连云港职大无线组网设计(教学子网B)资料

1、课程设计报告书课程名称：通信工程专业综合课程设计题 目：连云港职业技术学院无线校园网组网工程设计系（院）：电子工程学院学 期：201420151专业班级： 通信工程112姓 名：学 号：评语:成绩:签名: 日期:课程设计报告书专用纸第1贞共15页连云港职业技术学院教学子网B组网无线校园网工程设计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讣。其Ll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

2、坚实的基础。这次课程设计任务为：（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）掌握组网工程的项Ll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；（4）提高学生的估算能力和团结合作能力。2项目实际环境本次项Ll是对连云港职业技术学院进行无线组网设计，该设计项Ll被分成各个子网区 域，7名小组成员分别负责各自区域，我主要负责教学子网B,即科技楼和体育馆。科技 楼是学校的主要授课区域之一，其中，大教室10间，可容1800人，中教室48间，可容 3840人，小教室97间，可容43

3、65人。科技楼有5层，其中1、2层格局相同，3、4和5 层格局相同。共可容10005人。科技楼平面图如图2.1所示。体育馆平面图如图2. 2所示。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。随着无线网络技术的发展，原来的一个信息点扩 展成了一个信息区域。无线网络具有自山移动漫游工作、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。 在教学区安装WiFi无线网是因为如下两个方面：（1）学习活动。校园网是为学生学习活动服务的，是一种学习工具。它不但是学生 与他人

4、之间的交流工具，同时也是学习资源的提供者，有利于学生进行探索学习和协作学 习。（2）信息交流。校园网是学校与外界沟通的窗口。利用它既可以从校外获取各种信 息，也可以向外发布各种信息。4市场调研根据我们小组本次对连云港职业技术学院进行无线WLAN组网的设计需求，我们需要 的设备主要有无线AP、层交换机、楼交换机、区交换机、接入控制器AC、核心交换机、 服务器、防火墙、光纤、双绞线、光电转换器等。我们通过翻阅大量相关书籍和浏览相关网站，基本掌握无线局域网的基础知识，和了 解建设无线局域网的所需的相应设备。通过充分调研和市场调查，我们充分了解了市场的 无线局域网主流产品的性能、价格、参数。根据本部校

5、区的实际情况，我们选择了性价比 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。无线AP参数表如表4-1所示。表4无线AP参数表产品型号爺大功率天线增益端口适用 环境股价（元）TP-LINK1 个 IOM/10OM RJ45 LAN室内IOOnlW2dBi435TL-AP302C-PoE口1 个 10/100MbPS RJ45 LAN室内海联达Ai-APlOOIOOmW2dBi口2141个接地孔位TP-LINKTL-WA72ION5mW12dBi1 个 10/100MRJ45LAN 口室外6801个RP-SMA外置天线接口2 个 10/1OO

6、M 屏蔽 RJ45LAN室外TP-LINK TL-AP300P5nW9dBi口750层交换机设备参数表如表4-2所示。表42层交换机设备参数表产品型号产品类型接口数背板带宽端口描述报价（元）H3CS1024快速以太24个4.8GbPS24个10/1OOM自适应以太端500网交换机口，接 口介质:10lBase-TX:3/4/5类双绞线华为绿色节能24个4.8GbP24个10/1OOM自适应以太端528S1700-24-AC以太接入口，接口 介质：10/IOOBasaTX,交换机3/4/5类双绞线楼交换机设备参数表如表4-3所示。麦43楼交换机设备参数表产品型号产品类型接口数背板带宽报价（元）华

7、为 QUidWay S2326TP-SI运营级交换机2432GbPS1400H3C S5024P-EI千兆以太网交换机2448GbPS2499华为S2700智能交换机2432GbPS1398H3C S3100V2快速以太网交换机2432GbPS2139区交换机设备参数表如表4-4所示。麦44区交换机设备参数表产品型号产品类型接口数背板带宽端口描述报价（元）华为 QUidWay运营级24个64GbPS24 个 10/100BaSC-TX 端口(具4300S3328TP-EI(AC接入交换有光接口），2 个 10010BascX)机SFP端口，2个千兆COmbO 口H3C S2626运营级24个3

8、2Gbp24个10/IOOBasc-TX以太网端1599接入交换口，2 个 101001000BascT 以太机网端口2个复用的100/IOOOBase-X SFP 端口接入控制器AC设备参数表如表4-5所示。表45接入控制器AC设备参数表型号交换机类型背板带宽端口数端口描述报价（元）华为 QUidWay运营级接入256GbPS28 个:24 个 100/IOOOBasc-X 端，IO(X)OS5328C-EI-24S交换机4 个 10/100/IOOOBasc-TCOlnbO 口华为 QUidWay运营级接入128GbPS28 个24 个 10/100/IOOOBasc-T7900S5328

