无线组网设计-(淮工)(共13页)

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1、精选优质文档-倾情为你奉上课程设计报告书 课程名称： 专业综合课程设计 题 目：淮海工学院本部 WiFi组网研究与设计 系 （院）： 电子工程学院 学 期： 2011-2012-1 专业班级： 姓 名： 学 号： 评语：成绩：签名：日期：专心-专注-专业淮海工学院本部校区女生宿舍子网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”要求而指定的。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

2、以后走向工作岗位进行设计打下一定的基础。 课程设计的任务包括让同学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；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；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 项目实际环境以淮海工学院本部校区为背景，WiFi技术组建淮海工学院本部校区的无线局域网，根据覆盖范围、用户数目，接入速率以及AP规划等方面综合考虑，结合本部校区的实地环境，进行无缝的无线覆盖设计，为大家提供何时何地都可方便使用网络资源的环境。淮海工学院本部校区占地面积65万平方米左右，校舍面积近50万平方米。教

3、学楼众多，布局多样化，较为分散，组网艰巨；教工宿舍及学生宿舍用户数量庞大，设计要求也较高；室外空旷地面积大且分散，无缝覆盖不易进行。我负责设计的是女生宿舍子网，包括A1-A10共10栋宿舍楼，每栋为五层宿舍加底层（A2、A4除外，为六层加底层），底层为宿管人员值班室、洗衣房、开水房和自行车库等，不需要AP覆盖，只有A5底层有个金购福超市，放置一个AP。3 需求分析随着校园网络的规模不断扩大，网络应用不断增加，网络已经成为老师和学生获得信息的主要手段之一。但原先的有线校园网有着较多的问题：存在许多“网络盲点”，如图书馆、会议室、体育馆、宿舍等场所；少数联网的教室无法满足多数人同时上网的需求；组建

4、时安装繁琐、布线不便等。无线接入安装布线灵活、区域重构快速、移动的服务用户、并且可以迅速、方便的部署在任何环境中。例如在校园应用，那么在每次需求发生变化时，可以为教室、实验室和宿舍等重新布线节省所需要的时间和成本。我们可以用一种安全、经济的方式将网络连接拓展到整个校园，是学生、教师和管理人员无论在室内还是室外都可以接入网络、创建无线的教室,尤其是也解决了学生在宿舍上网存在的局限问题，让网络无处不在。4 市场调研根据淮海工学院本部校区的实际情况，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

5、分析如表4.1-4.5：表4.1 无线AP参数表型号传输距离（米）价格（RMB）天线类型TP-LINK TL-WA501G+室内200室外830170 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） 快速以太网交换机，传输速率：10Mbps/100Mbps，24个10/100M自适应以太端口，接口介质：10/100Base-TX：3/4/5类双绞线，背板带宽4.8Gbps，包转发率：3.57Mpps 。 510 快速以太网交换机，端口数量：24个10/100/1000Mbps RJ45口，接口介质

6、：10Base-T：3/4/5类双绞线，100Base-TX：5类双绞线，传输速率：10Mbps/100Mbps，背板带宽：48Gbps，包转发率：35.71Mpps 。 1250表4.3光纤参数表型号性能价格（RMB）产品类型：多模光纤；波长：1300nm，850nm；纤芯数量：8；损耗：850/3.5dB/km、1300/1.0dB/km 。7/m表4.4 双绞线参数表型号参数价格（RMB） 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。290表4.5 光电转换器参数表型号参数价格（RMB） 光纤转换器/转换模式

7、:光纤和UTP的转换/接口类型:10/100Base-TX/SC/接口数量:2/传输数率(Mbps):100 。600 根据淮海工学院本部校区女生宿舍子网的实地情况，我们选择的各产品设备如下：室内无线AP：TP-LINK TL-WA501G+；层/楼交换机： ；区交换机：；光纤：；双绞线：；光电转换器： 。5 总方案设计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。在一个网络中，它通常由无线AP、交换机及集线器构成。它的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。接入交换机是最常见的，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

8、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。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2.4GHz频段。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

9、，它主要是集中在宿舍或办公室等终端用户所在的区域。在女生宿舍子网设计方案中，每一层楼处使用一交换机把各AP连接起来，然后五层楼的交换机连接到一个总的交换机上。综合上述参数，我们打算选用无线AP：TP-LINK TL-WA501G+,室内选用双绞线连接AP接入点与二层交换机。图5.1是淮海工学院本部校区女生宿舍子网的接入层拓扑结构。图5.1 女生宿舍子网接入层拓扑图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)

10、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节点和中心。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。其设备性能较好，但价格高于接入层设备，而且对环境的要求也较高，对电磁辐射、温度、湿度和空气洁净度等都有一定的要求。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。汇聚层的设备一般安装在一个大楼的内部或楼下，包括主楼、教学楼、图书

