淮海工学院东港校区校园WLAN组网.doc

1、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：淮海工学院东港校区WLAN组网研究与设计系 （院）: 电子工程学院 学 期： 201320141 专业班级： 通信工程101 姓 名： 朱 明 学 号: 031002133 评语：成绩：签名：日期:淮海工学院东港校区4号教学楼子网WLAN组网研究与设计1 课程设计的目的和任务课程设计目的: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，巩固和扩大所学知识面，为以后走向工作岗位进行设计打下一定

2、的基础。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）训练学生组网工程项目管理、需求分析、网络方案设计、系统合成、综合布线能力等;（3)训练学生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。2 项目实际环境淮海工学院东港校区占地面积近300亩，建筑面积近8万平方米。4号教学楼分布呈马蹄状，总体可以分为三部分,即北面、东面和南面。其中北面为主要教学区，教室众多，大小不一，功能多样，设计要求较高.北面共有四层，第二、三、四层结构相同，有1间教师办公室、2间小教室、3间中教室、3间大教室；第一层将教师办公室分成了警卫室和教师办公室，

3、每层各有1间洗手间.东面有两层，每层只有1间大教室。南面有两层，每层有2间大教室。4号教学楼属于教学子网C区。根据实际覆盖环境、范围及无线设备配置原则设计无线设备安装地点、设备数量各设备的频道配置等，提出具体的无线网络覆盖方案。3 需求分析在教育信息化快速发展的今天，校园网已经成为校园生活的重要组成部分，是教职员工和学生获取资源和信息的主要途径。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

4、已是十分必要了。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。4 市场调研根据对东港学院进行无线WLAN组网的设计需求,我们需要的设备主要有无线AP、天线、局域网交换机、节点交换机、集线器、核心交换机等.根据淮海工学院东港校区的实际情况，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。5：表4-1光电转换器参数表型号参数价格

5、(元）D-Link DMC-8000SC设备类型：快速以太网介质转换器支持标准：IEEE 802。3,IEEE802.3u,IEEE802。3X接口类型：10Base-T,100Base-TX/FX；一个UTP RJ45连接器,一个SC/ST连接器380DLink DMC8115SC设备类型:快速以太网介质转换器支持标准：IEEE 802。3,IEEE802。3u，IEEE802.3X 接口类型：10BaseT，100BaseTX/FX;一个UTP RJ-45连接器,一个SC/ST连接器470DLink DFE855 光纤转换器/转换模式：光纤和UTP的转换/接口类型:10/100BaseTX

6、/SC/接口数量:2/传输数率(Mbps）：100200市场上光电转换器各种各样，经过综合比较，我们小组决定选用DLink系列。这种系列的光电转换器具有质量好，使用寿命长，价格适中，而且网上评价比较好,维修比较方便。根据4号教学楼的组网与设计要求,比较下选择DLink DFE855 。表4.2 无线AP参数表型号最大功率适用范围天线类型价格（元）华为Quidway WA1005100 mW宿舍楼内覆盖极化天线/2dBi170华为Quidway WA1006E100 mW食堂/体育馆覆盖全向天线/2dBi178华为Quidway WA1208 500 mW室外覆盖定向外接天线/13dBi192市

7、场上AP种类众多，有Linksys主力的企业级54M无线AP产品，这款高品质的无线AP具有高速稳定的无线传输、广阔的覆盖范围、灵活实用的功能设置以及增强的安全特性；有DLink无线AP，其中DWL-2100AP其具有小巧、时尚的特点，既便于携带和移动，也能够放置于屋顶、墙壁，十分方便。根据此次校园组网的特点，经过综合比较，我们小组决定选用华为Quidway系列，其综合信价比比较好，符合设计要求，4号教学楼属于楼内覆盖，所以选择华为Quidway WA1005。表4.3 交换机参数表型号技术参数适用范围价格(元)H3C S1024 快速以太网交换机,24个10/100M自适应以太端口,接口介质：

