重庆市图书馆无线网设计方案Word格式文档下载.docx

重庆市图书馆无线网设计方案Word格式文档下载.docx

《重庆市图书馆无线网设计方案Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《重庆市图书馆无线网设计方案Word格式文档下载.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

之所以还称其是局域网，是因为会受到无线连接设备与电脑之间距离的远近限制而影响传输范围，所以必须要在区域范围之内才可以连上网路。

无线局域网的基础还是传统的有线局域网，是有线局域网的扩展和替换。

它只是在有线局域网的基础上通过无线集线器、无线访问节点、无线网桥、无线网卡等设备使无线通信得以实现。

与有线网络一样，无线局域网同样也需要传送介质。

只是无线局域网采用的传输媒体不是双绞线或者光纤，而是红外线或者无线电波，且以后者使用居多。

1.2优点

（1）灵活性和移动性。

在有线网络中，网络设备的安放位置受网络位置的限制，而无线局域网在无线信号覆盖区域内的任何一个位置都可以接入网络。

无线局域网另一个最大的优点在于其移动性，连接到无线局域网的用户可以移动且能同时与网络保持连接。

（2）安装便捷。

无线局域网可以免去或最大程度地减少网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点设备，就可建立覆盖整个区域的局域网络。

　　（3）易于进行网络规划和调整。

对于有线网络来说，办公地点或网络拓扑的改变通常意味着重新建网。

重新布线是一个昂贵、费时、浪费和琐碎的过程，无线局域网可以避免或减少以上情况的发生。

　　（4）故障定位容易。

有线网络一旦出现物理故障，尤其是由于线路连接不良而造成的网络中断，往往很难查明，而且检修线路需要付出很大的代价。

无线网络则很容易定位故障，只需更换故障设备即可恢复网络连接。

　　（5）易于扩展。

无线局域网有多种配置方式，可以很快从只有几个用户的小型局域网扩展到上千用户的大型网络，并且能够提供节点间“漫游”等有线网络无法实现的特性。

由于无线局域网有以上诸多优点，因此其发展十分迅速。

最近几年，无线局域网已经在企业、医院、商店、工厂和学校等场合得到了广泛的应用。

1.3结构

　　无线局域网拓扑结构概述：

基于IEEE802.11标准的无线局域网允许在局域网络环境中使用未授权的2.4或5.3GHz射频波段进行无线连接。

它们应用广泛，从家庭到企业再到Internet接入热点。

简单的家庭无线LAN：

在家庭无线局域网最通用和最便宜的例子，如图1所示，一台设备作为防火墙，路由器，交换机和无线接入点。

这些无线路由器可以提供广泛的功能，例如：

保护家庭网络远离外界的入侵。

允许共享一个ISP（Internet服务提供商）的单一IP地址。

可为4台计算机提供有线以太网服务，但是也可以和另一个以太网交换机或集线器进行扩展。

为多个无线计算机作一个无线接入点。

通常基本模块提供2.4GHz802.11b/g操作的Wi-Fi，而更高端模块将提供双波段Wi-Fi或高速MIMO性能。

双波段接入点提供2.4GHz802.11b/g和5.3GHz802.11a性能，而MIMO接入点在2.4GHz范围中可使用多个射频以提高性能。

双波段接入点本质上是两个接入点为一体并可以同时提供两个非干扰频率，而更新的MIMO设备在2.4GHz范围或更高的范围提高了速度。

2.4GHz范围经常拥挤不堪而且由于成本问题，厂商避开了双波段MIMO设备。

双波段设备不具有最高性能或范围，但是允许你在相对不那么拥挤的5.3GHz范围操作，并且如果两个设备在不同的波段，允许它们同时全速操作。

家庭网络中的例子并不常见。

该拓扑费用更高但是提供了更强的灵活性。

路由器和无线设备可能不提供高级用户希望的所有特性。

在这个配置中，此类接入点的费用可能会超过一个相当的路由器和AP一体机的价格，归因于市场中这种产品较少，因为多数人喜欢组合功能。

一些人需要更高的终端路由器和交换机，因为这些设备具有诸如带宽控制，千兆以太网这样的特性，以及具有允许他们拥有需要的灵活性的标准设计。

无线桥接：

当有线连接太昂贵或者需要为有线连接建立第二条冗余连接以作备份时，无线桥接允许在建筑物之间进行无线连接。

802.11设备通常用来进行这项应用以及无线光纤桥。

802.11基本解决方案一般更便宜并且不需要在天线之间有直视性，但是比光纤解决方案要慢很多。

802.11解决方案通常在5至30mbps范围内操作，而光纤解决方案在100至1000mbps范围内操作。

这两种桥操作距离可以超过10英里，基于802.11的解决方案可达到这个距离，而且它不需要线缆连接。

但基于802.11的解决方案的缺点是速度慢和存在干扰，而光纤解决方案不会。

光纤解决方案的缺点是价格高以及两个地点间不具有直视性。

中型无线局域网：

中等规模的企业传统上使用一个简单的设计，他们简单地向所有需要无线覆盖的设施提供多个接入点。

这个特殊的方法可能是最通用的，因为它入口成本低，尽管一旦接入点的数量超过一定限度它就变得难以管理。

大多数这类无线局域网允许你在接入点之间漫游，因为它们配置在相同的以太子网和SSID中。

从管理的角度看，每个接入点以及连接到它的接口都被分开管理。

在更高级的支持多个虚拟SSID的操作中，VLAN通道被用来连接访问点到多个子网，但需要以太网连接具有可管理的交换端口。

这种情况中的交换机需要进行配置，以在单一端口上支持多个VLAN。

尽管使用一个模板配置多个接入点是可能的，但是当固件和配置需要进行升级时，管理大量的接入点仍会变得困难。

从安全的角度来看，每个接入点必须被配置为能够处理其自己的接入控制和认证。

RADIUS服务器将这项任务变得更轻松，因为接入点可以将访问控制和认证委派给中心化的RADIUS服务器，这些服务器可以轮流和诸如Windows活动目录这样的中央用户数据库进行连接。

