Aruba无线城市Mesh网络设计方案-年文档

xxx无线宽带网络工程集成方案－－无线局部ArubaNetworks202302月目 录\l“_TOC_250028“工程背景和需求 2\l“_TOC_250027“工程背景 2\l“_TOC_250026“工程应用需求 2公众接入互联网系统 2视频监控应用 3移动公务处理系统 4无线数据采集系统 4无线信息公示系统/广告系统 5\l“_TOC_250025“网络总体方案设计 6\l“_TOC_250024“方案设计原则 6\l“_TOC_250023“拓扑构造及说明 7\l“_TOC_250022“无线漫游设计 9\l“_TOC_250021“工程典型应用场景设计 9城市道路无线网状网连续掩盖 9城区、广场连续掩盖〔路灯灯杆安装场景〕 10\l“_TOC_250020“网络扩容考虑 10增加掩盖范围 11增加用户容量 11\l“_TOC_250019“网络具体设计 11\l“_TOC_250018“站点设计原则 11\l“_TOC_250017“掩盖规划 12天线选型 12链路预算 13\l“_TOC_250016“站点具体设计 14\l“_TOC_250015“频率规划及网络优化 15频率规划 15无线网络优化 16\l“_TOC_250014“网络带宽设计 16\l“_TOC_250013“IP地址设计 16\l“_TOC_250012“方案优势 17\l“_TOC_250011“三层无线Mesh体系构造 17\l“_TOC_250010“多Radio系统 17\l“_TOC_250009“高速跨子网漫游 18\l“_TOC_250008“全方位实现SuperG－108M回程传输技术 18\l“_TOC_250007“自动干扰监测和回避 18\l“_TOC_250006“端到端QoS机制 19\l“_TOC_250005“AVT〔主动视频传输〕技术 19\l“_TOC_250004“多网关保证高牢靠性 19\l“_TOC_250003“网络安全认证及网管方案 19\l“_TOC_250002“网络安全设计 20\l“_TOC_250001“认证方式 21\l“_TOC_250000“Mesh网管方案 22工程背景和需求工程背景工程应用需求公众接入互联网系统已建成的无线城市商业模式中，两种方式均存在。对于两种模式，Aruba提出不同解决方案免费效劳收取广告公布费用。和客户端终端软件。系统构造如下：击下一步，逐步完成广告扫瞄后，连续上网行为。收费效劳Aruba以下组网方式实现无线互联网访问收费效劳。系统使用多台认证计费网关设备、一台Radius认证效劳器和一台计费效劳、802.1x等常用基于无线网络的认证方式。Aruba证计费网关位于无线网状网各个有线出口，以网关的方式接入有线网络，网关方式可保证终端用户全部数据流量均通过认证计费网关，保证对终端用户行为的实时监控和流量掌握。在城域有线网络上分别设置一台Radius认证效劳器和计费效劳器。用户终端不需要安装任何客户端软件。视频监控应用大大事发生时，更能沉着面对。控。固定点视频监控：依据终端形态不同，Aruba提出四种固定点视频监控终端接入方式：固定点视频监控备四周。高品质的图像质量。Aruba推举使用该方式。图像质量。尚未成熟，不能供给高画质室外产品。移动点视频监控：移动点视频监控可承受固定点视频监控方式二的系统构造，为实现移动点Aruba基于无线网状网的专用无线终端。在条件具备状况下〔如应急通信车携带无线视频监控系统监控系统供电，在条件不具备的状况下，也可承受车载逆变电源为系统供电。移动公务处理系统基于无线区域的移动公务处理系统，是全部移动办公应用的总称，具体到无线终端便利快捷地在现场处PDA现场拍摄图像并实施汇报，这是城管系统的移动公务处理。业具体需求，结合现有信息系统业务，有步骤，分阶段地开发实施。移动公务处理系统的核心是移动客户端软硬件系统和用户接入安全。移动客户端硬件，为了便携，可以承受支持802.11b/gPDA。