8、10/100BaseTX：3/4/5类双绞线,背板带宽4。8Gbps，包转发率：3.57Mpps层交换机 510 华为S1700-24AC 绿色节能以太接入交换机，24个10/100M自适应以太端口，接口介质：10/100BaseTX，3/4/5类双绞线，背板带宽4.8Gbps，包转发率：3.6Mpps层交换机468 华为Quidway S2326TP-SI运营级千兆以太网交换机，传输速率:10Mbps/100Mbps，端口数量：24个10Base-T,3/4/5类双绞线,背板带宽:32Gbps，包转发率：6。6Mpps楼交换机1400华为Quidway S3328TP-PWREI运营级接入交

9、换机，传输速率：10/100/1000Mbps，端口数量：4个千兆Combo口（10/100/1000 BASE-T+100/1000 BaseX），具有光模块(光接口），背板带宽：64Gbps区交换机4690华为S5328CSI千兆以太网交换机，传输速率:10/100/1000Mbps,端口数量：4个100/1000Base-X Combo，背板带宽：128GbpsAC（无线控制器）7900表4。3上综合比较价格性能后，选择后的几种交换机，根据4号教学楼组网与设计要求,层交换机选择华为S1700-24-AC，楼交换机选择华为QuidwayS2326TP-SI,由于4号教学楼范围小，使用人数不

10、大，不使用区交换机.表4.4 光纤参数表型号性能价格（元）立孚8芯多模室外铠装光缆多模光纤；波长:1300nm,850nm;纤芯数量：8；损耗：850/3.5dB/km、1300/1.0dB/km 5/m立孚6芯单模室外铠装光缆单模光纤，1300nm,850nm;纤芯数量：6；损耗：850/3.5dB/km、1300/1.0dB/km10/m立孚GYTS53八芯单模单模光纤，1300nm,850nm；纤芯数量:8；损耗：850/3.7dB/km、1300/1。2dB/km4/m光纤有多模和单模分别，此次校园组网设计光纤主要用于光电转换器-楼交换机、楼交换机区交换机之间连接，根据4号教学楼组网要

11、求选择立孚8芯多模室外铠装光缆。表4.5 双绞线参数表型号参数价格（元）跃图五类二对四芯UTP网线 产品类型：五类双绞线,产品适用:100Base-T,最大单段长度：100米，传输速率:100Mbps，包装长度:305米/捆290安普永兴五类双绞线五类双绞线,100Base-T，最大单段长度：80米，传输速率：100Mbps，包装长度246米/捆240康普超五类网线超五类双绞线,100BaseTX,最大单段长度：100米，传输速率：100Mbps，包装长度：408米/捆540此次双绞线主要用于层交换机和AP之间的连接，表4。5列出了这次调查的几种性价比比较高的几种型号，根据4号教学楼组网与设计

12、要求选择跃图五类二对四芯UTP网线。表 46 水晶头参数表型号适用范围价格（元）D-Link 超五类RJ45水晶头网络建设3SunnyGreen 超五类水晶头网络建设2绿色硅谷RJ45水晶头（LD5188)工作子网建设1在选购水晶头的时候不要选择太便宜的水晶头，因为这样的水晶头往往用料不足或是水晶头大小不一。根据4号教学楼组网与设计要求选择SunnyGreen 超五类水晶头根据淮海工学院东港校区各区域子网的实际情况、各设备价格以及设备间兼容性,4号教学楼选择的各产品设备如下：室内无线AP：华为Quidway WA1005;层交换机:华为S170024AC；楼交换机：华为Quidway S232

13、6TP-SI；区交换机：华为Quidway S3328TP-PWREI;AC（接入控制器）：华为S5328CSI；光纤:立孚8芯多模室外铠装光缆；双绞线：跃图五类二对四芯UTP网线;光电转换器：DLink DFE855；水晶头：SunnyGreen 超五类水晶头.5 总体方案设计对于局部无线网络，主要采用的是以AP 或者无线交换机等为中心结点的星型结构，其目的是为了满足多用户的需求.而如果建设全局无线校园网，可将网络划分为核心层、汇聚层、接入层进行设计，在整体上一般采用以树型和星型混合的拓扑结构.在主要通信接点上采用树型拓扑是为了组网便捷、管理方便，出现故障时可迅速排查，同时在主干通信链路上还

