工商大学无线局域工程技术建议书.docx

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工商大学无线局域工程技术建议书

北京工商大学

无线局域工程技术建议书

华为3Com技术有限公司

2006年5月

目录

一、概述3

二、需求分析3

三、网络建设方案5

3.1无线网络基础方案5

3.1.1方案逻辑组网图5

3.1.2认证方式及认证点选择6

3.1.3计费模式：

6

3.1.4整网安全6

3.1.5频率规划与负载均衡：

7

3.1.6网络管理8

3.1.7供电问题：

8

3.2覆盖解决方案：

8

3.3天线选择10

3.3.1覆盖效果理论计算11

四、产品配置方案12

五、方案涉及产品介绍12

5.1WA1208E-DG、AGP12

5.3CAMS系统18

北京工商大学无线局域网工程技术建议书

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。

无线局域网具有以下显著特点：

Ø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；

Ø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；

Ø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、学校内部Intranet相连，从体系结构上节省了协议转换器等相关设备；

Ø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、需求分析

北京工商大学（下文简称为：

工商大学）校园无线局域示范网建设的总体目标是：

✓利用无线网络技术进一步扩展校园网的覆盖范围，使全校师生能够随时随地、方便高效地使用校园网络；

✓促进教学和科研发展，进一步拓展研究空间；

✓提升校园网络环境，提高管理水平和效率，推动学校信息化建设；

✓要覆盖部分原来没有有线网的空间

由于本工程是在校园有线网的基础上加以无线扩充（即采用AP将无线网络不近接入到有线网络）；

本工程具体的建设目标是：

Ø采取通行的网络协议标准：

目前无线局域网普遍采用802.11系列标准，因此校园无线局域网将主要支持802.11g（54M带宽）标准以提供可供实际应用的相对稳定的网络通讯服务；

Ø全面的无线网络支撑系统（包括无线网管、无线安全，无线计费等），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；

Ø保证网络访问的安全性，支持802.1x安全认证方式；

Ø采用非独立型的无线网络结构选型；

Ø覆盖范围要求

I.有线网络使用不便或受限的室内空间：

用无线网络覆盖来解决相当数量的移动设备同时访问网络的问题。

主要包括各会议室，大教室，图书馆阅览室和大厅，体育馆等；

II.使用室外型AP实现对宿舍楼的覆盖

Ø安全、认证、计费和管理要求

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、有线等效保密（WEP）、二层隔离、WPA支持等；

本无线局域网的用户认证支持集中认证（WEBPORTAL认证方式）和802.1X安全认证方式（支持受保护的PEAP（ProtectedEAP）），AP、访问控制系统及认证计费系统必须为要配合要通过验证，便于使用用户的使用及维护。

在连续覆盖区域的认证和覆盖应充分考虑移动用户的易用性，达到一次认证，移动使用的目的；

Ø校园无线网网络结构要求：

无线接入所需布设的AP通过校园网的汇聚层设备接入到校园网中，在汇聚层都提供相应的接口给无线网线，在接入层设备要在方案中进行描述。

Ø工程布线和安装要求：

I.室外部分：

根据设备位置有两种布线方式。

如果AP设备放置在楼顶，则需要走网线和电源线；如果AP设备放置在室内，天线放置在室外，则需要走天线馈线。

这两种方式馈线都需走铁管，贴防水胶方式处理，安装过程中应充分考虑防盗。

II.室内覆盖：

使用AP覆盖室内空间时，可以直接使用AP自带的天线。

III.供电部分：

AP的供电可采用POE方式由接入的网络设备进行供电（无需本地供电）。

Ø产品能力要求要求：

I.具有无委会核准证；

II.产品支持AES、WEP加密等安全标准；

三、网络建设方案

针对学校采用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校方的要求，具体组网构架如下：

3.1无线网络基础方案

3.1.1方案逻辑组网图

鉴于的有线网络已经较为完善，已经是百兆到楼，部分楼已经做到千兆到楼，本次工程采用无线网就近接入的原则，同时又由于现在每栋楼的有线网络为无线网络只能提供一个有线接口，此有线接口下接一台交换机完成网络接口的扩展，同时完成POE供电的功能，具体的逻辑组网图如下图所示：

