无线网络覆盖设计专业方案.doc

智能办公无线局域网组网

技术方案书

上海宜悦网络科技

目 录

1 网络具体设计及实施方案 3
1.1 网络设计标准 3
1.2 无线局域网络技术 4
1.2.1 无线局域网频道分配和调制技术 4
1.2.2 无线局域网拓扑结构 5
1.2.3 无线局域网多个关键工作过程 7
1.2.4 影响无线局域网性能原因 7
1.2.5 无线局域网络安全性 8
1.3 覆盖考虑 9
1.4 无线链路计算 9
2 智能小区无线网络覆盖背景介绍 10
2.1 无线网络实施目标 10
2.2 无线网络需求分析 11
2.2.1 应用需求 11
2.2.2 功效需求 11
2.2.3 方案选型 11
3 无线组网具体设计方案 12
3.1 无线网络产品优势及特点 12
3.2 方案总体网络设计 13
3.2.1 总体网络拓扑图 13
3.2.2 无线覆盖原理 14
3.2.3 机房网络设计 15
3.3.1 方案说明 17
3.3.2 设备选型 18
3.3.3 网络结构 18
3.5 远景计划 21
3.5.1 硬件扩充 21

前 言

伴随通信事业高速发展，无线数据通信已逐步成为一个关键通信方法。无线数据通信不仅能够作为有线数据通信补充及延伸，而且还能够和有线网络环境互为备份。在某种特殊环境下，无线通信是关键甚至唯一可行通信方法。从通信方法上考虑，多元化通信方法是现代化网络通信关键特征。
1 网络具体设计及实施方案
1.1 网络设计标准
依据802.11无线局域网国际规范和国家无线电管理委员会标准，在进行实际网络设计时，我们会遵照下列标准。
一〉优异性标准
采取优异设计思想，选择优异网络设备，使网络在以后一定时期内保持技术上优异性。
二〉开放性标准
网络设计及网络设备选型遵从国际标准及工业标准，使网络含有开放性和兼容性。
三〉可伸展性标准
网络设计在充足考虑目前情况同时，必需考虑到以后较长时期内业务发展需要，留有充足升级和扩充可能性。
四〉安全性标准
网络系统设计必需落实安全性标准，以预防来自网络内部和外部多种破坏。
五〉可靠性标准
网络系统设计必需落实可靠性标准，使网络系统含有很高可用性。
六〉可管理性标准
网络系统应含有良好可管理性，使得网络管理人员能方便立即地掌握诸如网络拓扑结构、网络性能统计、网络故障等信息，能简便地对网络进行配置和调整，确保网络工作在良好状态。
1.2 无线局域网络技术
无线局域网频道分配和调制技术
无线局域网采取电磁波（RF）作为载体传送数据信息。对电磁波使用分两种常见模式：窄带和扩频。窄带技术以微波为主，适适用于长距离点到点应用，能够达成30公里。因为它采取频道较宽和定向信号天线，所以其最大带宽可达10Mbps，但受环境干扰较大。
无线局域网采取无线扩频(spread spectrum)技术，也称SST，早期由军事部门研发，确保安全可靠军事通讯。常见扩频技术包含两种：调频扩频（FHSS）和直序扩频（DSSS），它们工作在2.4-2.4835GHz。
调频技术将835MHz频带划分成79个子频道，每个频道带宽为1MHz。信号传输时在79个子频道间跳变，所以传输方和接收方必需同时，取得相同条变格式，不然，接收方无法恢复正确信息。调频过程中假如碰到某个频道存在干扰，将绕过该频道。受跳变时间间隔和重传数据包影响，调频技术经典带宽限制为2-3Mbps。
无线个人网采取蓝牙技术就是采取调频技术，该技术提供非对称数据传输，一个方向速率为720Kbps，另一个方向速率仅为57Kbps。蓝牙技术也能够传送3路双向64Kbps话音。
直序扩频技术是无线局域网802.11b采取技术，将83.5MHz频带划分成14(中国)个子频道，每个频道带宽为22MHz。直序扩频技术用一个冗余位格式来表示一个数据位，这个冗余位格式称为chip，所以它能够抗拒窄带和宽带噪音干扰，提供更高传输速率。
直序扩频技术采取采取DBPSK和DQPSK调制技术，提供最高带宽为11Mbps，而且能够依据环境原因限制自动降速至5.5Mbps，2Mbps，1Mbps。
14个子频道分配以下图：