目前，该类HP、Dell、联想、华硕等品牌均可满足移动公务处理应用。针对警务人员或其他涉密单位的移动公务处理，对接入安全和访问安全有较高要求，ArubaVPN〔虚拟私有网络〕透传技术，实现安全访Vlan准时实现涉密应用与一般公众上网应用的隔离。无线数据采集系统移动条形码扫描终端，RFID扫描终端等。该系统询需求，也便于公司对货物的追踪。目前无线数据采集终端已经相当成熟。全球范围内，有两家知名厂商供给终端无线信息公示系统/广告系统过无线接入网络。实现实时信息更。同时，在为公众供给市政信息的同时，可适当为商家供给广告效劳。网络总体方案设计方案设计原则先进性与有用性原则应将来通信业务进展和技术升级的需要。安全性与牢靠性原则设备选择根本要求：〔1〕设备硬件具有高处理力量。〔2〕良好的设备内部设计工艺，无线模块之间的高隔离度。〔3〕室外设备各种环境适应性，温度范围适应性，防水防尘需满足IP66标准。〔4〕设备核心软件系统需模块化设计，并有检测程序保证系统各模块的稳定性。(5)设备是否经受各种网络规模、各种应用环境的实际考验。(6)网络系统应具备多层次、全方位的可选安全机制，以适应不同应用状况下的需求。经济性与投资保护原则在保证网络系统的先进性和高牢靠性的同时，应能以较高的性能 /价格比构建该工程，使资金的产出/投入比到达最大值；建成后应能以较低的本钱、较少的人员投入维持系统正常运转，保证系统的高效能与高效益。敏捷性与可扩展性原则工程设计必需具有良好的敏捷性与可扩展性，能够依据业务不断深入进展的需要，供给扩大设备容量、增加用户数量、提高效劳质量的功能，具备支持多种网络传输协议、多种物理接口的力量，供给技术升级、5〕。可治理性与易维护性原则维护工作，为整个物理层网络的安全、牢靠运行供给有力保障。拓扑构造及说明针对本工程，Aruba 晰网络层次，各层分工明确，形成至上而下清楚的网络构造。整个网络分为4层构造。即：效劳供给、有线网络、无线 MESH网络、终端用户层。效劳供给层效劳供给层建设内容包括：、Internet出口供给将来用户数的增加，事先做好升级预留。建议使用多 Internet 证整个无线网络的高冗余性。、行业应用系统接入VPN等高密级方式，对内部人员供给效劳。、企业效劳器接入企业可为外出人员供给移动办公支持，只需要将 OA 入网络并允许外出办公人员认证后接入即可。、认证计费系统多样的认证计费〔计时、包月等〕手段，满足不同终端用户需求。Portal效劳器，并且预装了计费治理运营支撑平台，便利以后计费的扩展。、网络治理系统维护人员工作量、削减维护人员数量，降低维护本钱。有线网络：核心网络设备承受1+1备份。核心交换机供给快速数据转发，通过 VRRP方式为MC供给备份；无线掌握器MC设备可以为用户供给DHCP，认证，通过心跳线保持主备；接入交换机为三层交换机，与mesh网关设备建立OSPF邻居，保证网管系统能治理到全部MESH设备。MESH网络：光网络。完成无线终端用户接入，包括用户带宽掌握、用户策略、 Qos 掌握等。无线网状网设备通过无线互连、实现回程。不需要为每个设备铺设光线。一个网关节点接入有线系统，实现与有线互联互通。无线设备互连形成高冗余网状构造，保证任一链路中断均能有其次条路径进展传输。毫秒级故障切换，保证应用不中断。各设备对周边进展无线掩盖，最终形成整个景区全掩盖。掩盖承受标准802.11a/b/g 协议，兼容全部标准Wi-Fi终端〔如PDA、笔记本电脑等〕。无线终端在掩盖内可实现无缝漫游，漫游切换时间小于 50ms，不影响应用。满足高速移动需求。可开展无线 IP语音应用和移动视频监控应用。终端用户层：该层包括各终端用户使用的各种无线终端设备。包括：笔记本电脑、PDA、Wi-Fi 手机、无线照相机、无线扫描器、无线监控摄像机等。无线漫游设计MESH网络建设完毕后，可以实现二三层的无缝漫游。在本系统中Aruba层触发三层漫游。