3.1.2认证方式及认证点选择

本方案主要采用802.1X认证，交换机作为802.1X协议终结点，CAMS系统为用户鉴权点。

802.1X认证是一种二层认认证机制，在学校体系又采用实名机制，建议使用二层信息与帐号进行捆绑，此时的网络是一种安全网络，在网络运营时不会出现资费流失的现象。

3.1.3计费模式：

考虑到工商大学无线网网络的主要负责包括为校内师生提供网络服务，同时鉴于前期无线用户的数量还是相对较小，则采用包月制进行运营，等无线用户达到一定规模以后，增加计时运营策略。

3.1.4整网安全

工商大学无线局域网络主要服务于学校的学生与教师，也是一种小规模的公众型网络，同时由于学生出于技术的研究兴趣，会对网络发起各种各样的攻击行为，此时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、网络安全，而在校园网络中主要依附于用户实体的属性主要包括用户使用的信息终端二层属性（诸如：

MAC地址）及用户的帐号、密码，而对于学校学生用户来，帐号信息都是一个实名原则，与学生的学藉进行关联的，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；

Ø无线网络安全：

有无线网络安全部分主要包括以下方面的内容：

I.MAC地址过滤：

目前我司AP都支持基于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，对于工商大学中大规模网络时，使用MAC地址过滤时操作起来具有较大的难度，主要原因是：

MAC地址的规律性不大，所有的AP都要进行配置，存在缺点：

维护工作量不大，故建议：

不进行部署，但设备要具有这样的能力，以备以后增加相应设备进行配套使用，以增强安全性；

II.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；

III.WEP\AES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；AES属于一种动态加密机制，密钥进行定期的刷新；

3.1.5频率规划与负载均衡：

802.11g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802.11g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。

WLAN收发信机采用ISM频段。

ISM频段专用于工业、科学和医药领域，频率范围：

2400～2484MHZ。

通信带宽84MHZ。

载频间隔为5MHz。

共14个频点，序号（ARFCN）为1～14，频率与序号（n）的关系为：

f1（n）＝2412＋（n－1）×5MHz。

由于AP采用的直接序列扩频方式。

AP发射频率的间隔也决定了数据传输的最高速率，在保证最高传输速率为11Mbps时，对可用频点间间隔要求就较高。

所以一般情况下，推荐使用1、6、11频点进行复用。

针对如何进行802.11g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1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500～200mW、60～10mW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

3.1.6网络管理

基于标准的SNMP协议实现对设备的管理，QuidView网管系统通过SNMP实现对WLAN所有网元的管理。

网管工作站可以放在网上的任意位置，通过标准的SNMP即可实现对所有设备的管理。

采用标准的SNMP可以实现更为强大的管理包括自动拓扑发现、自动升级、批量配置、分级管理、分级告警等。

3.1.7供电问题：

由于本次无线网中AP设备数量较多，AP布放位置根据实际覆盖效果而调整，在已建设完成的建筑物上较难进行本地供电，对于校园室外覆盖主要采用AP放在室外，对AP的本地供电问题难度更大。

基于标准的802.3af实现对AP的供电。

通过在汇集交换机处叠加一个供电电源或者内嵌交换机内，通过以太网线在传输数据同时给AP供电，供电距离达200米，满足实际组网的要求。

3.2覆盖解决方案：

根据北京工商大学的规划，对宿舍楼的无线覆盖计划采用室外大功率覆盖的组网方式，对部分宿舍楼，可以在宿舍楼楼道里布放无线AP，实现对部分宿舍楼的室内覆盖。

3.2.1室外覆盖方案

室外大功率覆盖组网，是指在室外架设大功率AP设备和室外高增益天线，同时覆盖室外和室内，为室内和室外的终端用户提供随时随地的宽带接入服务。

这种组网方式充分发挥了无线信号的覆盖优势，具有建设工程量小、工期短、建网成本低等特点，为没有入户线缆资源的运营商争夺高价值宽带服务、扭转宽带网络格局，提供有力的工具。