在多个频道同时工作情况下，为确保频道之间不相互干扰，标准要求两个频道中频间隔不能低于25MHz。所以从上图能够看出，在一个蜂窝区内，直序扩频技术最多能够提供3个不重合频道同时工作，提供高达33Mbps吞吐量。
无线局域网拓扑结构
无线局域网组网分两种拓扑结构：对等网络和结构化网络。
对等网络也成Ad-hoc网络，它覆盖服务区称独立基础服务区。对等网络用于一台无线工作站和另一台或多台其它无线工作站直接通讯，该网络无法接入有线网络中，只能独立使用。

对等网络中一个节点必需能同时“看”到网络中其它节点，不然就认为网络中止，所以对等网络只能用于少数用户组网环境，比如4至8个用户，而且她们离得足够近。
结构化网络由无线访问点（AP）、无线工作站（STA）和分布式系统（DSS）组成，覆盖区域分基础服务区（BSS）和扩展服务区（ESS）。无线访问点也称无线hub，用于在无线STA和有线网络之间接收、缓存和转发数据。无线访问点通常能够覆盖几十至几百用户，覆盖半径达上百米。
基础服务区由一个无线访问点和和其关联（associate）无线工作站组成，在任何时候，任何无线工作站全部和该无线访问点关联。换句话说，一个无线访问点所覆盖微蜂窝区域就是基础服务区。无线工作站和无线访问点关联采取AP基础服务区标示符（BSSID），在802.11b中，BSSID是APMAC地址。

扩展服务区是指由多个AP和连接它们分布式系统组成结构化网络，全部AP必需共享同一个扩展服务区标示符（ESSID），也能够说扩展服务区ESS中包含多个BSS。分布式系统在802.11标准中并没有定义，不过现在大全部是指以太网。扩展服务区是一个Layer 2网络结构，对于高层协议比如IP来说，它是一个子网。
无线局域网多个关键工作过程
扫频：STA在加入服务区之前要查找哪个频道有数据信号，分主动和被动两种方法。主动扫频是指STA开启或关联成功后扫描全部频道；一次扫描中，STA采取一组频道做为扫描范围，假如发觉某个频道空闲，就广播带有ESSID探测信号；AP依据该信号做响应。被动扫频是指AP每100毫秒向外传送灯塔信号，包含用于STA同时时间戳，支持速率和其它信息，STA接收到灯塔信号后开启关联过程。
关联（Associate）：用于建立无线访问点和无线工作站之间映射关系，实际上是把无线变成有线网连线。分布式系统将该映射关系分发给扩展服务区中全部AP。一个无线工作站同时只能和一个AP关联。在关联过程中，无线工作站和AP之间要依据信号强弱协商速率，速率改变包含：11Mbps, 5.5Mbps, 2Mbps和1Mbps。
重关联（Reassociate）：当无线工作站从一个扩展服务区中一个基础服务区移动到另外一个基础服务区时，和新AP关联整个过程。重关联总是由移动无线工作站提议。
漫游：指无线工作站在一组无线访问点之间移动，并提供对于用户透明无缝连接，包含基础漫游和扩展漫游。基础漫游是指无线STA移动仅局限在一个扩展服务区内部。扩展漫游指无线SAT从一个扩展服务区中一个BSS移动到另一个扩展服务区一个BSS，802.11b并不确保这种漫游上层连接。常见做法是采取Mobile IP或动态DHCP。