但是即使如此，仍需要在每个接入点和每个RADIUS服务器之间建立一个RADIUS关联，如果接入点的数量很多会变得很复杂。

　　大型可交换无线局域网：

交换无线局域网是无线连网最新的进展，简化的接入点通过几个中心化的无线控制器进行控制。

数据通过Cisco，ArubaNetworks，Symbol和TrapezeNetworks这样的制造商的中心化无线控制器进行传输和管理。

这种情况下的接入点具有更简单的设计，用来简化复杂的操作系统，而且更复杂的逻辑被嵌入在无线控制器中。

接入点通常没有物理连接到无线控制器，但是它们逻辑上通过无线控制器交换和路由。

要支持多个VLAN，数据以某种形式被封装在隧道中，所以即使设备处在不同的子网中，但从接入点到无线控制器有一个直接的逻辑连接。

　　从管理的角度来看，管理员只需要管理可以轮流控制数百接入点的无线局域网控制器。

这些接入点可以使用某些自定义的DHCP属性以判断无线控制器在哪里，并且自动连结到它成为控制器的一个扩充。

这极大地改善了交换无线局域网的可伸缩性，因为额外接入点本质上是即插即用的。

要支持多个VLAN，接入点不再在它连接的交换机上需要一个特殊的VLAN隧道端口，并且可以使用任何交换机甚至易于管理的集线器上的任何老式接入端口。

VLAN数据被封装并发送到中央无线控制器，它处理到核心网络交换机的单一高速多VLAN连接。

安全管理也被加固了，因为所有访问控制和认证在中心化控制器进行处理，而不是在每个接入点。

只有中心化无线控制器需要连接到RADIUS服务器，这些服务器在图6显示的例子中轮流连接到活动目录。

1.4设备

（1）无线网卡。

无线网卡的作用和以太网中的网卡的作用基本相同，它作为无线局域网的接口，能够实现无线局域网各客户机间的连接与通信。

（2）无线AP。

AP是AccessPoint的简称，无线AP就是无线局域网的接入点、无线网关，它的作用类似于有线网络中的集线器。

　　（3）无线天线。

当无线网络中各网络设备相距较远时，随着信号的减弱，传输速率会明显下降以致无法实现无线网络的正常通信，此时就要借助于无线天线对所接收或发送的信号进行增强。

2.无线局域网的关键技术

2.1IEEE802.11之相关信息

　　因应无线局域网络的强烈需求，美国的国际电子电机学会于1990年11月召开了802.11委员会，开始制定无线局域网络标准。

　　承袭IEEE802系列，802.11规范了无线局域网络的介质存取控制（MediumAccessControl；

MAC）层及实体（Physical；

PHY）层。

此较特别的是由于实际无线传输的方式不同，IEEE802.11在统一的MAC层下面规范了各种不同的实体层，以因应目前的情况及未来的技术发展。

目前802.11中制订了三种介质的实体，为了未来技术的扩充性，也都提供了多重速率（MulitipleRates）的功能。

这三个实体分别是：

　　一、2.4GHzDirectSequenceSpreadSpectrum

　　速率1Mbps时用DBPSK调变（DifferenceByPhaseShiftKeying）

　　速率2Mbps时用DQPSK调变（DifferenceQuarterPhaseShiftKeying）

　　接收敏感度–80dbm

　　用长度11的Barker码当展频PN码