14、要考虑冗余链路设计,不仅可以达到负载均衡的目的，还可以保证网络的可用性。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,是由无线网卡、AP和LAN Switch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。AP相当于基站，一个AP能够在几十至上百米的范围内连接多个无线用户，AP的主要作用是将无线网络接入以太网，其次要将各无线网络客户端连接到一起，相当于以太网的集线器,使装有无线网卡的PC可以通过AP共享有线局域网络甚至广域网络的资源，AP工作于2.4G频段.在这次的方案中，将

15、每层楼的AP通过双绞线与二层交换机汇接在一起，所有二层交换机汇接到一个三层楼交换机上,根据实际情况选择AP设备及交换机。各个楼层相连构成子网(如宿舍子网、教学子网等），通过光纤接到AC控制器。图5。1为接入层网络拓扑图。其中AP和层交换机之间、层交换机和楼交换机之间都用双绞线连接。图5。1 接入层网络拓扑图 接入层交换机具有低成本和高端口密度特性。接入交换机是最常见的交换机，它直接与外网联系，使用最广泛,尤其是在一般办公室、小型机房和业务受理较为集中的业务部门、多媒体制作中心、网站管理中心等部门。在传输速度上，现代接入交换机大都提供多个具有10M/100M/1000M自适应能力的端口。5.2

16、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.汇聚主干层主要采用环形和星型两种拓扑结构，环形拓扑结构一般用于地理范围较大的校园网,通过多个节点进行汇聚。本次设计采用星型结构。图5。2 汇聚层各区域子网汇聚层拓扑图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。本设计所设计的WLAN汇聚层直接接入学校的核心层，最终接入城域网中.核心层网络拓扑图如图5.3所示.图5。3 核心层网络拓扑图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

17、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；如果同一空问安装两个AP，则可以放在两个对角。（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）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。（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

18、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币对覆盖目标区域,保证良好的覆盖效果。（7）AP安装位置需远离电子设备(起码l2米)，例如微波炉、监视器、电机等。无线接入点AP的频率配置要遵循的原则：(1）在室内覆盖相距25M以内的不同AP不可以使用相同频点；超过40M的不同AP可以考虑使用相同的频点.（2)在室内覆盖相距25M以内但中间有3面以上水泥墙隔开的2个AP可以考虑使用相同的频点。（3)在室外覆盖相距200M以内的不同AP不可以使用相同频点；超过300

19、M的可以考虑使用相同频点.（4）在室外覆盖相距200M以内但有建筑物的阻断(无线电波需穿透3面水泥墙）的不同AP可以考虑使用相同频点。（5）用于室外覆盖的AP频点，建议在室内覆盖的AP频点中不要再次使用，避免出现室外频点的频率对室内频点的频率干扰。6 无线网络规划与覆盖设计6.1 无线网络频率规划本次设计采用802.1lg。802.11g工作在2.4G频段，采用2.4GHz做无线网络覆盖。在进行频点规划时，非重叠信道可以进行复用，但确保使用同一信道的AP之问有足够远的距离，相邻节点不要采用同样的信道。IEEE 802。11g使用2。4GHz的ISM频段，工作频率范围为24002485。3MHz

20、，可用带宽为85.3MHz，划分为13个信道，每个信道的带宽为22MHz,中心频率以5 MHz的间隔。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，故理论上只能进行三组信道的规划无缝覆盖。 频率与序号(n）的关系：f1（n)=2412 + （n1)*5MHz.三组信道的规划如下：第一组：信道1、信道6、信道11第二组:信道2、信道7、信道12第三组:信道3、信道8、信道13由于只有三组可行的频率规划,现规定第一组CH1、CH6、CH11和第二组CH2、CH7、CH12适用于室内的分布，第三组CH3、CH8、CH13适用于室外的分布。表6.1为WLAN无线网络频点表.表6.1 WLAN无