影响无线局域网性能原因
a、传输功率；
b、天线类型和方向；
c、噪声和干扰：授权用户，微波炉，有意干扰等；
d、建筑物结构：引发多路经，穿透效应等；
e、无线访问点摆放位置。
无线局域网络安全性
因为无线局域网采取公共电磁波作为载体，所以和有线线缆不一样，任何人全部有条件窃听或干扰信息，所以在无线局域网中，网络安全很关键。常见无线网络安全分多个：
服务区标示符(SSID)：
无线工作站必需出示正确SSID才能访问AP，所以能够认为SSID是一个简单口令，从而提供一定安全。假如配置AP向外广播其SSID，那末安全程度将下降；因为通常情况下，用户自己配置用户端系统，所以大家全部知道该SSID，很轻易共享给非法用户。现在有厂家支持“任何”SSID方法，只要无线工作站在任何AP范围内，用户端全部会自动连接到AP，这将跳过SSID安全功效。
物理地址（MAC）过滤：
每个无线工作站网卡全部由唯一物理地址标示，所以能够在AP中手工维护一组许可访问MAC地址列表，实现物理地址过滤。物理地址过滤属于硬件认证，而不是用户认证。这种方法要求AP中MAC地址列表必需随时更新，现在全部是手工操作；假如用户增加，则扩展能力很差，所以只适合于小型网络规模。
连线对等保密（WEP）：
在链路层采取RC4对称加密技术，钥匙长40位，从而预防非授权用户监听和非法用户访问。用户加密钥匙必需和AP钥匙相同，而且一个服务区内全部用户全部共享同一把钥匙。WEP即使经过加密提供网络安全性，但也存在很多缺点：一个用户丢失钥匙将使整个网络不安全；40位钥匙在今天很轻易被破解；钥匙是静态，而且要手工维护，扩展能力差。为了提供更高安全性，802.11i提供了WEP2，该技术和WEP类似。WEP2采取128位加密钥匙，从而提供更高安全。WEP2现在不确保互操作性。
端口访问控制技术（802.1x）：
该技术也是用于无线局域网一个增强性网络安全处理方案。当无线工作站STA和无线访问点AP关联后，是否能够使用AP服务要取决于802.1x认证结果。假如认证经过，则AP为STA打开这个逻辑端口，不然不许可用户上网。802.1x要求无线工作站安装802.1x用户端软件，无线访问点要内嵌802.1x认证代理，同时它还作为Radius用户端，将用户认证信息转发给Radius服务器。802.1x除提供端口访问控制能力之外，还提供基于用户认证系统及计费，尤其适合于公共无线接入处理方案。
无线局域网络产品兼容性：
WECA是无线以太网兼容性联盟，有10多个组员，包含3Com，Symbol，Dell，Cisco等，目标是确保各厂家全部802.11b产品互操作性，全部经过认证产品将颁发Wi-Fi证书，贴Wi-Fi标志。Wi-Fi代表Ethernet for WLAN。现在有40多个厂家100多个产品经过了Wi-Fi认证，所以它们之间互操作将得到确保。
1.3 覆盖考虑
布署WLAN第一步是确定接入点数量和位置，和扩展由一组互连接入点覆盖区域位置。覆盖区间隙会造成在这些区域内无法连通。安装人员能够经过地点调查来确定接入点位置和数量。地点调查能够权衡实际环境和用户需求，这包含覆盖频率、信道使用和吞吐量需求等。
1.4 无线链路计算
无线网络工程在施工之前必需对整个链路进行计算。链路计算依据实地环境勘测结果在确保链路通信质量基础上进行。链路计算内容应包含以下几点：
一〉无线链路计算方法
依据链路之间距离、使用频段、使用设备发射功率、接收灵敏度、使用天馈线系统规格、长短等进行计算。链路计算公式以下：
Pr=Pt-Ltl+Gta-Ltm+Gra-Lrl 其中Ltm=92.5+20logf+20logd
Pr≥Sr
Pr=接收功率 Pt=设备发射功率
Gta=发射天线增益 Gra=接收天线增益
Ltl=发射端传输线路衰耗 Lrl=接收端传输线路衰耗
Ltm=传输空间衰耗 f=使用频率
Sr=设备接收灵敏度 d=两站之间距离
Pr≥Sr预留程度应依据实地电磁环境复杂程度、链路之间物理环境和通信距离来定。 通常在近距离情况下，最少应预留3dBm以上。传输距离越远预留增益应越大。在远距离时预留增益应在20dBm左右。
二〉天线极化方法
天线极化和实地电磁环境关系比较大，应尽可能和当地其它同频段天线极化方向错开，将外来干扰减至最小。还应对本网链路进行分析在尽可能避免外来干扰情况下还要考虑到自己内部链路干扰。在同一地点同时放多面天线时，同极化天线尽可能不要安装在同一个方向上，且天线之间应进行隔离。间隔距离大小可依据使用天线规格和使用频率进行计算。
三〉天线安装高度
天线安装高度应确保相连两站点之间完全可视。依据实地勘测和相关地图测量，可计算出天线安装最好高度，在计算时应注意对费涅尔区（费涅尔区是围绕电磁信号中心线周围一个区域）计算。在费涅尔区内不能有障碍物。假如费涅尔区内有障碍物话，就会造成信号衍射和衰减，降低信号强度。假如地形条件特殊时还能够进行特殊考虑，如链路之间有断面等。

四〉天线方位角
计算出天线理论角度有利于对整个网链路设计，避免干扰和降低工程施工难度。计算设备摆放位置和天线角度时，应该参考现场实物图计算。

2 智能办公无线网络覆盖背景介绍
2.1 无线网络实施目标
伴随网络通信技术和应用不停发展，网络已遍布世界各国和地域，越来越多大家为追求愈加紧捷、高效生活而选择多种网络应用和服务。
无线接入在物理布局、通信距离等方面有其特殊性。通常物理分布分散，环境复杂，通讯距离较长，若使用有线接入，则存在布线困难、施工不便、费用高、周期长等问题。采取无线方法，无须布线，架设方便，运行、维护成本低，周期短。无线应用灵活，用户能够方便、快捷地在网上冲浪。

