某大学校园网设计Word下载.docx
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1999],StandardsforLocalandMetropolitanAreaNetworks-Part11:
WirelessLANMediumAccessControl(MAC)andPhysicalLayer(PHY)Specifications:
High-SpeedPhysicallayerExtensioninthe2.4GHzBand.
c)IEEEP802.11f,2001,RecommendedPracticesforMulti-VendorAccessPointInteroperabilityviaInter-AccessPointProtocolacrossDistributionSystemssupportingIEEEP802.11operation.
d)IEEE802.11i,2001,StandardsforLocalandMetropolitanAreaNetworks-Specificrequirements-Part11:
WirelessLANMediumAccessControl(MAC)andPhysicalLayer(PHY)specifications:
MediumAccessMethod(MAC)SecurityEnhancements.
e)IETFRFC2865,RemoteAuthenticationDialInUserService(RADIUS),C.Rigney,S.Willens,A.Rubens,W.Simpson,June2000.
f)IETFRFC2866,RADIUSAccounting,C.Rigney,June2000.
g)IETFRFC2869,RADIUSExtension,C.Rigney,W.Willats,P.Calhoun,June2000.
h)RFC2131,DynamicHostConfigurationProtocol.R.Droms.March1997.
i)RFC2132,DHCPOptionsandBOOTPVendorExtensions.S.Alexander,R.Droms.March1997.
j)RFC1945,HypertextTransferProtocol--HTTP/1.0.T.Berners-Lee,R.Fielding,H.Frystyk.May1996.
k)RFC2616,HypertextTransferProtocol--HTTP/1.1.R.Fielding,J.Gettys,J.Mogul,H.Frystyk,L.Masinter,P.Leach,T.Berners-Lee.June1999.
l)RFC2246,TheTLSProtocolVersion1.0.T.Dierks,C.Allen.January1999.
m)《国家无线电委员会对2.4GHz频段的管理办法》
n)LP2400G-AP运营管理型无线接入点设备手册
三、方案设备主要技术指标
●5.8GHz无线网桥
接口类型:
RJ45
发射功率(ERIP):
>
20dBm
传输数率:
54Mbit/s(物理层)
电源:
220VAC
●2.4GHz无线接入点AP
接收灵敏度:
(11g;
PER<
10%)
54Mbps-71dBm
48Mbps-72dBm
36Mbps-75dBm
24Mbps-79dBm
18Mbps-82dBm
12Mbps-84dBm
9Mbps-87dBm
6Mbps-88dBm
发射功率(ERIP):
●网卡(用户自选):
-54Mbps-71dBm
6Mbps-88dBm
发射功率:
70mW
四、项目情况概述
河南机电高等专科学校是省教育厅直属的高等学校,占地面积968亩,总建筑面积31万平方米。
为了能够加强校园网的建设,本次项目拟校区(含分校)11座楼宇宿舍楼学生公寓和教室进行覆盖。
这11栋楼宇分为两个楼群,1-7号楼在学校网络中心的左面。
其中1号楼、5号楼为宿舍;
4号楼为教室;
其他为学生公寓。
8-11号楼,在学校网络中心的右面,全为宿舍。
对于覆盖区域,要求能在区内实现无线办公、娱乐、上网等各种网络应用。
在4号教学楼旁,有分校网络机房,有光纤与学校中心网络机房连通;