其优点是：1、漫游过程用户的IP地址始终保持不变；2345工程典型应用场景设计城市道路无线网状网连续掩盖MSR4000，单一节点主要完成以下四个功能：Radio35.8G频段、定向天线，实现与上游设备互联Radio45.8G频段、定向天线，实现与下游设备互联Radio12.4G2.4G频段掩盖，接入终端Radio25.8G5.8G频段掩盖，接入终端城区、广场连续掩盖〔路灯灯杆安装场景〕在十字路口处，以保证各方向的视距条件，保证良好掩盖。对于城区室外掩盖，一般2.4G进展掩盖，保证笔记本电脑、PDA等标准Wi-Fi2.4G5.8G5.8G进展掩盖，路口掩盖使用全向天线。其余地方推举使用承受定向天线。Aruba公司标准天线N接头可与各种美化天线实现互联。在不降低系统性能的前提下，保证设备安装的美观及隐蔽性。2.4G5.8G环境优良条件下，Aruba30米以上空间。Aruba无线网状网支持双网关技术。实现流量分担和故障切换的功能。大大提高系统的冗余性和稳定性。当两个网关设备以及光纤链路均正常工作的时候，网络扩容考虑系统扩容主要包括以下两种状况：增加掩盖范围入到以前网络中。无线接口，和升级带宽冗余。增加用户容量现互联，同时供给掩盖，分担四周区域内用户数据流量，实现容量升级。网络具体设计站点设计原则站点位置〔灯杆、路口〕无线Mesh城域网站点位置可考虑如下地点，简洁分析如下：地点协商难度安装高度取电站点租用设备安装灯杆路假设政府支持力最正确便利－信大最正确方－升降工程车及号灯杆便高空作业资质大问题不方存在租用费用易顶便底层建大较高，存在肯定不存在租易筑顶物楼的灯下黑问题方便用费用杆建立难最正确不便利－基于以上分析，室外无线Mesh网最优选择为市政路灯杆。选择路口保证单台设备的掩盖最大面积，保证系统设计的经济性。站间距目前，主要的无线网络终端有：笔记本电脑、PDA等。终端厂家参考无线连接距离最远约为150米。实测一般终端空旷环境下可达400米；城区环境，依据障碍物场景不一，距离在150－300米不等。依据以上数据，结合Aruba无线城市建设阅历，站间距设计，参照以下原则：站点之间的距离不大于500250有足够的穿插掩盖区域。在实现全掩盖的同时保证无缝漫游。沿路之字型排列响相邻设备互连。之字形排列如以下图所示：掩盖规划天线选型90120度的中高增益天线；在一般城或全向天线；大路掩盖和backhaul天线可承受窄波束高增益定向天线。室内掩盖依据需求可以考虑承受吸顶天线。回程天线依据需要传输的距离不同，选择不同增益的定向天线。链路预算链路预算公式如下：MAPL=Pout_MS+Ga_BS+Ga_MS－Lf_BS－Mf－Mi－Lp－Lb－S_BSPout_MS 终端最大放射功率Lf_BS 设备馈线损耗Ga_BS 设备天线增益Ga_MS 终端天线增益Mf 阴影衰落余量Mi 干扰余量Lp地物损耗Lb人体损耗〔对于电脑上网，不考虑〕 S_BS设备接收灵敏度〔接收机输入端为保证信号能成功地检测和解码而必需到达的最小信号功率〕链路预算STAOutputPower(+)(dBm)17MSRSensitivity-链路预算STAOutputPower(+)(dBm)17MSRSensitivity-SNR(-)(dBm)-85RadioComponentsMSRAntenna(+)(dB)12STAAntenna(+)(dB)0Feeder&Jumper(-)(dB)Feeder&Jumper(-)(dB)0.7Splitter&Couples(-)(dB)PenetrationIndoor/InCar/Outdoor(-)(dB)8EnviromentRayleighFading(-)(dB)5Log-NormalFading(-)dB)8interfence7LinkBudget(PassLoss)83.3Frequency2.4GHz/5.*GHz2.4GCoverageDistance20020050米的重叠掩盖区域，设计考虑单150300米；站点具体设计场所的踏勘，并充分借鉴Aruba公司以往的无线城市建设阅历，提出如下站点具体掩盖设计：站点需求如下：道路名道路名长度(米〕数合计AP数 116116个的设置遵循以下原则：5跳。