9、C-SI交换机端口. 4 个 IOOOBaSe-XSFP 端口光纤参数表如表4-6所示。表4-6光纤设备参数表型号性能价格（元）立孚8芯多模室外铠多模光纤；波长:1300nm, 850nm;纤芯数量：8;损耗：5/m裟光缆8503.5dBkml 300/1.0dBkm大唐电信12根钢丝铠多模光纤；波长：1300nm, 850nm:纤芯数量：6：损10/m装6芯多模室外直埋8503.5dBkml 300/1.0dBkm光缆大唐保镖室外直埋铠单模光纤,130Onmf 1550nni:纤芯数量:8：损耗:6n装单模8芯光缆8503.7dBkml 300/1.2dBkm立孚6芯单模室外铠单模光纤,13

10、00nn, 850nn:纤芯数量:6：损耗：85O3.5dBkn10/m装光缆1300/1.0dBkm530双绞线参数表如表4-7所示。表47双绞线参数表型号参数价格（元）AMP工程超五类非屏蔽产品类型：五类双绞线，产品适用：IOOBase-T,灵大单段长590双绞线厦：100米，传输速率：IOOMbps,包装长度：305米/捆康普超五类四对网线超五类双绞线,IOOOBase-TX,最大单段长度：100米，传输速率：IOOOMbps,包裟长度：305米/捆光电转换器参数表如表4-8所示。表48光电转换器参数表型号模数接口类型传输数率（MbPS）最大数据传输距离价格（元）D-Link DGE-8

11、72单模10/100/1000BaSe-TX/SC100020Km550D-Link多模10/100/1000BaSe-TX/SC10005 5Onl450DGE-871水晶头参数表如表4-9所示。表49水晶头参数表型号类型报价（元）TCL RJ45超5类RJ45网络100/盒安普 4-554720-3超5类RJ45网络400/盒HHT-6LB6类RJ45网络400/盒根据连云港职业技术学院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，本小组选择的各产品设备如下：室内无线AP： TP-LINK TL-AP302C-PoE;层交换机: 华为S1700-24-AC；楼交换机：华为S270

12、0：区交换机：华为QUidWay S3328TP-EI； AC （接 入控制器）：华为S5328C-SI；光纤：立孚8芯多模室外铠装光缆；双绞线：AMP工程超 五类非屏蔽双绞线；光电转换器：D-Link DGE-872 （最大传输距离20km）和D-Link DGE-871 （最大传输距离55Onl）:水晶头：安普4-554720-3o5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IJ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、接入层进行设讣，在整体上一般釆用以树型和星型混合的拓扑结构。在主要通信 接点上采用

13、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 信链路上还要考虑冗余链路设计，不仅可以达到负载均衡的LI的，还可保证网络的可用性。 5.1接入层设计接入层是由无线网卡、AP和LANSWitCh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。接入层是最终用户与网络的接口，它需要提供即插即用的特性，同时应该非常易于使 用和维护。本方案中，是将每层楼的AP通过层交换机汇接在一起，所有层交换机汇接到 一个楼交换机上，根据实际情况选择性价比较高的AP设备及交换机。其中AP和层交换

14、机 之间、层交换机和楼交换机之间都用双绞线连接。本次设计中，主要使用无线AP来做无 线网络接入点，AP提供无线工作站对有线局域网和从有线局域网对无线工作站的访问，在 访问接入点覆盖范围内的无线工作站可以通过它进行相互通信。山于无线AP覆盖范圉呈 圆形，考虑衰减因数，每隔一段距离就应该放置一个AP。接入层网络拓扑图如图5. 1所示。图5.1接入层网络拓扑图5. 2汇聚层设计汇聚层是整个城域网可运营、可维护、可管理功能实现的最重要部分，将这些复杂 网络功能布置在这个层次使网络具有很强的可扩充性；根据网络规模和应用不同，设备可 以放在热点地区的中心，也可以放置在无线运营商的地区的中心机房。其中所有设

15、备之间 都用光纤连接。汇聚层网络拓扑图如图5. 2所示。WIFl汇聚层设备主要完成无线用户业务的分布、汇聚，提供用户管理、业务控制，网 络安全及认证讣费等功能，AC就处在此关键位置。在汇聚层设计时，针对网络稳定性、宽 带具体要求具体设计，主要可以釆用冗余连接和简单连接两种方式。网络中，讣算机数量 的多寡分别选用前者或后者。在结构上，汇聚层可以分为环形和星型拓扑结构，其中环形 拓扑结构主要用于覆盖范用较广的校园网，汇聚多个节点；而星型拓扑结构则反之，用于 规模较小的校园网，正因为如此，星型拓扑结构较之环形拓扑结构在管理和维护上更为简 单，从而成为最为常见的汇聚层拓扑结构。5. 3核心层设计核心层