　　二、2.4GHzFrequencyHoppingSpreadSpectrum

　　速率1Mbps时用2-levelGFSK调变，接收敏感度–80dbm,

　　速率2Mbps时用4-levelGFSK调变，接收敏感度–75dbm,

　　每秒跳2.5个hops

　　HoppingSequence在欧美有22组，在日本有4组

　　三、DiffusedIR

　　速率1Mbps时用16ppm调变，接收敏感度2×

10-5mW/平方公分

速率2Mbps时用4ppm调变，接收敏感度8×

　　波长850nm~950nm

　　其中前两种在2.4GHz的射频方式是依据ISM频段以展频技术可做不须授权使用的规定，这个频段的使用在全世界包含美国、欧洲、日本及中国台湾等主要国家和地区都有开放。

第三项的红外线由于目前使用上没有任何管制（除了安全上的规范），因此也是自由使用的。

IEEE802.11MAC的基本存取方式称为CSMA/CA（CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance），与以太网络所用的CSMA/CD（CollisionDetection）变成了碰撞防止（CollisionAvoidance），这一字之差是很大的。

因为在无线传输中感测载波及碰撞侦测都是不可靠的，感测载波有困难。

另外通常无线电波经天线送出去时，自己是无法监视到的，因此碰撞侦测实质上也做不到。

在802.11中感测载波是由两种方式来达成，第一是实际去听是否有电波在传，及加上优先权的观念。

另一个是虚拟的感测载波，告知大家待会有多久的时间我们要传东西，以防止碰撞。

2.2扩频技术

扩展频谱技术是一种常用的无线通讯技术，简称展频技术。

它的无线局域网络产品是依据FCC（FederalCommunicationsCommittee，即美国联邦通讯委员会）规定的ISM（IndustrialScientific,andMedical工业、医疗、科学），频率范围开放在902M~928MHz及2.4G~2.484GHz两个频段，所以并没有所谓使用授权的限制。

扩展频谱技术主要又分为「跳频技术」及「直接序列」两种方式。

2.2.1跳频技术（FHSS）

跳频技术（Frequency-HoppingSpreadSpectrum；

FHSS）在同步、且同时的情况下，接受两端以特定型式的窄频载波来传送讯号，对于一个非特定的接受器，FHSS所产生的跳动讯号对它而言，也只算是脉冲噪声。

FHSS所展开的讯号可依特别设计来规避噪声或One-to-Many的非重复的频道，并且这些跳频讯号必须遵守FCC的要求，使用75个以上的跳频讯号、且跳频至下一个频率的最大时间间隔（DwellTime）为400ms。

2.2.2直接序列展频技术（DSSS）

直接序列展频技术（DirectSequenceSpreadSpectrum；

DSSS）是将原来的讯号「1」或「0」，利用10个以上的chips来代表「1」或「0」位，使得原来较高功率、较窄的频率变成具有较宽频的低功率频率。

而每个bit使用多少个chips称做Spreadingchips，一个较高的Spreadingchips可以增加抗噪声干扰，而一个较低SpreadingRation可以增加用户的使用人数。