1-7号楼群各楼约为60米长、楼高约为16米、楼间距约为20米。
8-11号楼群中,10号楼有光纤线路与学校中心网络机房连通;
各楼约为60米长、楼高约为16米、楼间距也约为20米。
五、设计方案介绍
1、总体方案介绍
数据业务主干线路方案:
根据校区及校区内楼宇的分布情况,综合考虑现有环境和资源,建议利用充分现有分别连接学校网络中心到分校区的两条光纤将数据业务连接到两个分校区的网络节点,在两个分校区内,再采用5对5.8GHz高带宽无线网桥连接分校区内各需要覆盖的楼宇到数据节点,从而构成连接各区域到学校网络中心的数据接入主干传输线路。
无线网络覆盖方案:
对1-11号楼各楼层房间进行无线网络覆盖,可以采用室外天线覆盖方式或室内分布系统方式实现。
2、室外天线覆盖方式
示意图如下:
1)、设计思路
1、设备安装位置的选择
无线网络覆盖设备--AP工作于2.4GHz,为保证通讯的畅通,必须保证通讯链路中无阻挡,因此,应尽量保证无线网络设备安装于较合适的位置。
设备安装的位置要尽量靠近用户点。
另外,安装位置尽量利用周围的建筑特点以起到隔离频段的作用,防止相互干扰。
2、设备频点划分和复用
2.4GHz无线网络信号室外覆盖的实施,必须结合频率合理划分,互不重叠的原则,综合考虑各个楼的分布情况。
无线网络覆盖设备AP在使用802.11g模式时可以提供3~4个非交叉信道,因此同一区域和相临区域内的频点使用必须错开,同时为避免远处覆盖区域外同频临频干扰,在选择采用室外天线覆盖方式时,在规划整个区域覆盖方案上,建议使用定向的板状天线使无线信号在预定区域内穿过相应教师和学生宿舍楼的窗户和1~2面楼宇外墙来实现覆盖,不建议使用全向天线,以免造成相互干扰的情况,并最大限度地复用有限的频点。
3、天线的选择
采用室外天线覆盖方式时,覆盖楼宇应采用定向天线,其特点是增益大,角度精确,确保覆盖效果。
板状天线一般具有一定的水平波瓣,比如30度,60度,90度,110度等,垂直波瓣相对比较大,适合做预定方向的覆盖。
天线的安装高度一般为整栋楼的一半高。
以保证最大的覆盖范围,对于超高的楼宇,必要时可以使用功率分配器通过射频电缆连接不同高度的定向天线,以实现楼宇同一水平区域上下都均匀覆盖。
4、设备供电及避雷的选择
AP采用POE(网线供电)供电,可以避免在楼宇上直接走线使用220V供电带来的安全隐患:
POE的使用还可以缩短施工周期,减少维护工作量。
由于AP设备线路是采用室外布设,工程上建议采用高效RF及网络避雷器,以保护设备不被天线或网线所引的雷电击损。
2)方案内容
将学校网络中心机房做为外网的出口,并以此作为校园无线局域网中心节点;
分校网络中心机房和10号楼设分节点。
由于学校网络中心机房通过光纤分别连接了分校网络中心机房和10号楼,因此我们可利用现有的光纤进行传输。
由于分校网络中心机房周边有1-7号楼,根据它们的相对位置,将1-7号楼划分3个小区,即1、2号楼为1小区;
3、5号楼为2小区;
6、7号楼为3小区(4号楼根据情况选择是否覆盖)。
在分校网络中心机房楼顶安装3台对点对点5.8G高带宽无线网桥,分别对准1小区、2小区、3小区。
然后把3个部分内的楼宇采用2.4G室外照射的覆盖方案在AP覆盖信号范围最大化和信号干扰最小化之间找到一个很好的平衡点实现覆盖。
我们将实施覆盖的楼分为两部分一层、二层、三层一组,四层、五层、六层一组分别采用2套无线接入点,根据覆盖区域的大小不同对客户端多的楼层适当增加一个无线接入点设备,无线接入点设备分别安装在位于第2层楼,第5层楼,在预先设计的位置通过平板定向天线实现对目标区域的精确覆盖。
拓扑规划如下图:
WLANAP安装位置示意图:
上下结构的覆盖分区图示
3)接入信源及汇聚
无线网络覆盖系统的传输汇聚总入口统一设在为学校网络中心机房,外网出口和设备管理、用户认证计费服务器等皆位于此,主要目的在于实现学校统一管理。
4)设备选择
根据此项目特点,实现数据业务主干线路的无线网络传输设备选择深圳创想网络系统公司自主生产研发的LP5800系列5.8G无线网桥,覆盖设备选择深圳创想网络系统公司的运营管理型WLANAP设备LP2400G-AP,5.8G无线网桥设备的高传输带宽及点对多点的特性,以及LP2400-AP设备丰富有效的运营管理功能十分适合本项目的需要(见本节4之主要无线网络设备介绍)。
5)系统特点
LP5800高带宽远距离室外无线网桥不但安装方便快捷,而且稳定的性能可以为小区宽带接入主干线提供强有力的保障。