由于工作在室外，AP设备必须具备防尘、防水、防雷功能。

WA1208E设备的所有接口电路均按室外设备规格设计，具备防雷能力，但设备外壳由于有散热孔不能防水。

因此，WA1208E设备工作在室外时，必须与WLAN室外单元模块（简称室外机箱）配合使用。

在室外覆盖组网中，AP站址、天线类型、工作频点的选择对覆盖效果十分关键。

基本原则是AP设备到天线之间的距离不超过10m，天线的主波瓣能够无遮挡的覆盖到目标区域，覆盖同一区域的AP设备工作在不同的信道。

室外大功率覆盖组网使用WA1208E-AGP。

WA1208E-AGP内置2.4GHz功率放大器，11g接口的发射功率最大为26dBm，是室外大功率覆盖的首选设备。

对宿舍楼的覆盖可以采用如下图所示的方式：

覆盖的俯视图如下：

在进行信道划分时，相邻楼层间AP将信道按1、6、11错开使用；

在做WLAN系统设计时需要综合考虑无线传播环境、AP设备性能、天线、站址、网络建设要求等各方面因素。

首先，在做站址选择前，需获取覆盖目标地区的建筑平面分布图，在了解大致环境情况的基础上进行实地勘查，并掌握以下几点信息：

1.了解覆盖区域的面积，信号覆盖质量要求，不同的地点有不同的覆盖要求。

2.考察覆盖区域的现有信号分布情况，了解信号的盲点、热点和信号碰撞区域；

3.考察覆盖区域建筑物的构成，对信号的阻挡情况；

4.考察设备可以安装的位置。

室外AP的安装示意图如下：

3.2.1室内覆盖方案

工商大学还计划部署一定数量的室内无线AP，实现对室内的覆盖。

室内无线AP建议使用华为3Com公司的WA1208E-DG。

在规划WLAN网络时，首先考虑到的是满足AP跟无线网卡信号的交互，以及用户可有效的接入网络。

因此如何保证无线信号覆盖范围是AP选点必须要考虑的因素。

由于WLAN工作频段较高，灵敏度低（与移动基站/手机相比），信号反射和绕射损耗较大，有几种不同的室内覆盖方案，可供规划人员跟据现场实际情况进行选择参考。

在设计之前一定要进行现场勘测，现场勘测主要了解以下几点：

1、了解覆盖区域的面积，信号覆盖质量要求，不同的地点有不同的覆盖要求。

2、考察覆盖区域的现有信号分布情况，了解信号的盲点、热点和信号碰撞区域；

3、考察覆盖区域建筑物的构成，对信号的阻挡情况；

4、信号的接入位置与方式；

5、考察设备可以安装的位置。

宿舍楼的室内覆盖建议将无线AP布放在宿舍楼的走廊内，建议每隔20-30米布放一个无线AP。

室内AP不需要额外配置天线，可以直接使用WA1208E-DG自带的全向天线，室内覆盖的示意图如下：

在布放AP时，注意以下原则：

由独立AP布点覆盖。

在选择AP摆放位置的时候，需遵循以下几个原则：

1、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；如果同一空间安装两个AP，则可以放在两个对角上。

2、保持信号穿过墙壁和天花板的数量最小。

2.4G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。

3、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。

4、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。

5、AP天线方向可调，安装AP的位置应确保天线主波束方向正对覆盖目标区域，保证良好的覆盖效果。

6、AP安装位置需远离电子设备（起码1~2米），例如微波炉、监视器、电机等。

3.3天线选择

选择天线型号时应根据现场环境考虑如下因素：

增益、水平波束宽度、垂直波束宽度、极化方式、视觉效果（尺寸、外形、重量）。

1.增益

当规划覆盖范围较小，安装位置距重点覆盖区域也很近时，天线增益可以低一些。

增益大于10dBi的天线尺寸也通常较大，容易引起居民的反对。

当天线置于楼顶，目标为满足本楼与对面楼房覆盖时，选择增益较大的天线为益。

2.水平、垂直波束宽度

（1）当AP天线安装在墙壁上时，天线挂高低于周围建筑物高度，为了既能充分覆盖低层室内部分，又能兼顾楼层较高部分的室内覆盖，根据楼层高度不同，可以选择垂直波束宽度范围35~80°的定向天线。