11、馆、科技楼、各个宿舍楼、教工宿舍楼等等，然后通过光纤接入核心层。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；星型拓扑结构用于规模不大的校园网，星型拓扑由于在管理和维护上十分简单因而成为目前最常见的拓扑结构。淮海工学院本部有教学子网、后勤子网、宿舍子网、室外子网、教工子网等。我做的是本部女生宿舍子网，其汇聚层的拓扑结构如下图5.2所示。综上所述，采用无线交换机：，；光电转换器： 等。图5.2 女生宿舍子网汇聚层拓扑图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。

12、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，由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。5.4 无线接入点（AP）配置原则5.4.1 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上。 （3）保持信号穿过墙壁和天花板的数量最小。24GHz信号能够穿透墙壁和天花板，然而，每一面墙壁和天花板

13、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。5

14、.4.2 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300M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61

15、 无线网络频率规划802.1lg工作在2.4G频段，全部采用非授权许可频段，无须向国家相关管理部门申请频段使用，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，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。 图6.1 2.4GHZ频段存在的信道 图6.2 8

16、02.11g第一组频点规划示意图 频率与序号(n)的关系：f1(n)=2412 + (n-1)*5MHZ。表6.1 WIFI无线网络频点表频点：频率频点：频率频点：频率CH 12412 MHzCH 22417 MHzCH 32422 MHzCH 42427 MHzCH 52432 MHzCH 62437 MHz CH 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

17、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。这样，在宿舍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

18、。6.2 女生宿舍子网覆盖设计及频点网络规划AP实际覆盖距离的规划准则：AP的发射功率（dB）+天线增益（dBi）+无线网卡的接受功率（dB）-（dB）无线网卡的灵敏度；为自由空间传播路径损耗，；根据所选的设备可知无线接入点AP的发射功率为100mw，天线增益为4dBi，无线网卡的最小接收功率为10mw左右，一般的无线网卡的灵敏度选为-68dB，因此对应的发射电平为20dBm，接受电平为10dBm。将上述数据代入公式得到,由于还存在一些内墙外墙约8-12dB，宿舍内的门柜等穿透损耗，故大约取无线网卡灵敏度为-34dB，此时算出d=25m。每间宿舍长约d1=10m左右，宿舍到走廊宽一半距离为d2

19、=1.5m，即AP覆盖距离为d3=d-d1-d2=13.5m,每间宿舍宽为4m左右，覆盖宿舍数=d3/4=3.4，取小为3，AP点放置在门沿处，即一个AP可以覆盖3*2=6个宿舍，从图6.3的覆盖可以看出，此时能够保证没有盲区的存在，图中的覆盖范围不同是因为我以覆盖半径是12m所画，由于AP覆盖距离为13.5m，故在所需处可以适当增大覆盖半径。 图6.3 A1-2和A3-4宿舍平面图图6.3为A1-2和A3-4宿舍平面图，A1、A3为5层，A2、A4为6层，每栋楼外加一个底层为车库等无需放置AP，其余每层分别有16*2个房间，每间宿舍约长10米，宽4米，每层采用6个AP，具体放置和AP频段如上

20、图所示，每6间宿舍共用一个AP，两栋楼的同一层用一个二层交换机，并将A2、A4的6层上的AP接到第5层的交换机上，放在两栋楼的值班室左右即可，活动室和值班室均为1层，故在值班室放一个AP即可，频点为CH1。图6.4 A5-A6宿舍平面图 如上图6.4所示的是A5-A6宿舍平面图，A7-A8和A9-A10与此结构完全相同。每栋楼为5层，外加底层为车库等无需放置AP，每层分布结构相同，每层分别有23个宿舍，1个储藏室，每间宿舍约长10米，宽4米，每层放置4个AP，每6间宿舍共用1个AP，两栋楼的同层采用一个二层交换机，放于值班室左右，值班室放置1个AP，频点为CH12，活动室为两层，但无特殊需求，

21、不需要另外添加AP，两栋宿舍通过活动室和值班室相连接（由于A5楼下有金购福超市，约长35米，宽20米，无特殊需求故放置1个AP即可，频点为CH1。 图6.5 A1-A10宿舍主视示意图图6.5是女生宿舍A1-A10主视图，反映出每栋宿舍楼均为5层外加个底层（A2、A4除外，为6层外加底层），底层一般为宿管值班室、停车库、开水房、洗衣机房房等，不需要放置AP，但A-5宿舍楼下有个金购福超市，放置1个AP，其他与别的宿舍楼一样模型。由于是每两栋宿舍的同层采用同1个二层交换机，故每层的层交换机同时接到楼交换机上，楼交换机放在两栋楼间的值班室。经过调查，女生宿舍没有台式电脑，故不需要无线网卡。A1-A

22、10每栋楼AP点的具体频点分布如下作为归纳(由左向右排列)，以A1、A2和A5、A6的一二层为例，3层、5层和1层相同；4层、6层和2层相同；并且A3和A1、A4和A2相同；A7、A9和A5相同；A8、A10和A6相同：A1号楼: CH2、CH7、CH12、CH1、CH6、CH11（一层/奇数层） CH11、CH6、CH1、CH7、CH12、CH2 （二层/偶数层）A2号楼: CH1、CH6、CH11、CH2、CH7、CH12（一层） CH7、CH12、CH2、CH11、CH1、CH6 （二层）A1-A2楼间: CH1A5号楼: CH2、CH7、CH12、CH6（一层） CH11、CH1、CH