2.2 无线网络需求分析
应用需求
整个智能办公区为两层U字型办公楼，每层格局一样，每层总长度是40米，每层大约有15台计算机终端。无线网络作为有线网络延伸和补充，可极大缩短施工周期，避免破坏建筑物，为用户提供一个自由上网环境。
功效需求
无线网络优点在于移动性，我们将依据国家相关要求，对用户进行管理。
此次方案将做到含有以下性能：可扩充性；兼容性；安装简便性；可管理性；安全性；布线方便。

方案选型
依据对智能智能办公区无线网络覆盖需求进行仔细地分析后，认为在该智能智能办公区采取无线局域网技术来实现项目所提出部分需求是很适宜：
安装实地干扰性少；
安装配置灵活性高；
用户访问移动性强。

3 无线组网具体设计方案
方案使用上海宜悦网络科技提供无线网络设备，AP采取企业级无线接入点系列（提议使用802.11g/54Mbps）及无线网卡能提供USB接口网卡（提议使用802.11b/11Mbps）。这么能够使终端用户在使用时做到无线链路均衡。
3.1 无线网络产品优势及特点
伴随科技高速发展，有线局域网使用不足表现出：布线繁琐，办公室电缆线泛滥；无法从移动体访问局域网等问题时，现代科技对无线局域网需求则显得尤为迫切。
无线局域网和以往基于蜂窝电话网、专用分组交换网及其它技术无线计算机通信相比，有很多本质上区分。首先无线局域网必需支持高速突发数据业务，在室内使用时要处理包含多径衰落、相邻子网间串扰等问题。上海宜悦网络科技无线网络系统含有技术优势及特点描述以下：
高可靠性
无线局域网信道误比特率低于10–8，这么确保了通信系统可靠性和稳定性。
良好兼容性
对于室内应用无线局域网，和现有有线局域网兼容，能够做到现有网络操作系统和网络软件在无线局域网上不加修改地正常运行。同时，某品牌无线网络产品经过Wi-Fi认证，和全部经过Wi-Fi认证厂商产品兼容。
简单性：
某品牌无线网络产品安装、配置和管理很简单易行。同时采取Any IP支持，用户上网不需要复杂设置就能够很轻易地经过企业级无线接入点系列访问Internet，也无须频繁更改自己网络设置，便于漫游。
高数据速率：
某品牌无线局域网处理方案，系统能够最高54 Mbps 速度发送和接收信息，比过去无线局域网快5倍。该方案中每个无线访问节点( Access Point )可同时支持多达254个无线用户机，并可在开放环境中提供100m无线网络覆盖，在标准办公环境中提供50米无线覆盖，信号经过性良好。
易管理：
某品牌提供远程管理软件，该软件除了能够远程对指定AP进行状态查询和参数设置操作以外，还支持对一组AP查询和设置操作。用户能够将若干个AP归为一组，然后就能够对组中AP进行整体操作（如：重起开启，Firmware更新等）。这么分组管理能够大大减轻网络管理员负担，提升网络管理效率。
通信保密:
因为无线局域网数据经无线媒体发往空中，要求其有较高通信保密能力。无线局域网可在不一样层次采取方法来确保通信安全性。首先，采取合适传输方法。比如，采取扩展频谱技术，使盗听者难以从空中捕捉到有用信号。在同一覆盖区域中，采取终端用户之间完全隔离或划分成不一样VLAN，从而确保终端用户数据安全。同时基于802.1X认证机制,预防非法用户入网。还设置用户可选数据加密方案，即使信号被盗听也难于了解其中数据内容。
可移动性:
在无线网络覆盖范围内，网中站点可自由移动。
高安全性:
因为无线网络是利用充斥在我们周围空气进行传送，所以安全技术是很关键，取消网线并不意味取消对安全保障。某品牌无线网络产品可提供多层次安全保障，包含支持加密技术、访问控制列表，充足保护了用户数据私密性。同时采取DSSS技术，抗外界多种信号干扰性强，能够进行网络访问控制。
3.2 方案总体网络设计
总体网络拓扑图
从现在用户带宽需求方面考虑，中心到各汇聚点之间不宜采取无线连接，现在无线产品提供带宽不能满足用户需求，最好采取光纤连接，汇聚点和各栋住宅或会所之间可采取光纤，也可采取无线点对点连接，分别做方案以下，整个智能办公区提议采取3台企业级无线AP Station，因为终端用户是50台。