水平波束宽度的考虑与天线的安装位置及其覆盖目标有关。

可以选择水平波束宽度60~150°的定向天线，或者全向天线、双向天线（即8字形天线）。

从以下全向天线和定向天线垂直方向的方向图可以看到，在其的垂直方向，定向天线的旁瓣优于全向天线的旁瓣，从而可以得到良好覆盖。

进而，定向天线一般可以通过压低下倾角的方式，进一步改善目标区域的覆盖。

所以，这种情况下定向天线具有优势。

（2）当AP天线置于楼顶，也可选择水平波束宽度较大的定向天线或者全向天线。

选择定向天线，主要是通过对楼反射信号覆盖本身楼房；而选择全向天线时，信号覆盖将比较均匀。

具体方案应从现场覆盖需求，楼身宽度和楼群分布情况角度出发来确定。

当楼房建筑较窄，楼层较多时，一般将选择定向天线。

当楼层较少，楼身较宽，目标覆盖距离不远时，可考虑选择全向天线。

另外，此时可根据楼房的高度和覆盖目标区域的绝对高度差来决定是否需要选择带预置下倾角的全向天线。

一般来说，超过5层以上的楼房，建议选用预置下倾角3度左右的天线。

3.天线视觉效果

安装在生活小区的天线对天线美观性要特别关注。

尺寸要小，外观要与周围建筑物协调，使其不太惹人注目。

另外天线重量要轻，使其易于在墙壁或路灯柱上安装。

当天线本身颜色与周围建筑物反差较大时，可以给天线喷上相同颜色。

3.3.1覆盖效果理论计算

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。

四、产品配置方案

见：

附件。

五、方案涉及产品介绍

5.1WA1208E-DG、AGP

Quidway®WA1208E是华为3com公司自主研发的新一代定位于公众运营网络的无线接入点系列设备。

支持802.11i安全机制、802.11eEDCFQoS机制、802.11f切换机制，并提供了如虚拟AP、多类型认证方法共存、多样化的计费策略、多层次的安全策略、全面的二层特性、丰富的管理维护手段等强大的可运营、可管理、可盈利能力。

WA1208E系列提供如下三种型号的产品：

QuidwayWA1208E-DG运营型AP：

提供两个802.11g无线模块，最大提供108Mbps的无线网络容量，特别适合于室内环境的大容量覆盖应用，尤其适合于802.11b、802.11g用户共存环境的组网应用，能通过华为专利的智能模式引导技术将802.11b用户、802.11g用户分担到不同的无线模块，而无须用户端设备作任何更改，实现了混合用户接入情况下的无线网络性能的最优化。

QuidwayWA1208E-AG运营型双频AP：

提供802.11a、802.11g两个无线模块，便于应用中频点的灵活规划、同时支持802.11a、802.11b、802.11g用户的接入，节约设备成本，特别适合于802.11a、802.11b、802.11g用户共存环境的室内组网应用。

QuidwayWA1208E-AGP大功率运营型双频AP：

提供802.11a、802.11g两个无线模块，其中802.11g模块具有高达500mW的发射功率，能提供达不小于600m范围的覆盖；802.11a模块利用干扰较少的5.8GHz频段，能提供性能优良的WDS功能。

特别适合于WDS与接入点统一设备的室外全无线组网应用，节约设备成本。

同时WA1208E-AGP亦适合于802.11g室内分布式覆盖应用、802.11g室外直放覆盖应用。

产品外观

WA1208E-DGWA1208E-AGWA1208E-AGP

产品特点

◆标准：

支持IEEE802.11a、802.11b、802.11g、802.3、802.3u、802.3af；

◆数据速率：

自动侦测联机速度支持54Mbps、48Mbps、36Mbps、24Mbps、18Mbps、12Mbps、11Mbps、9Mbps、6Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps；

