組網研究與設計

1、淮海工學院課程設計報告書課程名稱： 專業(yè)綜合課程設計 題 目：淮海工學院通灌校區(qū) WiFi組網研究與設計系 （院）： 電子工程學院 學 期： 2012-2013-1 專業(yè)班級：通信工程092 姓 名： 程蘭蘭 學 號： 030912203評語：成績：簽名：日期：淮海工學院通灌校區(qū)教學子網C WiFi組網研究與設計1 課程設計的目的和任務本次課程設計是根據“通信工程專業(yè)培養(yǎng)計劃”要求而設定。綜合課程設計是通信工程專業(yè)的學生在學完所有專業(yè)課后進行的綜合性課程設計。其目的在于使學生在課程設計過程中能夠理論聯系實際，在實踐中充分利用所學理論知識分析和研究設計過程中出現的各類技術問題，為以后走向工作崗位

2、進行設計打下堅實的基礎。 這次課程設計任務：（1）掌握一般通信系統(tǒng)方案設計的過程、步驟、要求、工作內容及設計方法；（2）掌握組網工程項目管理、需求分析、網絡方案設計、系統(tǒng)合成、綜合布線能力等；（3）掌握綜合運用專業(yè)知識的能力，提高學生進行通信網絡工程設計、工程實施的能力以及動手能力。2 項目實際環(huán)境本次項目是對淮海工學院通灌校區(qū)進行無線組網設計，通灌校區(qū)連云港化工高等?？茖W校于2001.1-2002.8并入淮海工學院，占地面積大，教學樓、宿舍樓眾多，組網環(huán)境比較復雜。針對此次設計，項目被分成各個區(qū)塊，小組成員分別負責各自區(qū)塊，我主要負責教學子網設計，主要是對主教學樓的設計。3 需求分析隨著無線

3、技術的發(fā)展，原來的一個信息點擴展成了一個信息區(qū)域。無線網絡具有自由移動漫游工作、使用方便、組網靈活、不用布線、施工量少、維護方便，成本低的特性。這樣，師生們就可以在學校的任何地點輕松上網。目前的傳統(tǒng)有線網絡的局限性愈發(fā)暴露：學校經費緊張導致布置網線的教室數量有限，即網絡信息點無法滿足需求；地點的局限性，使得師生無法隨心所欲上網；有些建筑物不適合鉆孔布線；室內網線凌亂影響美觀等。那么，如何解決這些傳統(tǒng)有線校園網的“網絡盲點”問題已是十分必要了。WIFI技術作為功能強大、應用最成熟、普及范圍最廣的無線網絡技術，以及其距離遠、高適應性、靈活性、移動性、安全性和經濟性好等諸多優(yōu)勢，能夠為學院的廣大師生

4、提供便捷、穩(wěn)定、安全且高性能的無線接入網絡，更好地滿足師生用戶移動上網、集中上網、隨時隨地網絡通信等學校和生活中的網絡通信需求。同時還可以滿足校方信息化教學、移動教學、移動辦公等需求。本次設計我負責的無線網絡的覆蓋范圍是主教學樓。4 市場調研根據淮海工學院通灌校區(qū)的實際情況，選擇性價比高的產品。以下是本組研究得出的市場上的無線局域網主流產品的性能，價格，參數分析，詳細參數見下面各表。市場的無線局域網主流產品的性能，價格，參數分析如表4.1-4.4：表4.1 無線AP參數表型號傳輸距離（米）價格（RMB）技術參數TP-LINK TL-WA501G+室內200室外830170頻率范圍：2.4GHz

5、-2.4835GHz；網絡接口： RJ45 ；數據傳輸率： 54Mbps；可拆式全向天線；天線增益：4dbi； 表4.2 交換機參數表：（符合IEEE 802.3、IEEE 802.3u網絡標準）型號技術參數價格（RMB）華為S2700-26TP-SI-AC 產品類型：智能交換機；應用層級：二層；傳輸速率：10/100Mbps端口數量：26個；背板帶寬：32Gbps；包轉發(fā)率：6.6Mpps；交換方式：存儲-轉發(fā)1430 華為S3700-28TP-SI-AC 產品類型：快速以太網交換機；應用層級：三層；傳輸速率：10/100Mbps； 端口數量：28；背板帶寬：64Gbps包轉發(fā)率：9.6Mp

