WiFi-组网研究与设计.doc

WiFi 组网研究与设计

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2

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淮海工学院
课程设计报告书

课程名称： 专业综合课程设计
题 目：淮海工学院通灌校区 WiFi组网研究与设计
系 （院）： 电子工程学院
学 期： 2012—2013—1
专业班级: 通信工程092
姓 名： 程兰兰
学 号： 030912203
评语：
成绩：
签名：
日期：

0

淮海工学院通灌校区教学子网C 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”要求而设定。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，为以后走向工作岗位进行设计打下坚实的基础。
这次课程设计任务：（1）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;（2)掌握组网工程项目管理、需求分析、网络方案设计、系统合成、综合布线能力等；（3）掌握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、工程实施的能力以及动手能力。
2 项目实际环境
本次项目是对淮海工学院通灌校区进行无线组网设计,通灌校区连云港化工高等专科学校于2001。1-2002。8并入淮海工学院，占地面积大，教学楼、宿舍楼众多，组网环境比较复杂.针对此次设计,项目被分成各个区块，小组成员分别负责各自区块，我主要负责教学子网设计，主要是对主教学楼的设计。
3 需求分析
随着无线技术的发展，原来的一个信息点扩展成了一个信息区域。无线网络具有自由移动漫游工作、使用方便、组网灵活、不用布线、施工量少、维护方便,成本低的特性.这样,师生们就可以在学校的任何地点轻松上网。
目前的传统有线网络的局限性愈发暴露：学校经费紧张导致布置网线的教室数量有限，即网络信息点无法满足需求;地点的局限性，使得师生无法随心所欲上网；有些建筑物不适合钻孔布线；室内网线凌乱影响美观等。那么，如何解决这些传统有线校园网的“网络盲点"问题已是十分必要了.
WIFI技术作为功能强大、应用最成熟、普及范围最广的无线网络技术，以及其距离远、高适应性、灵活性、移动性、安全性和经济性好等诸多优势，能够为学院的广大师生提供便捷、稳定、安全且高性能的无线接入网络，更好地满足师生用户移动上网、集中上网、随时随地网络通信等学校和生活中的网络通信需求.同时还可以满足校方信息化教学、移动教学、移动办公等需求。
本次设计我负责的无线网络的覆盖范围是主教学楼。
4 市场调研
根据淮海工学院通灌校区的实际情况,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。4：

表4。1 无线AP参数表
型号
传输距离（米)
价格（RMB)
技术参数
TP—LINK TL-WA501G+
室内200
室外830
170
频率范围：2。4GHz-2。4835GHz；网络接口： RJ45 ;数据传输率： 54Mbps;可拆式全向天线；天线增益:4dbi;
表4.2 交换机参数表：（符合IEEE 802.3、IEEE 802。3u网络标准）
型号
技术参数
价格(RMB）
华为S2700—26TP-SI—AC
产品类型:智能交换机；应用层级:二层；传输速率：10/100Mbps
端口数量：26个；背板带宽：32Gbps;包转发率：6.6Mpps；
交换方式：存储—转发

1430
华为S3700—28TP—SI-AC
产品类型：快速以太网交换机;应用层级:三层；
传输速率:10/100Mbps； 端口数量:28;背板带宽：64Gbps
包转发率：9。6Mpps；交换方式:存储—转发

2730

表4。3光纤参数表
型号
性能
价格（RMB）
AMP 室外用铠装型光缆
1-1664171—5
产品类型：多模光缆；波长：1300, 850nm;纤芯数量:12；
损耗：850/1.5， 1300/1.0dB/km;规格:62。5/125μm；
工作温度:-20—60℃;工作湿度：0-90%
14/m
表4.4 双绞线参数表
型号
参数
价格（RMB)
TCL超五类双绞线
产品适用:布线网络；最大单段长度：100米；
传输速率：1000Mbps；包装长度:305米
460
5 总体方案设计
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。接入层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。在核心层和汇聚层的设计中主要考虑的是网络性能和功能性要高，那么我们在接入层设计上主张使用性能价格比高的设备。接入层是最终用户（教师、学生) 与网络的接口，它应该提供即插即用的特性，同时应该非常易于使用和维护。当然我们也应该考虑端口密度的问题。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.本文为互联网收集，请勿用作商业用途本文为互联网收集，请勿用作商业用途
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.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。 文档为个人收集整理，来源于网络本文为互联网收集，请勿用作商业用途
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。核心层设备将占投资的主要部分.核心层需要考虑冗余设计。
5。4无线接入点（AP）
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）如果在一个教室里只安装一个AP，则尽量把AP安放在教室的中央位置，而且最好是放置于教室天花板上；如果同一空间安装两个AP，则可以放在两个对角上。
（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)AP天线应布放在高处，以增大网卡接收面积，减少人员走动等环境变化对信号传播的影响，改善AP的接收性能；
(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正对覆盖目标区域，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到2米）,例如监视器、电视等.
6 无线网络规划与覆盖设计
6。1 教学子频点网络规化
Wi-Fi网络使用的是2.4GHz的ISM频段,其中共有13个可工作信道，信道频率的序号（n）的关系表示为:f（n）=2412+（n-1）*5MHz。
所以我们可以得出Wi-Fi无线网络频点分布如下表：
表6。1 各无线网络频点对应的频率表
频点：
频率
频点：
频率
频点：
频率
CH 1
2412 MHz
CH 2
2417 MHz
CH 3
2422 MHz
CH 4
2427 MHz
CH 5
2432 MHz
CH 6
2437 MHz
CH 7
2442 MHz
CH 8
2447 MHz
CH 9
2452 MHz
CH 10
2457 MHz
CH 11
2462 MHz
CH 12
2467 MHz
CH 13
2472 MHz