通过分布系统可以对小区楼层进行大密度完全覆盖。
维护方便、费用低。
每个区域内分布2~4个LP2400运营管理型AP充分保证了覆盖效果。
此方案采用无线局域网方式覆盖,解决了信息接入端口数量有限制的问题,同时满足了学校师生移动使用网络的要求。
在其覆盖范围内的无线笔记本用户和带有无线网卡的台式电脑都可以通过此无线网络访问校园网提供的资源。
6)室外覆盖方式设备配置
项
目
设备名称
型号
数量
单位
单价(元)
小计(元)
室外无线网桥
高带宽室外无线网桥LP5800
LP5800-I
10
台
无线接入点
54M2.4G无线接入点
LP2400G-AP
13
交换机
6
2.4GHz60度平板天线
国产
面
转接电缆(带接头)
条
安装辅料
23
套
5类双绞线
1000
米
网线避雷器
网络线供电模块(与使用AP数相同)
小计
工程施工费
总价
注:
以上配置未包括认证计费系统。
7)方案的分析
电磁辐射防护分析
根据中华人民共和国国家标准《环境电磁波卫生标准》,即国标GB9172-88,环境电磁波容许辐射强度分为两个级别,见下表所示:
波长
容许场强
一级(安全区)
二级(中间区)
300MHz-300GHz
µ
W/cm2
<
10
40
A、一级标准
为安全区,指在该电子波强度下长期居住、工作、生活的一切人群,均不会受到任何有害影响的区域;
B、二级标准
为中间区,指在该电子波强度下长期居住、工作、生活的一切人群可能引起潜在性不良反应的区域。
例:
一WLAN系统的覆盖设备AP最强信号电平为20dBm(0.1W),天线的增益为12dBi,计算最强功率密度并判断是否符合国家环境电磁波卫生标准:
天线口总输入电平为:
0.1×
12=1.2W(约31dBm)
天线EIRP为:
31+2.1=3(0.615W)
设人员活动范围距天线一米以外,则最强功率密度为:
1/4π
(1)2=0.079W/m2(7.9µ
W/cm2)
可证明电磁辐射满足一级标准的要求。
传输信号与干扰分析
经过现场勘测,校区内暂无任何5.8G或2.4G系统。
因此,只需考虑本系统自身的干扰问题,本系统传输部分采用5.8G无线网桥,共有五个互不干扰的信道。
已满足本次工程的需要,而覆盖部分采用2.4GWLAN系统,产品符合802.11g标准(兼容802.11b标准),最多共有4个互不干扰的信道,在设计时,考虑使用1、5、9、13四信道来对覆盖网络进行频率规划。
由于有效的分区策略,利用定向覆盖和建筑物的阻隔,可以使用无线频点复用的策略保证每个具体覆盖区不产生同频干扰。
覆盖区的信号预测与分析
2.4G频段的传播分析可以通过工程计算和经验估值来分析传播衰耗。
微波自由空间的传播衰耗Lf=92.4+20lgr+20lgfcdB,其中r的单位是Km,fc的单位是GHz。
由于2.4G的频率较高,穿透能力较差,一般一堵楼宇外墙的衰耗为15~20dB左右,一面玻璃的穿透衰耗为3dB左右。
无线网卡的接收灵敏度为-80dBm,发射功率为18dbm;
AP的接收灵敏度为-80dBm,输出功率为20dBm.
链路预算:
空间损耗:
L0=92.4+20LgF0+20LgD
按100米距离计算,2.4GHz时,Lo=92.4+20Lg2.4+20Lg0.1=75dBm
链路正增益:
G0=P0+G1+G2–Lr1–Lr2,P0发功率,G1:
AP天线增益(18dBi),G2:
网卡天线增益(2dBi),Lr1馈线损耗(1dB),Lr2阻挡损耗。
计算结果及分析:
下行G0-L0=20+18+2-75-1–Lr2=–36dbm–Lr2,不穿墙时达到接收信号要求。
上行G0-L0=18+18+2-75-1–Lr2=–38dbm–Lr2,不穿墙时达到接收信号要求。
如有一堵墙:
-20dB,此时无线设备的接收信号强度为-58dbm
如有二堵墙:
-40dB,此时无线设备的接收信号强度为-78dbm
如有三堵墙:
-60dB,此时无线设备的接收信号强度为-98dbm
可见按照上述计算,可以得知,采用室外覆盖方式时,在室内两面墙处的用户可以接入网络,当然实际传播距离和覆盖情况还需要视现场环境而定。
系统容量与扩容、升级分析
采用室外覆盖方式网络架设简单,并可以根据学校的师生规模和业务内容占用带宽的多少随时增加AP设备。
扩容分析
少量用户接入
大量用户接入
