需求
湖北工业大学商贸学院图书馆无线系统涉及的AP数量多，需要网管系统，因为H3C的无线控制器里可以对所有合法AP的管理，所有无需另配网管软件，AC可以对整个无线网络的设备进行设备管理。
3.5.2集中网络管理
无线网络建成后，管理者可在中心端集中管理所有AP及无线交换机，统一由无线控制器管理。
3.6频率规划与负载均衡
Ø频率规划
802.11n使用开放的2.4GHzISM频段，可工作的信道数为欧洲标准信道数13个。
由于其支持直序扩频技术造成相邻频点之间存在重叠。
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。
因此对于802.11n在2.4GHz地工作频段，理论上只能进行三信道的蜂窝规划实现对需要规划的热点的无缝覆盖。
此外，由于功率模板是否能做到符合邻道、隔道不干扰也非常影响频率规划的效果。
针对如何进行802.11n的频率规划作了大量的实验，实验证明3载频也可以实现蜂窝对需要覆盖的区域进行无缝覆盖，并提供更高的服务带宽提高服务质量，和高带宽业务的开展。
`
图4频率规划原理图
频率规划需要配合使用的功能包括：
I.AP支持13个信道设置
II.AP支持最大100mw功率以及多级功率控制
III.AP支持外置天线以及定向天线
IV.针对特殊应用还需要AP支持桥接功能、接入功能以及WDS功能
结合以上功能的支持，以及勘探工具，可以较好的部署AP达到频率规划的效果。
华为公司针对无线小区、机场、酒店等热点区域进行过频率规划，使用效果较好。
Ø负载均衡
AP上支持标准的IAPP协议框架，通过负载均衡的部署，可实现在一个热点内用户平均分配到所部署的所有AP上，达到在一个服务区AP接入用户数何流量的平衡，为用户提供更高的服务质量。
具体可部署的负载均衡策略有：
I.对所有AP设置基于用户数的负载均衡功能，AP通过对接入用户数的统计，与设定AP接入用户数量阀值比较，达到阀值后，不允许新的用户接入。
II.对所有AP设置基于流量的负载均衡功能，AP通过对接入用户流量的统计，与设定AP上流量漏桶阀值上沿比较，达到阀值后，不允许新的用户接入，少于阀值下沿，再允许新用户接入。
III.配合网络规划，设置AP群功能，在一个群内的AP通过组播报文实时通报接入用户数量，当发现AP间用户数差值大于设定阀值，接入用户多的AP将部分用户赶下网。
3.7供电问题
由于本次无线网中AP设备数量较多，我们采用2612无线AP的POE供电模块配合市电进行供电，满足实际组网的要求。
3.8覆盖区域详细说明
图5简单同轴分布式天线系统原理图
本示意模型是业界采用WLAN频率规划技术对大楼覆盖的标准示意模型，首先说明采用WLAN技术可以按客户的需求结合WLAN现场勘探与频率规划可以实现最终用户的随时随地接入。
（图1以11g进行描述的，对于11g的模型一致）其次采用2.4G频段的IEEE802.11g技术在国家无委会规定的2.4~2.4835MHz频段共计有13个载频，互不干扰频段有3个如1、6、11＃（由于802.11g技术采用直序扩频技术，1个中心频点的载频对前后临频、隔频都有一定的干扰），也就是采用互不干扰频段结合功率控制、覆盖方向以及蜂窝规划，可以实现用户需要的带宽以及覆盖，单点可提供的接入带宽有33Mbps。
另外，针对湖北工业大学商贸学院图书馆WLAN覆盖建议为办公室、会议室等需要带宽较高的场所建议采用全向覆盖，除解决覆盖同时还要考虑接入带宽。
覆盖效果理论计
信号强度和传输距离的换算公式
AP加卡的信号总强度公式：
Gt－Gr＋AP天线增益＋终端天线增益＝L信号总强度（dB）
Gt（AP或终端功率，单位dB），Gr（终端或AP灵敏度，单位dB）
距离产生的信号衰减公式：
40＋20lgd＝L1（dB）d（距离，单位m）
工程中最大传输距离以45m计算，所以L1＝72dB
障碍物的衰减：
物体
dB
地板
30
带窗户的砖墙
2
办公室墙
6
办公室墙的金属门
6
砖墙的金属门
12.4
靠近金属门的砖墙
3
工程中实际的障碍物的最大衰减是临窗墙的衰减3dB加上房间墙的衰减12dB等于15dB。
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