A组：信道1、信道6、信道11
B组：信道2、信道7、信道12
C组：信道3、信道8、信道13
本次设计中，为了充分利用频点资源，以及有效的抑制相邻AP的邻道干扰，我们将在室内设计的时候使用A、B两组信道，而在室外设计的时候使用C组信道.
6。2 教学子网A覆盖设计
下图为通灌校区主教学楼的平面图，该教学楼为通灌校区的主要教学场所,所以内部设施繁杂，拥有众多大小教室、办公室、值班室、杂物室、卫生间等。而且在图6。1虚线之上的部分中，一二层与三四层的结构还是不一样的,所以在这里特别分开处理。
基于这种复杂的室内环，在进行主教学楼子网的组建的时候，采取A、B两组信道，具体为办公室、值班室这种小型房间采用走道布置AP辐射的方式，采用A组信道。而大教室由于人数众多，空间较大，而且所需要的带宽也更大,所以采用室内布置安装的方式,采用B组信道。考虑到AP的有效半径大致为30米，而且除去墙壁对信号的削弱,对布置在走道的AP，我们将它的覆盖范围定在三间小的房间。而大教室中能够容纳100人，按AP的最大速率54MBps计算，要布置两个AP才能在所有人都接入无线网的时候满足1M的带宽，所以每个大教室中布置两个AP。

图 6。1 主教学楼一、二层平面图

图6。2 主教学楼三四层的平面图
主教学楼三、四层的大致布局与一、二层基本一样，布置AP的原则也一样，做出效果图如上。

图6.3 主教学楼正面剖面图
上图为主教学楼正面剖面图，不同楼层的AP的布置主要考虑相邻楼层的邻道干扰，故可以将相邻楼层的AP分布反过来布置，一般不会产生邻道干扰了。
由于主教学楼建筑结构较为复杂，正面剖面图并不能完全表现整个AP的布置,所以另外加上一张主教学楼的侧面剖面图.
图6。4 主教学楼侧面剖面图
同样，我们需要注意不同楼层的邻道干扰，采取的办法还是将不同楼层的AP布置取反，而且在主教学楼的侧面图中,表明出了一、二层与三、四层的不同。
主教学楼一共使用了108个AP、8个层交换机、一个楼子网交换机、双绞线10捆。

7 淮工通灌教学子网C WiFi组网解决方案
7.1 网络拓扑

图7。1 教学子网C网络拓扑图
图7。1为我所做的教学子网C的网络拓扑图，每个楼层的AP跟层交换机相连，层交换机跟楼交换机相连。
7.2 网络设备统计
图7.2 选用设备统计表
名称
数量(个）
单价(元）
型号
AP
108
170
TP-LINK TL-WA501G+
层交换机
8
1430
华为S2700-26TP—SI-AC
楼交换机
1
2730
华为S3700—28TP—SI-AC
双绞线
10
460
TCL超五类双绞线

7.3 成本预算
AP价格：108＊170=18360元
层交换机价格：8＊1430=11440元
楼交换机结果：1＊2730=2730元
双绞线价格：10＊460=4600元
总价：18360+11440+2730+4600=37130元
8 结论与分析
本学期开设了《移动通信》，该课程在理论方面的给了我们以指示。与我们的专业也都有联系,且都是理论方面的指示。正所谓“纸上谈兵终觉浅，觉知此事要躬行”.学习任何知识,仅从理论上去求知，而不去实践、探索是不够的，所以在大学课程即将结束之际，紧接着来一次全面的专业课程设计是很及时、很必要的。这样不仅能加深我们对通信的认知，而且还及时、真正的做到了学以致用。
课程设计发端之始,思绪全无，举步维艰，整天都呆在图书馆翻看关于无线覆盖的相关的书籍，看着那纷繁复杂的设计真得是哭笑不得,这才领悟到了古人所说的 “书到用行时方恨少”的真谛，同时设计的时候不断的重拾线性移动通信的教材，这才意识到了自己平时学的盲目性，对于与实际生活中应用相关的知识并不是掌握的很多。
从自己的设计经历中明晓实践出真知的道理。因为在教材上，这些原理是比较独立的，对于在实际老师的教学的过程中对于其联系起来的应用由于课时的原因也没有仔细评讲，给我们在设计过程中自己不断探索留下了充分的契机，同时也让我们体会到了自己探索所带来的乐趣。
课程设计时，在图书馆翻看关于电路设计的相关的书籍及上网查找相关资料，这也是一种锻炼，培养我自学,查阅收集资料的能力，同时也和同学一起交流,增强了自己的团队意识，认识到合作的重要性,发现好多问题的多种解法以及考虑问题的疏漏等，这必将在今后的学习中成为一份财富。

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