16、的功能主要是完成骨干流量的交换，要求可黑性高、呑吐量大，带宽高，路由 转发能力强大，一般采用大容量三层交换机或者GSRO核心层的功能主要是实现骨干网络 之间的优化传输,骨干层设汁任务的重点通常是冗余能力、可鼎性和高速的传输。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，山于核心层设备将占投资的主要 部分，所以设计核心层时需要考虑冗余设计。本设计所设计的WlFl汇聚层直接接入学校 的核心层，最终接入城域网中。核心层设备将占投资的主要部分。核心层网络拓扑如图5. 3所示。图5. 3 核心层网络拓扑图5. 4

17、无线接入点（AP）AP相当于基站，一个AP能够在儿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，APJ： 作于2. 4G频段。使用室内直放AP布点覆盖，需考虑及遵循以下儿个问题和原则：（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

18、壁和天花板， 然而，每一面墙壁和天花板都将使AP信号的覆盖范圉减少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。山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币对覆盖Ll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

19、码12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300H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

20、扰。AP频点规划示意图如图5. 4所示。图5. 4 AP频点规划示意图6无线网络规划与覆盖设计6.1教学子网B子网覆盖设计教学子网B区包括科技楼和体育馆的教学区域，科技楼为我校的主要授课教室，人员 密度比较大，教学对网络速度的需求也相对较大，每个人分配500 AP处在2. 4GHz频段左 右，每个AP速率最大为54Mbps,取其80%,每个人分配50Ok的速率，这样可以计算得每 个AP在教学区子网的用户最大值，即80个用户。这样可以统计出科技楼每间教室所需要 的AP数量。同时，我们选用的层交换机的型号为华为S1700-24-AC,它的最大背板速率为 4. SGbps,且有24个10/1OOM自

21、适应以太端口，4. 8Gbps2454Mbps,即满足设计要求。从此表中可以看出：主楼所用的AP总数量为149个，对此整栋楼的数据流量进行分析可 知，286个AP最大的总速率为54Mbps*149=8. IGbps,根据此数据速率可以选择科技楼所 用的楼交换机型号为：华为S2700o根据科技楼的距离测量，主楼每层楼高约3. 5米，楼长约87. 6米，宽约37米，每间 教室宽约7. 8米，大教室长约15. 3米，中教室长9. 5米，小教室长6米，并预留出每个 接口的接入长度。在一楼楼，共用2个层交换机，分别放于104和126内，一楼的东边的17个AP接入 值班室内的层交换机，西边的17个AP接入

22、教师休息室内的层交换机。因此，按照此距离 算得，科技楼一楼总共所用的双绞线长度约为423+399二762m。科技楼一楼大教室2间，每间容纳180人，共可安6个AP；小教室26间，每间容纳 45人，共可22个AP；中教室6间，每间容纳80人，可安6个AP。科技楼一楼的平面图及其频点分布图如图6. 1所示。在二楼，共用2个层交换机，分别放于2(M和226内，二楼的西边的17个AP接入西 边的层交换机，东边的17个AP接入东边的层交换机。因此，按照此距离算得，科技楼二 楼总共所用的双绞线长度也为762Ino科技楼3楼的平面图及其频点分布图中大教室2间，每间容纳180人，共可安6个AP； 中教室12间

23、，每间容纳80人，共可安12个AP：小教室15间，每间容纳45人，可安9 个AP。在三楼，共用2个层交换机，分别放于303和321内，二楼的西边的14个AP接入西 边的层交换机，东边的13个AP接入东边的层交换机。因此，按照此距离算得，主科技楼三楼总共所用的双绞线长度约433+422二837m。同样，4、5楼和3楼分布一样，所需双绞线长度约为857m。 科技楼3、4、5楼的平面图及其频点分布图如图62所示。JF 也.U-T. Tl . r . -Lj 图6.2 科技楼3、4、5楼的平面图及其频点分布图 科技楼正视图如图63所示。.!-.KftAl!.:.2Rc图6. 3科技楼正视图图中已标出层

24、交换机与楼交换机的连接示意图。楼交换机放置在一楼的113,便于后 期的维护升级。各层的层交换机连接到主楼的楼交换机所用双绞线总长度为：78米。因此, 整栋主楼需要AMP工程超五类非屏蔽双绞线约合4173捆（305m捆）。体育馆一层长为55m,宽为30m,中间为室内篮球场，篮球场周围为看台。有时学生 参加活动、观看比赛时会有浏览网页、上网聊天的需求，真正有活动的时候人流量将近400 人。一个AP数据传输速率为54Mbps,取其80%,每个人分配200k的速率，即一个AP 可供大约200人使用，所以2个AP即可满足需要，同时为尽可能达到全覆盖，因次决定 在体育馆两个角落分别布置一个AP,这样篮球场