8跳。1：5。因此网关节点数目=总设备数/6=116/6=19个。网关节点选取位置如下表：站名站名所属街道所处位置XXX-G-0001总长度东大桥路soho60000离核心机房距离〔米〕800以下图所示：注： mesh点Mesh网关点〔有线落地点〕频率规划及网络优化频率规划GSM系统根本相像。要考虑到信道之间的隔离，以避开系统自身设备的相互干扰。在无线网状网频率配置规划中一般遵循掩盖承受2.4G频段，回程承受5.8G频段原则。这是由于目前绝大多数无线终端均工作在2.4G频段。用，可削减一局部网络投资。5.8G频谱分布Aruba设备在5.8G可支持的信到有12Wi-Fi的58G5149、153、157、161、165。2.4G频谱分布2.4G13316、11。相邻频带分布5.8G信号，与相关授权频带隔离较远，统得频带分布图。无线网络优化的工程实施力量对于提高室外无线掩盖效果有着格外大的影响。AirmagnetSurveyor系统进展实地路测，Mesh网络。下面的图表是一路测后真实的掩盖效果实例：色表示信号强度在-60到-40dbm范围之间：网络带宽设计网络的出口带宽通常由以下三方面打算：供给的效劳类型用户访问的速度同时在线的用户数0.5Mbps完全能满足要求，假设XXX20,000人，同时通10%30%总出口带宽=总用户数*每个用户安排的带宽*用户同时在线的百分比*用户收发信息的百分比总出口带宽=100Mbps注：用户收发信息的百分比：估算值，一般为30%左右。用户上网的时候，只有在上传下载信息的时候才占用带宽流量，而在翻开网页后，就没有流量了。IP地址设计DHCPIPNAT转换为公网地址，访问外网。为便利对用户的定位，建议为每台无线设备安排一个CIP，与设备的编号对应〔x号，则分给此设备的编号可以为：4。方案优势三层无线Mesh体系构造Aruba无线Mesh产品承受业界领先的三层Mesh的无线网状网技术，每个Mesh由于树状构造带来的种种问题，支持适合无线链路的动态路由协议，大大扩展的网络规模和网络带宽利用率。二层Mesh树状构造缺乏之处在于：及大量用户接入带宽需求。根节点在网络中的角色举足轻重，根节点故障将直接导致网络整体瘫痪，存在极大的单点故障隐患。VoIP、视频会议等。同时也占用了整个路径中全部站点无线链路带宽，缺乏合理性。ST〔生成树协议，避开环路产生。故障切换时间为余性差。三层无线Mesh网络彻底躲避了二层Mesh上述缺乏。三层无线Mesh网络STP技术，通过路由协议实现选路。整网呈网状构造，患。故障切换通过快速重路由，到达毫秒级切换，用户业务无感知。多Radio系统ArubaMeshRadio技术。MSR40004个具有独立收发力量的Radio。可分别使用单一Radio独立完成掩盖和回程传输，独享带宽。整网具有更高吞吐量。多Radio系统较单RadioRadio系统仅有的一个Radio同时供给掩盖接入和回程传输，共享带宽。ArubaMesh组网每增加一5%Radio设备，每增2跳后不行用。就单设备而言：4Radio216MRadio系统整机可供给108MRadio54M带宽。高速跨子网漫游802.11Mesh2.52.5IP层的路由添加与删除，从而消退了分层独立处理漫游时延。Motrix保证了客户端STAIP子网之Motrix还针对大规,连接。120公里/小时。50ms快速切换。不需要任何客户端软件。全方位实现SuperG－108M回程传输技术SuperG技术包括四个核心内容：Burst〔突发包〕/Compress〔压缩〕/RapidFrame〔快帧〕/Trunk〔绑定。业界很少有厂家全面实现SuperG技术。ArubaSuperG4个方面内容，有效地提高了无线回程链路的吞ArubaMesh产品在回程传输技术方面的业界领先。自动干扰监测和回避5.8G开放频段，可能存在较多同频干扰的状况Aruba环境中的可用性。端到端QoS机制Aruba无线Mesh产品实现了WME〔IEEE802.11WirelessMultimediaExtension〕机制。