对于接入容量的考虑,应视具体情况及用户的具体需求,深圳创想公司WLAN解决方案已经采用802.11g的无线标准,单个设备的物理层带宽可达54M,如果在日后的需求中有需要,还可以分步增加AP。
对于每一个楼的实施,也同样需结合分步实施的原则,每个楼先期可以只部署两个AP进行覆盖,这时每个楼的接入容量理论上为共享108M;
实际使用时可能为50M净速率,随着用户数的增加,可以逐步增加AP,三个AP时总的接入容量理论上是162M,实际使用时可以达到75M净速率,在AP增加时,部署应注意将各AP的覆盖区域分开,并且遵循WLAN信道分布的理论,把临近的几个AP的信道分别使用1,5,9,13信道,以最大限度的减少同频间的干扰。
3、室内分布系统覆盖方式
设计思路
2.4GHz无线网络信号室内分布覆盖的实施,同样必须结合频率合理划分,互不重叠的原则,综合考虑各个楼层的分布情况。
无线网络覆盖设备AP在使用802.11g模式时可以提供3~4个非交叉信道,因此同一楼层内的频点使用必须错开,同时为避免楼内其他层覆盖区域可能的同频干扰,在选择采用室内分布覆盖方式时,必须综合考虑各楼层的分布情况,遵守频率合理划分,互不重叠的原则。
同时为保证同层各区域的相同覆盖效果,必须强调天线口处功率相等的原则。
覆盖楼层拟采用全向吸顶天线,增益不能过大,以免造成各楼层之间的干扰。
相邻楼层之间应避免采用相同的信道。
4、供电及避雷的选择
采用POE(网线供电)供电,可以避免在教师生活区直接走线使用220V供电带来的安全隐患:
而且可以缩短施工周期,减少维护工作量。
如果天线或网线在室外穿越,应添加高效避雷器,以保护设备不被天线所引的雷击损坏。
将学校网络中心机房做为外网的出口,在此建校园无线局域网中心机房;
分校网络中心机房和10号楼设分中心区,在楼顶安装高带宽远距离无线传输网桥。
由于分校网络中心机房周边有1-7号楼,故拟将1-7号楼划分3个小区,即1、2号楼为1小区;
在分校网络中心机房楼顶安装3台对点对点5.8g高带宽无线网桥,分别对准1小区、2小区、3小区。
根据所覆盖校园的实际特点,本方案拟对2、3、6、7、8、9、10、11各楼宇采用每层安装1台2.4GWLANAP作为信号源,采用WLANAP基站信源+无源分布的方式进行覆盖。
WLANAP基站分别安装在各楼层弱电房内,各楼层放置5副全向吸顶天线并在每副天线口注入8dBm-12dBm左右的功率。
对1、5楼宇采用每单元安装1台2.4GWLANAP作为信号源,采用WLANAP基站信源+无源分布的方式进行覆盖。
WLANAP基站分别安装在顶楼层弱电房内,各楼层放置1副全向吸顶天线并在每副天线口注入8dBm-12dBm左右的功率。
链路拓扑规划如下图:
1、5号楼天线分布图:
2、3、6、7、8、9、10、11号楼天线分布图:
3)接入信源介绍
通过每层一个AP的室内分布系统可以保证对各楼层进行深度有效的完全覆盖。
采用此方案的无线覆盖网络,维护方便、虽然设备成本和安装费用较无线室外覆盖方式高,但覆盖效果却更为理想。
可以长期保证解决楼宇内用户的网络接入问题,更好满足学校师生移动使用网络的要求,覆盖范围内的无线笔记本用户和带有无线网卡的台式电脑都可以通过此无线网络访问校园网提供的资源。
6)室内分布覆盖方式设备配置
备注
高带宽室外无线网桥
1、5号楼共N个单元有N台AP,其他楼每层1台
17
馈线
1/2
25
楼长×
楼高×
多少层+15%余量
馈头
个
19
吸顶天线数×
元器件数×
2+AP设备数
功分器
150
要根据实际工程图纸计算
耦合器
100
吸顶天线
61
1、5号楼、每单元1面。
其他楼每层5台
LPNLSP-8
与使用AP数相同
网络线供电模块
7)方案分析
一WLAN系统AP最强信号电平为20dBm(0.1W),天线的增益为3dBi,计算最强功率密度并判断是否符合国家环境电磁波卫生标准:
12=1.2W(约30dBm)
30+2.1=3(0.615W)
经过现场勘测,本小区内暂无任何5.8G或2.4G系统。
已满足本次工程的需要,而覆盖部分采用2.4GWLAN系统,产品符合802.11g标准,共有3~4个互不干扰的信道,在设计时,已考虑将使用1、5、9、13四个信道来对覆盖系统进行频率规划,由于是采用室内分布系统,其信号主要通过电缆传送,每个吸顶天线的覆盖区域相对小,因此相比室外覆盖方式频点规划更简单,只
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- 某大学 校园网 设计