基本上，在DSSS的SpreadingRation是相当少的，例如在几乎所有2.4GHz的无线局域网络产品所使用的SpreadingRation皆少于20。

而在IEEE802.11的标准内，其SpreadingRation大约在100左右。

　　无线局域网络在性能和能力上的差异，主要是取决于所采用的是FHSS还是DSSS来实现、以及所采用的调变方式。

截至目前，若以现有的产品参数详加比较，可以看出DSSS技术在需要最佳可靠性的应用中具有较佳的优势，而FHSS技术在需要低成本的应用中较占优势。

我们在选择无线产品时，需要注意的是厂商在DSSS和FHSS展频技术的选择，必须要审慎端视产品在市场的定位而定，因为它可以解决无线局域网络的传输能力及特性，包括：

抗干扰能力、使用距离范围、频宽大小、及传输资料的大小。

　　一般而言，DSSS由于采用全频带传送资料，速度较快，未来可开发出更高传输频率的潜力也较大。

DSSS技术适用于固定环境中、或对传输品质要求较高的应用，因此，无线厂房、无线医院、网络社区、分校连网等应用，大都采用DSSS无线技术产品。

FHSS则大都使用于需快速移动的端点，如行动电话在无线传输技术部分即是采用FHSS技术；

且因FHSS传输范围较小，所以往往在相同的传输环境下，所需要的FHSS技术设备要比DSSS技术设备多，在整体价格上，可能也会比较高。

以目前企业需求来说，高速移动端点应用较少，而大多较注重传输速率、及传输的稳定性，所以未来无线网络产品发展应会以DSSS技术为主流。

用户选购无线局域网络时需要特别注意下列的特性，以决定自己合适的产品，包括：

涵盖范围、传输率、受Multipath影响程度、提供资料整合程度、和有线的基础设施之间的互操性、和其它无线的基础设施之间的互操性、抗干扰程度、保密能力、电流消耗情况等等。

2.3蓝牙

在1994年，爱立信公司的移动通信部着手研究在移动电话与周边部件之间实现低功耗、低成本无线连接的可行性，并提出了相关的技术规范草案，并将其命名为Bluetooth（蓝牙）。

到1998年2月，爱立信与其他四家对此技术感兴趣的公司联合倡议组成蓝牙特殊利益集团（BluetoothSpecialInterestGroup简称BluetoothSIG），此四家公司为：

IBM、因特尔、诺基亚和东芝公司。

1998年5月，BluetoothSIG正式成立，并邀请其他公司加入该组织，以便共同开拓蓝牙技术与市场。

1999年12月，3Com、朗讯、微软和摩托罗拉四公司加入BluetoothSIG，共同构成了SIG的九个创始公司和领导成员。

这九个创始公司通常被称为BluetoothSIG的倡议者，后来加入BluetoothSIG的其他成员被称为响应者。

蓝牙特殊利益集团（BluetoothSIG）规定，每个愿意签署《蓝牙SIG成员协议》的公司都可以免费加入SIG,成为SIG的正式成员，经过几年的发展，到2000年4月，BluetoothSIG成员数达到了1790家，到2001年6月，其成员达到了2419家。

中国也有十几家厂商、组织已加入Bluetooth国际联盟，并且还在1999年初成立国内的BluetoothSIG，以促进技术引进、市场及技术资讯扩散、应用推广等工作。

参加BluetoothSIG的公司涵盖了世界上绝大多数著名的电脑、通讯、网络和家电厂商，甚至还包括了汽车厂商和照相机厂商。

2.4红外传输技术

红外传输技术是一种采用红外线作为传输载体，可以实现点对点及红外无线

局域网通信的技术。

传输介质红外线是一种波长范围在0．75um～1000um频谱范围的电磁波。

任何物体，只要其温度高于绝对零度（一273℃）时，就会向四周辐射红外线。

物体温度越高，红外辐射的强度就越大。

一般而言，红外数据传输采用红外波段内的近红外线，其波长范围介于0．75um～25um之间。

2.5HomeRF

HomeRF（HomeRadioFrequency）无线标准是由家庭无线联网业界团体（HomeRadioFrequencyWorkingGroup：

HRFWG）制定的，是IEEE802.11与DECT的结合，旨在家庭范围内，使计算机与其他电子设备之间实现无线通信的开放性工业标准。

主要用于家用计算机、外设、PDA和无绳电话等设备之间的无线连网.支持HomeRF的有Intel、HP、Proxim、摩托罗拉和西门子等80家公司。

HomeRF工作在2.4GHz，利用跳频扩谱方式，通过家庭中的一台主机在移动设备之间实现通信，既可以通过时分复用支持语音通信，又能通过载波监听多重访问/冲突避免协议提供数据通信服务。

同时，HomeRF提供了与TCP/IP良好的集成，支持广播、多播和48位IP地址。

HomeRF在第一代产品的数据传输速率为2Mbps，在2001年制定的第二代标准中，数据传输速度可达到10Mbps,但如果需要将通信距离从室内延伸到室外，传输速率则下降到5Mbps。

3.重庆市图书馆无线局域网技术

3.1背景

3.1.1用户应用背景

重庆市图书馆从功能服务上来说是一个比较完善的新式图书馆，只是图书馆没有无线网络，管内没有较大的干扰源，整个图书馆的建筑面积1500m2，图书馆内每天能为5000人次提供最优质的服务，工薪阶层和学生居多。