与其它支持WME的同类产品相比，多数产品仅在终端接入方WMEArubaWME机制的成功地运用到接入无线链路、回程无QoS标记传递到有线侧交换机。真正实现QoS机制。ArubaQoS技术可依据不同业务类型：视频、语音、数据定制不同的效劳质先传送。AVT〔主动视频传输〕技术稳定性。Aruba是业界唯一一家针对视频传输应用进展优化的厂家。〔包括抖动、延迟、吞吐量、静/动态视频效果等〕均明显优于其他同类无线产品。特别是在信号掩盖较弱区域或移动视频监控应用中，视频传输质量有显著提高。“主动视频传输”机制包括多项软硬件专利功能，是一个针对视频的综合QoS题的消灭频率，加快系统对突发干扰和突发视频流量变化等大事的反响速度。多网关保证高牢靠性Aruba 自适应无线路由协议〔AWR〕是专为无线网状网设计的自适应、分布式主动路由协议。支持多网关架构，保证非网关路由器可以正确的选择最近的网关作为出口，可以对 Mesh 有效的流量分担和网关备份，保证了网络的牢靠性。网络安全认证及网管方案网络安全设计无线网络安全是一个不断改善和升级的过程，现在的无线网络安全已经可以与有线网络相媲美。当前使用的主要安全机制包括多 SSID 隐蔽SSID客户端隔离物理地〔MAC过滤WEPWPA及将802.1x端口掌握技术、EAP 认证机制和AES 加密算法相结合的加密技术以及VPN技术等。SSIDSSID技术IEEE802.11 协议利用设置无线终端访问的 SSID来限制非法接入。在每一个AP内都会设置一个效劳区域认证ID 每当无线终端设备要连上AP时，AP会检查其SSID是否与自己的ID全都，只有当AP和无线终端的SSID相匹配时，AP才承受无线终端的访问并供给网络效劳，假设不符就拒绝赐予效劳。利用SSID，可以很好地进展用户群体分组，避开任意漫游带来的安全和访问性能的问题。Aruba公司的MSR系列无线网状网路由器系列产品每个独立的无线模块支持4个BSSID每个BSSID下面可以配置4个SSI〔Multi-ssid，Multi-SSID 不播送出来，用户不行见，加密方式与主BSSID一样但密码可以不同，可以充分满足不同用户的需求。客户端隔离设置客户端隔离：隔离客户端之间的数据包传输；阻挡二层上的广播流量从一个客户端到另外一个客户端。而从 AP 仍旧能够到达全部的客户端。出于安全考虑推举设置客户端隔离。例如，可以阻AP下的客户端通过微软windows的网络邻居觉察对方。端之间通过二层播送能够相互通信。802.1x认证技术IEEE 802.1x协议起源于802.11，其主要目的是为了解决无线局域网用户的接入认证问题。802.1x 基于端口的访问掌握协议，可供给对802.11无线局域网和对有线以太网络验证的网络访问权限。802.1x协议仅仅关注端口的翻开与关闭，对于合法用户接入时，翻开端口；对于非法用户接入或没有用户接入时，则端口处于关闭状态。Mac地址过滤Mac地址过滤是一项有用的安全接入技术。假设对某些特别用户不便利802.1x认证技术，那么可以使用Mac地址过滤技术来实现用户的接入掌握。在WiFi无线网状网设备上，通过配置允许接入的Mac地址或配置制止接入的MacMac地址才可以访问网络，其它没有被允许或被制止的Mac地址均不能接入网络。ArubaMSR系列路由器允许基于MACaccess路由器上的每个BSSMAC地址的客户端正确连接到AP上，也可以制止一些MAC地址的客户端连接。认证方式Internet时，系统弹出页面，进展认证治理。webportal方式。认证流程如以下图：认证过程ACPortalXXX集团Portal，用户通过PortalAC采集到用户的账号和原始账单信息后，发送到RadiusServer进展认证和计费处理，从而生成账单并采集其账号访问日志等日志信息；本方案认证系统组成高性能RADIUS效劳器―――该系统处理无线用户提交的身份认证请可独立对本地账号进展认证和计费。ORACLERADIUS效劳器供给设备治理、业务配置治理、安全治理、用户治理和营帐中心支撑平台。