23、7、CH12(二层)A5底层超市: CH1A6号楼: CH1、CH6、CH11、CH1 （一层） CH12、CH7、CH2、CH11（二层）A56楼间: CH12图6.6 女生宿舍子网的整体图 女生宿舍整体结构图如上图6.6所示，A1-A10宿舍10栋，由于每两栋的同层接的是1个层交换机，5层的层交换机连到楼交换机上，故为两栋宿舍合用同一个楼交换机，再由5个楼交换机连到女生宿舍子网的区交换机上。综合考虑，区交换机可放置在A7、A8中间值班室，这样可以减少布线。7 淮海工学院本部校区 WiFi组网解决方案7.1 女生宿舍子网的网络拓扑图7.1 女生宿舍子网方位图女生宿舍的具体方位如上图7.1所示

24、，位于足球场的西侧，共10栋楼，每两栋相连。图7.2 女生宿舍楼子网的网络拓扑图图7.2为女生宿舍楼子网的网络拓扑图，其中A1A4每层楼放置6个AP点，然后通过双绞线接至每两栋楼（如A1和A2、A3和A4）同层的层交换机上，再将5层的层交换机连接到一个楼交换机上； A5A10每层楼放置4个AP点，通过双绞线接至每两栋楼同层的层交换机上再将5层的层交换机连接到一个楼交换机上；接着将5个楼交换机连接到1个区交换机上，最后连到AC上即可组成女生宿舍子网的网络拓扑图。7.2 网络设备统计表7.1网络设备统计表 名称位置数量型号单价（元）APA1-A2、A3-A4（5+6）*12=132TP-LINK

25、TL-WA501G+235A5-A6、A7-A8、A9-A105*8*3=120值班室和超市5*1+1=6层交换机A1-A2、A3-A45*2=10 510A5-A6、A7-A8、A9-A105*3=15楼交换机A1-A2、A3-A42 510A5-A6、A7-A8、A9-A103区交换机室外1 1350光纤室外600m7/m双绞线A1-A1040捆290光电转换器A1-A105 600注：在计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；层交换机和楼交换机相连也用双绞线，同时也沿着墙壁布线，尽量在满足条件下减少线的长度；楼交换机和区交换机用光纤

26、相连，区交换机放在A7-A8的值班室，由于一栋楼长80m，加上余量，总长取600m。7.3 成本预算无线AP共258个，单价235元，计60630元；层交换机共25个，单价510元，计12750元；楼交换机共5个，单价510元，计2550元；区交换机共1个，单价1350元，计1350元；光纤共600米，单价7元，计4200元；双绞线共40捆，单价290元，计11600元；光电转换器共5个，单价600元，计3000元；女生宿舍子网设备成本总价：60630+12750+2550+1350+4200+11600+3000=96080元。8 结论与分析通过本次专业综合课程设计，我对所学的通信工程专业有

27、了更加直观的认识。在这之前，对于无线网络组网的知识仅仅来自于课本上一些概念，从未深入地了解过。这次，通过我和小组成员在组长的带领下一起设计本部校区的WiFi组网，我不仅在网上、在书籍中学到了许多有用的知识，更是深刻地体会了无线组网的乐趣。在传统有线网络局限性较大的情况下，无线组网更加显得尤其必要。无线网络就充分发挥安装简单，便于维护等等的优势，可以同时为大量的用户提供网络服务。刚开始看着那一份课程设计任务书，着实有点难受，我根本不知道WIFI网是如何工作的。一开始无法下手，主要是因为自己对组网的知识根本就不了解，在做设计的时候由于心浮气躁，遇到了很多的问题，加上心态作怪，什么都想着有组长，不过

28、后来看着组员都查阅了许多的资料，涉及了很多关于无线覆盖方面的知识，渐渐地有了头绪，并且老师给我们详细的讲解和看以前学姐学长们的模板，大家对此次课程设计有了大致的框架。紧接着便是去自己所负责区域进行实地考察，搞清楚楼层结构和分布情况，学习心得画图软件，一步步完成着。本次课程设计，我负责的是女生宿舍子网的设计过程，虽然结构不是很复杂多样，对于AP点的设置等带来了方便，但是在做的过程依然有许多问题，比如房间小，楼层阻挡，密集度高，隔墙太多造成传播损耗严重，造成信号的极度衰减，这些都是在设计中要考虑的。还有就是频点分配的时候要注意的细节也很多，一不小心就会出现同频干扰和邻频干扰，这样就会严重影响无线覆盖的效果甚至导致紊乱。这次设计中让我感触最深的还是团结精神和严谨的思维模式，没有大家的共同合作，就没法真正的完成这次设计，没有严谨的思维，就不能够把实际与理论相结合，细心观察，冷静思考，想出较为完善的设计方案。这次设计不能算得上很完善，但是通过这次组网的经验，我不仅增长了无线组网方面的知识，更是对自己所学的东西有了进一步的认识，我相信这些收获一定能够有很大的帮助。