随着社会的发展，人们的生活条件也越来越好，拥有一台笔记本电脑对于工薪阶层和学生来说也成为一种时尚和必备物品，到图书馆来学习或者查阅资料用笔记本电脑的人更是数步胜数，或者说来参加各种会议或者学术报告的人都会用到无线网络，例如在重庆图书馆一楼的办公区和读者自习室、二楼的学术报告厅、三楼的办公区及中文图书借阅室、四楼的各个区域、五楼的基藏书库等等每天都会有1000—1500人次到这些地方使用无线网络。

图书馆内其他地方其他地方也会有500人次不固定地点的人使用无线网络。

在图书馆内部共有5楼层，每层楼都有接入层交换机，户型结构为一梯多户，其中二楼是网络核心层，其余是接入层。

为了适应办公的自动化的需要，积极参与国家信息化进程，提高管理水平，展现全新的形象，提高办公效率及内部人员的信息交流。

重庆市图书馆准备建立一个现代化宽带图书馆无线局域网，实现图书信息的共享、协作和通讯；

图书实现智能型、信息化、快节奏、高效率的管理模式。

3.1.2项目实施背景

无线网络的建设有利于重庆市图书馆建立起一个更方便的信息化通讯平台。

针对图书馆内部越来越多的移动终端来讲，灵活的接入网络非常重要。

通过无线网络利用国家信息网和互联网上的各种信息，实现图书馆资源共享，能够为移动终端提供高效率的连接方式。

因此，重庆市图书馆的无线网络建设是一个典型的面向未来网络化、信息化，更是具备多媒体综合应用需求的网络。

此次网络建设是在重庆市图书馆原有的有线网络上，进行无线网络扩充。

在重庆市图书馆内部进行无线覆盖，让民众和工作人员随时随地、无拘束的连接到因特网。

同时为了未来办公需要，本方案设计的无线网络具备良好的扩充性，能与移动运营商实现无线信号的覆盖，通过移动运营商在公共场合建设相应的无线局域网接入区，接入区连接到IP核心网,继而提供接入服务。

重庆市图书馆原本具有完善的网络结构，新的无线网络建设具有良好的兼容性，重庆市图书馆内部不需要改变任何项目，只需用原有的网管系统就可以对无线网络进行管理。

3.2需求分析

要求实现重庆市图书馆内部无线网络的主体工程，考虑无线覆盖需要；

建立完善的无线网络，提供真正的信息化平台。

同时网络还要兼容重庆市图书馆原有网络管理中心，方便维护网络的正常运转。

兼容重庆市图书馆原有的办公系统，简化网络结构。

而且在进行布线时，不能对重庆市图书馆内的装修和墙壁有任何损害。

对于网络性能，根据要求：

该网络要能安全实现网络的总体设计目标，同时易于使用、用户界面统一、标准，表现力强；

易于安装和维护，网络运行质量高；

开放性好，便于移植、扩展和推广；

在设备选型上，要有较好的性能价格比；

满足整个图书馆无线网的可靠性、先进性、实用性、可兼容及可扩展性。

（1）可靠性：

保证系统可靠运行，关键设备应有冗余；

（2）先进性：

采用当今国内、国际上最先进和成熟的计算机软、硬件技术，使新建立的系统能够最大限度地适应今后技术和业务发展的需要；

（3）实用性：

能够最大限度地满足实际工作的要求，是每个信息系统在建设过程中所必须考虑的一种系统性能，它是自动化系统对用户最基本的承诺；

（4）可兼容及可扩展性：

在进行方案建设时，力求做到网络结构清晰、合理并具有扩展能力；

硬件配置先进、可靠，能够满足网络及软件运行的需要；

系统软件安全、可靠，界面友好，易于操作和维护。

3.3覆盖技术

图书馆用户接入不同于公共场所的接入，有其自身的特点，图书馆接入用户在空间上相对集中，用户的应用对带宽要求中等。

我们按照一层楼200个用户计算，同时接入网络的用户以150个计算，这样一个AP的用户数就能满足。

但是天线的覆盖却增加了难度，所以我们对图书馆的WLAN接入采用室内定向天线，用以覆盖楼层的一侧的范围。

使得天线的水平波瓣角刚好覆盖楼长，垂直波瓣角覆盖楼层高，天线的极化方式采用水平极化。

AP布置之后可以利用信号的反射和绕射以及设备内置天线的副波