接收WLAN用户的认证信息，完本钱地WLAN业务的认证、计费和区Portal推送、生成计费话单、强制下线等功能。MESH网络的出口，负责用户的认证和授权，数据采集、实时掌握和执行各种网络治理策略。Billingware认证计费治理系统，包含以下主要功能：用户治理―――该系统对公共无线网络账号进展统一治理，对不同的集团用户承受分组治理，基于其VLANID或者网段进展用户分组、用户授权设置、计费策略、用户账号治理等；理、变更、续费、退户业务等，相当于营业厅的作用；漫游运营商账号的上网话单进展集中治理，包括生成用户账单、各本地集团用户〔如高区、学校、公共区域、移动运营商〕间的对帐、分成结算等。接口治理―――－该系统可通过于运营商的 BOSS系统和其他业务系统进展接口，实现业务联动。Mesh网管方案AzaleaNMSArubaWLAN接入系统特地设计的综合网络治理解决方案，是业内少有的能供给全中文界面的网管。针对多功能地区和用户群体，在对无线网络的实施、治理和维护的过程中，AzaleaNMS是非NMS产品可以分层组网，治理几千个WLAN接入节点的大型网络。AzaleaNMS是分布式治理系统，可以对网元和网络供给统一治理Azalea产品的功能。它的根本功能包括故障治理、配置治理、性能治理和安全治理。AzaleaNMSSNMPArubaWLAN网络。NMS通过治理协议与ArubaAC 进展通信。Azalea NMS包括一个Web效劳器，该效劳器允许用户通过Java-applet 进入NMS。1〕、拓扑觉察功能拓扑觉察，就是指觉察完成最终用户效劳所涉及到的全部实体，不仅要觉察实体，而且要觉察实体在网络中所起的作用及实体间相互连接的方式。通过Azalea NMS网络拓扑自动觉察功能可以使无线网络架构一目了然，可以实时检测网络节点的运行状态和连接状况，准时把握网络拓扑和节点的转变，图形化的网络统计数据显示，有助于规划长期网络进展。在自动觉察的过程中，NMS使用ICMPPingSNMP协议向网络IP地址发送探测数据包。通过收到的响应，NMS会选取它需要治理的设备并放到拓扑数据库中，NMS发送探测数据包使用的IP地址是基于觉察参数产生的。NMS会不停的探测符合觉察参数的IP地址直到全部的地址都被探测到，觉察过程才完毕。在探测过程中觉察的所有路由器将会被参加到网络设备库存中。除了自动觉察外，NMS同时支持手动觉察设备。另外，不需要再连续进展治理的设备可以从NMS除网络中的某些网元。NMS的拓扑图上可以看到全部觉察的mesh网络及mesh中的设备互连状况、设备属性、运行状况、无线链路质量、在线用户等信息。、设备故障治理功能并供给良好的大事治理，包括产生警报、自动操作、大事相关、陷阱 /警报过滤、陷阱/大事解析等。能检测、分别和修复网络中的错误并有效地进展掌握。设备故障治理功能包括：链路及设备故障图形化直观显示网络大事日志查询告警日志查询告警的上报：邮件方式或声音提示、实时性能监测功能网络性能治理指的是一种网络容量规划〔CapacityPlanning〕过程，供给基于帐单的使用，帮助理解流量的效劳质量，并向客户供给报告以遵循效劳等级协议〔SLA〕，从而使网络治理端猎取有关网络的补充信息。网络性能治理由两局部组成：一组功能单元，估量和报告网络设备维护和检查历史日志、打算自然条件和人为条件下的系统性能以及转变操作的系统模型。网络性能的根本衡量标准包括：带宽；数据包传输速率；数据包延迟；RTT变化；数据包损失；可到达性；电路性能。AzaleaNMS是一个独立的、可扩展的并可以供给综合完整的网络掩盖力量的平台。这样网络治理端可以监控正在进展的物理网络性能，分析其数据以实现终端对终端效劳性能的相互连接，并在对网络行为具有完全理解的根底上实行行为措施。完善的性能治理应当贯穿网络技术每一层。结合配置技术综合考虑，网络治理端可以生疏到性能治理对其用户的影响。、集中配置功能设备配置简单。假设仍旧沿用传统单台设备、逐一配置的方式，将给网络治理员带来繁重的网络维护负担。AzaleaNMS支持集中配置功能，可以通过NM