6、ps；交換方式：存儲-轉發(fā)2730表4.3光纖參數表型號性能價格（RMB）AMP 室外用鎧裝型光纜 1-1664171-5產品類型：多模光纜；波長：1300, 850nm；纖芯數量：12；損耗：850/1.5, 1300/1.0dB/km；規(guī)格：62.5/125m；工作溫度：-20-60；工作濕度：0-90%14/m表4.4 雙絞線參數表型號參數價格（RMB）TCL超五類雙絞線產品適用：布線網絡；最大單段長度：100米；傳輸速率：1000Mbps；包裝長度：305米4605 總體方案設計5.1 接入層設計接入層通常指網絡中直接面向用戶連接或訪問的部分。接入層目的是允許終端用戶連接到網絡，因此接

7、入層交換機具有低成本和高端口密度特性。在核心層和匯聚層的設計中主要考慮的是網絡性能和功能性要高，那么我們在接入層設計上主張使用性能價格比高的設備。接入層是最終用戶(教師、學生) 與網絡的接口，它應該提供即插即用的特性，同時應該非常易于使用和維護。當然我們也應該考慮端口密度的問題。接入層由無線網卡、AP和L2Switch組成，按照寬帶網絡的定義，接入層的主要功能是完成用戶流量的接入和隔離。對于無線局域網WLAN用戶，用戶終端通過無線網卡和無線接入點AP完成用戶接入。5.2 匯聚層設計匯聚層是樓群或小區(qū)的信息匯聚點,是連接接入層和核心層的網絡設備,為接入層提供數據的匯聚傳輸管理分發(fā)處理.匯聚層為接

8、入層提供基于策略的連接,如地址合并,協(xié)議過濾,路由服務,認證管理等.通過網段劃分(如VLAN)與網絡隔離可以防止某些網段的問題蔓延和影響到核心層.匯聚層同時也可以提供接入層虛擬網之間的互連,控制和限制接入層對核心層的訪問,保證核心層的安全和穩(wěn)定.。匯聚層的功能主要是連接接入層節(jié)點和核心層中心。匯聚層設計為連接本地的邏輯中心，仍需要較高的性能和比較豐富的功能。匯聚層設備一般采用可管理的三層交換機或堆疊式交換機以達到帶寬和傳輸性能的要求。匯聚層設備之間以及匯聚層設備與核心層設備之間多采用光纖互聯，以提高系統(tǒng)的傳輸性能和吞吐量。 5.3 核心層設計核心層的功能主要是實現骨干網絡之間的優(yōu)化傳輸,骨干層

9、設計任務的重點通常是冗余能力、可靠性和高速的傳輸。網絡的控制功能最好盡量少在骨干層上實施。核心層一直被認為是所有流量的最終承受者和匯聚者，所以對核心層的設計以及網絡設備的要求十分嚴格。核心層設備將占投資的主要部分。核心層需要考慮冗余設計。5.4無線接入點（AP）使用室內直放AP布點覆蓋，需考慮及遵循以下幾個問題和原則：（1）需要有入戶線纜資源(雙絞線)。（2）如果在一個教室里只安裝一個AP，則盡量把AP安放在教室的中央位置，而且最好是放置于教室天花板上；如果同一空間安裝兩個AP，則可以放在兩個對角上。（3）保持信號穿過墻壁和天花板的數量最小。2.4GHz信號能夠穿透墻壁和天花板，然而，每一面墻

10、壁和天花板都將使AP信號的覆蓋范圍減少1到30米。應放置AP與計算機于合適的位置，使墻壁和天花板阻礙信號的路徑最短，損耗最小。（4）AP天線應布放在高處，以增大網卡接收面積，減少人員走動等環(huán)境變化對信號傳播的影響，改善AP的接收性能；（4）考慮AP和覆蓋區(qū)域之間直線連接。注意AP的放置位置，要盡量使信號能垂直的穿過(90度角)墻壁或天花板。（5）不同的建筑材料產生不同的傳輸效果。由金屬的框架或門構成的建筑物會使WLAN無線信號的傳輸距離變小。放置AP的位置應使信號通過干燥的墻壁或敞開的門，避免放置在使信號必須通過金屬材料的位置。（6）AP天線方向可調，安裝AP的位置應確保天線主波束方向正對覆蓋

11、目標區(qū)域，保證良好的覆蓋效果。（7）AP安裝位置需遠離電子設備(起碼l到2米)，例如監(jiān)視器、電視等。6 無線網絡規(guī)劃與覆蓋設計6.1 教學子頻點網絡規(guī)化 Wi-Fi網絡使用的是2.4GHz的ISM頻段,其中共有13個可工作信道，信道頻率的序號（n）的關系表示為：f(n)=2412+(n-1)*5MHz。所以我們可以得出Wi-Fi無線網絡頻點分布如下表：表6.1 各無線網絡頻點對應的頻率表頻點：頻率頻點：頻率頻點：頻率CH 12412 MHzCH 22417 MHzCH 32422 MHzCH 42427 MHzCH 52432 MHzCH 62437 MHzCH 72442 MHzCH 824