21、线网络频点表频点频率频点频率频点频率CH 12412 MHzCH 22417 MHzCH 32422 MHzCH 42427 MHzCH 52432 MHzCH 62437 MHzCH 72442 MHzCH 82447 MHzCH 92452 MHzCH 102457 MHzCH 112462 MHzCH 122467 MHzCH 132472 MHz这样,在4号教学楼内形成了微蜂窝覆盖的无线网络。无线微蜂窝覆盖，就是将多个AP形成的各自的无线信号覆盖区域进行交叉覆盖，各覆盖区域之间无缝连接。所有AP通过双绞线与有线骨干网络相连，形成以固定有线网络为基础，无线覆盖为延伸的大面积服务区域。所有

22、无线终端通过就近的AP接入网络，访问整个网络资源.微蜂窝覆盖大大扩展了单个AP的覆盖范围，从而突破了无线网络覆盖半径的限制，用户可以在AP群覆盖的范围内漫游，而不会和网络失去联系，通信不会中断.AP对WLAN的组网涉及覆盖方法有两种方式,第一,按照区域所需AP的传输速率来覆盖；第二,按照AP的覆盖半径来覆盖.由于4号教学楼属于教学子网采用第一种覆盖方式。6.2 4号教学楼子网覆盖设计及频点网络规划一个AP的数据速率最大为54Mbps ,考虑到损耗和实际情况，不可能完全利用，540。8=43.2Mbps，分配每个用户的速率为0。5Mbps，这样的速率完全能够满足一般的需求.这样可以计算得每个AP

23、在教学区子网的用户最大值，即86个用户。这样可以统计出4号教学楼每间教室所需要的AP数量。根据AP放置原则和4号教学楼教室特点，每个教室放一个AP可以满足需要,每个教室的AP尽量放置在教室的天花板的中心位置.根据实际调研，4号教学楼每层楼高为3米。图6.3 4号楼第一层频点分布图第一层楼频点分布如图6。3,第一层有2个特小教室，长宽都为3米；有小教室2个，长宽都为6米；有中教室3个，长7.5米，宽6米；大教室3个，长10米，宽7。5米.共有10个教室，每个教室放一个AP，将1个交换机放在值班室的西北角的交换机架上。需要双绞线长度为62+153+16。5*3+20。5*3=168米，考虑到有损耗

24、需要1681.2=202米双绞线。图6。4 4号楼第二层频点分布图第二层楼频点分布如图6。4,第二层有小教室3个，长宽都为6米；有中教室3个,长7。5米，宽6米；大教室3个,长10米，宽7。5米。共有9个教室,每个教室放一个AP，将1个交换机放在教师办公室的西北角的交换机架上。楼层总长度为153+16。53+20.53=156米，考虑到损耗需要156*1.2=188米双绞线。 图6.5 4号楼第三层和第四层频点分布图第三层楼和第四层楼频点分布如图6。5，第三层和第四层有小教室3个,长宽都为6米；有中教室3个，长7.5米,宽6米；共有6个教室，每个教室放一个AP，将1个交换机放在教师办公室的西北

25、角的交换机架上。楼层总长度为2*（15*3+16.53）=189米，考虑到损耗需要1891。2=227米双绞线.4号楼各楼层（从左到右）AP所用信道为:1楼：CH2、CH12、CH11、CH7、CH1、CH6、CH11、CH12、CH1、CH72楼:CH7、CH6、CH1、CH12、CH11、CH2、CH6、CH1、CH23楼和4楼:CH2、CH11、CH1、CH7、CH6、CH117 淮工本部教学子网X WLAN组网解决方案7.1 网络拓扑图7。1 网络拓补图 由于4号教学楼教室不是很多,占地面积小，只有一栋楼，数据流通量不是很大，考虑到实际情况和经济因素,不适合单独配一个区交换机，可以将楼交换机接到紧邻4号楼的图书馆的去交换机上，4号教学楼距图书馆直线距离大约有10米远，考虑实际情况,准备100米的光纤可以满足要求。楼交换机放置在一楼教室办公室西北角的交换机架上。根据实际调查，发现警卫室和教师办公室西北角比较空旷，远离火源，没有杂物等适合放置交换机。7。2 网络设备统计表7.2 4号楼子网选用的网络设备统计表 名称 数量（个） 单价（元) 型号 AP 31170华为Quidway WA1005层交换机4486S170024AC楼层交换机11400