中心机房

光纤
光纤
UTP超五类线

二号汇聚点
四号汇聚点
三号汇聚点
一号汇聚点

光纤

企业级无线接入点

企业级无线接入点
企业级无线接入点
企业级无线接入点

住宅楼

无线覆盖原理
智能办公区内部无线覆盖安装点示意图

机房网络设计
机房用百兆交换机和AP相连。

中心机房网络结构图

AP1

AP2

APn
ISP
宽带
防火墙
服务器
三层交换机
二层交换机
楼层交换机

代理：服务器装上代理软件，起代理作用。
802.1x：该技术也是用于无线局域网一个增强性网络安全处理方案。当无线工作站STA和无线访问点AP关联后，是否能够使用AP服务要取决于802.1x认证结果。假如认证经过，则AP为STA打开这个逻辑端口，不然不许可用户上网。802.1x要求无线工作站安装802.1x用户端软件，无线访问点要内嵌802.1x认证代理，同时它还作为Radius用户端，将用户认证信息转发给Radius服务器。802.1x除提供端口访问控制能力之外，还提供基于用户认证系统及计费，尤其适合于公共无线接入处理方案。
AP Manager(AP管理)：安装AP管理软件，能够对不一样网段AP进行统一管理。本管理系统含有以下功效：
自动搜索AP：能自动搜索系统中存在AP，这么就能够大致了解网络分布情况，便于以后管理操作。
状态查询/参数设置：经过该管理系统，除了能够对指定AP进行状态查询和参数设置操作以外，还支持对一组AP查询和设置操作。用户能够将若干个AP归为一组，然后就能够对组中AP进行整体操作（如：重起开启，Firmware更新等）。这么分组管理能够大大减轻网络管理员负担，提升网络管理效率。
故障监测/告警：网络故障发生是不可预知，也是不可避免。当网络中组件发生故障时，会将该网络事件立即汇报给网管系统。网管系统依据故障告警等级，自动排除故障，不然开启报警功效，汇报给网络管理者。
日志统计：对网络中发生多种网络事件，全部将其统计下来，保留在日志中。这么网络管理者就能够依据所统计日志，来分析网络发展趋势，提供网络优化处理方案，确保网络能够健壮运行。
网络拓扑：本系统用图形化界面来显示网络拓扑情况，直观反应网络分布。当网络组件发生故障时，在对应拓扑图上会以不一样颜色来表示故障等级，使得用户能够很方便定位网络故障，提供处理措施。
安全性确保：经过对管理系统和网络节点通信信息进行加/解密来预防第三者恶意或非恶意侵袭。
统计分析/报表：对影响网络性能数据进行统计，如目前流量，总流量，目前连接时间，差错率，建立连接数量等。将这些数据写入数据库中，产生数据报表。这么用户能够依据报表来分析网络中目前存在问题，和估计网络发展趋势，并为愈加好对网络进行优化提供处理方案。

网络结构

3.3 远景计划
硬件扩充
整个无线网络在容量上能够自由扩充。通常一个无线宽频交换机推荐容量是多个用户端。现在设计完全可满足这个需求。当然，如有特殊情况时，完全能够经过添加AP来处理，理论上支持用户数量能够无限大。不过增加用户将大量消耗网络资源，用户上网就不能确保必需网络资源，这就对现在网络扩充带来影响。802.11g无线网络带宽增加一倍，ISM频段5.8G无线扩充802.11a又能够将无线世界速度提升到一个新境界 ~ 54M，而这些新技术利用全部只需对现有产品进行升级和一定程度替换，而不需重新进行工程安装和对用户使用带来不便。

3.4 智能办公无线覆盖难点及注意事项
实际测试中尤其要注意安装位置、数量及设备安装位置对设备保全性问题，前期工作量会比较大。因为无线局域网是高频段设备（2.4G、5.8G）所以其信号对铁制、混凝土、防弹玻璃等高密度物体穿透能力有限，所以这方面原因将会影响设备信号强度及其覆盖能力，通常情况下在设计过程中对于墙体能够参考穿透一面墙能力，当然也能够考虑增大设备发射功率或天线增益方法来提升覆盖范围。
另外一个方面，因为2.4G和5.8G是ISM公用频段，所以在工程前期也需要考察办公区环境中干扰问题，通常情况下办公区内部通常不会有很强干扰源，不过也需要将这个原因考虑到其中。假如干扰信号很强，也会直接影响设备工作稳定性。
以下无正文（产品介绍见其它文档）