25、外围的四周型走廊也可以覆盖到，这样 放置也可使在走廊活动的学生享受到无线接入，最后通过交换机连接一层的所有APo为 了更方便的接线将这一层的层交换放于楼梯口处。体育馆一楼平面图如图6.4所示。图6.4体育馆一楼平面图体育馆二层为一个独立的乒乓球活动室，同样的在兵乓球活动室四周也是一个环形的 走廊，同样的这里也属于室内开阔地，所以也是优先考虑平日的活动人数，考虑到日常上 课、平日活动最多能容纳200人，且一个AP数据传输速率为54Mbps,取其80%,每个人 分配200k的速率，即一个AP即可满足要求，但是要对其尽可能的全覆盖，所以也分别在 两角各布置一个APO为了更方便的接线将这一层的层交换放

26、于楼梯口处。体育馆二层平面图如图6.5所示。图6.5体育馆二层平面图对于楼交换机来说将其放于体育馆一层的楼梯处。体育馆AP立体图如图6.6所示。圧交换机一+T-图6.6体育馆立体图对于体育馆一层来说，距交换机最远的AP到交换机的距离为60m,距交换机最近的 AP到交换机的距离为3Om, 一层有2个AP,故体育馆一层共需双绞线为IllmO体育馆的 二层的AP放置和一层一样，由层交换机连至楼交换机所需的双绞线长度为12m,所以体 育馆共需的双绞线长度为：lllX2+12=234m6.2教学子网B频点网络规化802. Ilg使用的是开放的2. 4GHz ISM频段，可工作的频道数为13。对于真正相互

27、不重叠信道只有相隔5个信道的工作中心频点，因此理论上只能进行三信道的规划无缝覆盖。 表6. 1为各无线网络频点对应的频率表。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CHl2412 MHZCH22417MhZCH32422MHZCH42427CH52432MHZCH62437MHZCH 72442 MHZCH 82447 MHZCH 92452 MHZCH 102457 MHZCH 112462 MHZCH 122467 MHZCH 132472 MHZ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

28、组可行的频率规划，现规定第一组CH1、CH6、CHIl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。频率与序号(n)的关 系：fl(n)=2412 + (n-l)*5MHz,第一组和第二组的频点规划示意图分别如图6. 7和6. 8所示。图6. 7第一组频点规划示意图 图6.8第二组频点规划示意图科技楼（由教室序号由小到大排列）AP所用信道为：1、3、5 楼房间：CHl CH6、CHl 1 CHl CH6、CH2、CH7、CHI2、CH7、CH2、CH2、CHI1、 CHI2、 CH6、 CHl1、 CH1、 CH6、 CH7、 CH2、 C

29、Hl、 CH6、 CHl、 CH6、 CHI2、 CHI1、 CHl、 CH7、 CH2、 CHI1、 CH2、 CH7、 CHI2、 CH1、 CH2、 CH7。2、4 楼房间：CH2、CH7、CHI2、CH2、CH7、CHI、CH6、CHl1、CH6CH1、CHI. CHI2、CHI1、 CH7、 CHI2、 CH2、 CH7、 CH6、 CH1、 CH2、 CH7、 CH2、 CH7、 CHI1、 CH2、 CH6、 CH1、 CHI2、 CHl、 CH6、 CHI1、 CH2、 CHl、 CH6.7连云港职业技术学院无线校园网教学子网B组网解决方案7.1网络拓扑教学子网B的网络拓扑图如

30、图7. 1所示.无线用户通过搜索所在区域的无线网络接入适合的AP, AP接收到用户的流量需求通 过双绞线将信息反馈到其对应的层交换机上，层交换机再经过双绞线接入所在的楼交换 机，经过光电转换之后再通过光纤到达区交换机，最后再通过光纤接入到AC。7.2网络设备统计连云港职业技术学院的WiFi组网研究与设计中的教学子网B的最终所用的网络设备统计表如表7. 1所示。表7.1网络设备统计表名称型号科技楼数量体育馆数量室内无线APTP-LINK TL-AP302C-POE149个4个层交换机华为 S1700-24-AC10个2个楼交换机华为S27001个1个光纤立孚8芯多模室外铠装50Om光缆双绞线AMP工程超五类非屏蔽4173m234m双绞线(305m)光电转换器D-Link DGE-8722个550在汁算双绞线和光纤长度时，应留有足够的余量，AP和层交换机之间相连用双绞线， 是沿着走廊的顶部布线；层交换机与楼交换机相连也用双绞线，同样也沿着墙壁布线，尽 量在满足条件下减少线的长度；楼交换机与区交换机以及各区交换机与AC用光纤相连。 7.3成本预算网络设备成本预算统计表如表7. 2所示。表7.2网络设备成本预算名称数量单价（元）总价（元）室内无线AP153个43566555层交换机12个5286336楼交