◆虚拟AP：

支持多SSID区分网络，便于安全策略、服务质量策略的隔离或多运营商共同运营；

◆空口安全：

支持64/128WEP加密；支持TKIP加密；支持802.11i，支持AES加密；支持加密方式与SSID的绑定；支持ESSID隐含功能；

◆服务质量：

无线支持802.11eEDCF；以太网口支持802.1p；支持优先级队列；支持流量限制（CAR）；支持流分类；支持SSID/VLAN绑定QOS策略；

◆WDS：

支持PTP、PTMP工作模式；支持连接速率锁定、传输报文整合，提高传输效率；

◆二层策略：

支持二层转发抑止、SSID隔离、WAN接口MAC地址过滤、ACL控制用户接入；支持MAC地址学习；支持生成树功能；支持基于多种策略的VLAN标记，支持链路完整性；

◆三层转发：

支持静态IP地址；支持DHCP获取IP地址；支持静态路由；

◆负载均衡：

支持基于用户数的负载均衡、基于流量的负载均衡；

◆性能检测：

支持基于AP的性能监测，包括用户列表、流量等统计信息显示等；

◆输出功率：

支持输出功率最大500mW、多级功率可调；

◆接收灵敏度：

接收灵敏度达到-97dBm，可以保证覆盖更大距离；

◆供电模式：

支持POE（-48V远供）、支持本地供电；

◆可靠性：

设备上电自检，升级失败保护，支持硬件WatchDog；

◆可管理性：

支持SNMP、Web、Telnet对AP的故障、配置、重启等管理，支持HGMP（华为集群管理协议）实现对AP的管理，节省管理IP地址，提高管理能力；

◆升级维护：

支持各种安装方式、支持软件远程升级以及配置文件上传下载；

◆工作模式：

适用于多种应用场合，既可提供接入功能，也可以提供桥接功能，或两种功能同时提供；

产品规格

规格项

WA1208E-DG

WA1208E-AG

WA1208-AGP

产品定位

室内型大容量AP

室内型双频AP

室外型大功率AP

室内型大容量AP

网络标准

IEEE802.11b、IEEE802.11g

IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g

IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g

工作频段

802.11a：

5.15GHz-5.35GHz，5.725GHz-5.850GHz

802.11b、802.11g：

2.4000GHz-2.4835GHz

调制方式

802.11a：

OFDM

802.11b：

DBPSK、DQPSK、CCK

802.11g：

CCK、OFDM

发射功率

802.11g：

100mW，多级可调

802.11a：

100mW，多级可调

802.11g：

100mW，多级可调

802.11a：

100mW，多级可调

802.11g：

500mW，多级可调

接收灵敏度

802.11a：

-70dBm@54Mbps,-90dBm@6Mbps

802.11b：

-89dBm@11Mbps,-97dBm@1Mbps

802.11g：

-72dBm@54Mbps,-91dBm@6Mbps

AP设备容量

AP支持的内置信道数量

802.11a与IEEE802.11兼容，（美国）12个信道，（中国）5个信道

802.11b、802.11g：

（美国）11个信道,（中国、欧洲）13个信道

AP接入速率

IEEE802.11a：

54Mbs、48Mbps、36Mbps、24Mbps、18Mbps、12Mbps、9Mbps、6Mbps

IEEE802.11g：

54Mbs、48Mbps、36Mbps、24Mbps、18Mbps、12Mbps、11Mbps、9Mbps、6Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps

IEEE802.11b：

11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps

净负荷吞吐量

1Mbps

DBPSK@0.81Mbps

2Mbps

DQPSK@1.58Mbps

5.5Mbps

CCK@3.12Mbps

11Mbps

CCK@5.50Mbps

6Mbps

BPSK@4.6Mbps