12、47 MHzCH 92452 MHzCH 102457 MHzCH 112462 MHzCH 122467 MHzCH 132472 MHzA組：信道1、信道6、信道11B組：信道2、信道7、信道12C組：信道3、信道8、信道13 本次設計中，為了充分利用頻點資源，以及有效的抑制相鄰AP的鄰道干擾，我們將在室內設計的時候使用A、B兩組信道，而在室外設計的時候使用C組信道。6.2 教學子網A覆蓋設計下圖為通灌校區(qū)主教學樓的平面圖，該教學樓為通灌校區(qū)的主要教學場所，所以內部設施繁雜，擁有眾多大小教室、辦公室、值班室、雜物室、衛(wèi)生間等。而且在圖6.1虛線之上的部分中，一二層與三四層的結構還是不一樣的

13、，所以在這里特別分開處理?；谶@種復雜的室內環(huán)，在進行主教學樓子網的組建的時候，采取A、B兩組信道，具體為辦公室、值班室這種小型房間采用走道布置AP輻射的方式，采用A組信道。而大教室由于人數眾多，空間較大，而且所需要的帶寬也更大，所以采用室內布置安裝的方式，采用B組信道?？紤]到AP的有效半徑大致為30米，而且除去墻壁對信號的削弱，對布置在走道的AP，我們將它的覆蓋范圍定在三間小的房間。而大教室中能夠容納100人，按AP的最大速率54MBps計算，要布置兩個AP才能在所有人都接入無線網的時候滿足1M的帶寬，所以每個大教室中布置兩個AP。圖 6.1 主教學樓一、二層平面圖圖6.2 主教學樓三四層的

14、平面圖主教學樓三、四層的大致布局與一、二層基本一樣，布置AP的原則也一樣，做出效果圖如上。 圖6.3 主教學樓正面剖面圖上圖為主教學樓正面剖面圖，不同樓層的AP的布置主要考慮相鄰樓層的鄰道干擾，故可以將相鄰樓層的AP分布反過來布置，一般不會產生鄰道干擾了。由于主教學樓建筑結構較為復雜，正面剖面圖并不能完全表現整個AP的布置，所以另外加上一張主教學樓的側面剖面圖。 圖6.4 主教學樓側面剖面圖同樣，我們需要注意不同樓層的鄰道干擾，采取的辦法還是將不同樓層的AP布置取反，而且在主教學樓的側面圖中，表明出了一、二層與三、四層的不同。主教學樓一共使用了108個AP、8個層交換機、一個樓子網交換機、雙絞

15、線10捆。7 淮工通灌教學子網C WiFi組網解決方案7.1 網絡拓撲圖7.1 教學子網C網絡拓撲圖 圖7.1為我所做的教學子網C的網絡拓撲圖，每個樓層的AP跟層交換機相連，層交換機跟樓交換機相連。7.2 網絡設備統(tǒng)計圖7.2 選用設備統(tǒng)計表 名稱 數量（個） 單價（元） 型號 AP 108 170TP-LINK TL-WA501G+層交換機81430華為S2700-26TP-SI-AC樓交換機12730華為S3700-28TP-SI-AC 雙絞線10 460TCL超五類雙絞線7.3 成本預算AP價格：108*170=18360元層交換機價格：8*1430=11440元樓交換機結果：1*273

16、0=2730元雙絞線價格：10*460=4600元總價：18360+11440+2730+4600=37130元8 結論與分析本學期開設了移動通信，該課程在理論方面的給了我們以指示。與我們的專業(yè)也都有聯系，且都是理論方面的指示。正所謂“紙上談兵終覺淺，覺知此事要躬行”。學習任何知識，僅從理論上去求知，而不去實踐、探索是不夠的，所以在大學課程即將結束之際，緊接著來一次全面的專業(yè)課程設計是很及時、很必要的。這樣不僅能加深我們對通信的認知，而且還及時、真正的做到了學以致用。課程設計發(fā)端之始，思緒全無，舉步維艱，整天都呆在圖書館翻看關于無線覆蓋的相關的書籍，看著那紛繁復雜的設計真得是哭笑不得，這才領悟到了古人所說的 “書到用行時方恨少”的真諦，同時設計的時候不斷的重拾線性移動通信的教材，這才意識到了自己平時學的盲目性，對于與實際生活中應用相關的知識并不是掌