连云港师专图书馆无线网规划.doc

淮海工学院课程设计报告书 课程名称： 通信工程专业综合课程设计 题 目： 连云港师范专科学院 无线校园网组网工程设计 系 （院）： 电子工程学院 学 期： 2014-2015-1 专业班级： 通信工程111 姓 名： 徐安阳 学 号： 2011120695 评语：成绩：签名：日期：连云港师范专科学院图书馆子网组网工程设计1 设计的目的和任务近年来，随着无线宽带和移动通信技术不断发展，人们对网络依赖的日益严重，无线组网快捷的便利性显得越来越重要。因此，无线局域网通信技术得到了迅速的发展。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。课程设计的任务是：（1）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；（2）训练学生组网工程项目管理、需求分析、网络方案设计、系统集成、综合布线能力（3）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。通过综合课程设计来巩固和丰富我们所学的知识，培养我们的思维和解决问题的能力，锻炼我们的动手实践能力和知识运用的能力，做到理论联系实际，做到学以致用，为今后走向工作岗位进行组网设计打下一定的基础。2 项目实际环境连云港师范专科学院是教育部批准成立的一所全日制普通高等学校。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，结合新校区的实地环境，对连云港师范高等专科学校组建无线组网技术的无线局域网。这次我做的是图书馆的的无线组网覆盖规划,图书馆有10层，第一层是图书馆行政中心，2楼以上是阅览室和藏书室，以及学生自习教室等。长约94米，宽约74米。其二，三，四，楼分为4间大的自习教室和2间大的借阅室。五楼以上，分别为两个大的自习教室和一条阅读走廊。图书馆总体环境图如图2.1所示。图2.1图书馆总体环境图3 需求分析随着新校区逐渐投入使用，师生数量的不断扩大，网络应用越来越频繁，网络已经成为老师和学生获得信息的主要手段之一。由于急于使用，校园网络的组建存在很多缺陷和漏洞，在校园很多地方存在“盲点”，尤其是教学区的覆盖率没有满足要求。并且，少数联网的教室无法满足多数人同时上网的需求。考虑到学生在查阅图书时会随时用到网络，比如查阅文献，视听课件等资料。所以必须对各个图书室和自习室进行网络的全面覆盖。考虑到学生人数和需求，为每位同学提供0.5Mbps的网速服务。在连云港师范专科学院进行无线组网设计是必须的。为学院的广大师生提供便捷、稳定、安全且高性能的无线接入网络，更好地满足师生用户移动上网、集中上网、随时随地网络通信等学校和生活中的网络通信需求。同时还可以满足校方信息化教学、移动教学、移动办公等需求。4 市场调研市场调研主要是对市场中无线局域网主流产品的性能、价格、参数的分析。根据本次综合课程设计的设计需求，结合师专新校区的具体情况，我们需要的设备主要包括无线AP、交换机、接入控制器、光电转换器、双绞线、天线。室内AP参数如表4-1所示。 表4-1 无线AP参数型号参数价格（元）D-link DAP-2310网络标准：IEEE 802.11b、802.11g649频率范围：2.4GHz数据传输速率：300Mbps无线覆盖范围：室内100m、室外400m天线增益：2dBi华为AP2010DN网络标准：IEEE 802.11b、802.11g698频率范围：2.4GHz数据传输速率：54Mbps无线覆盖范围：室内100m、室外500m天线增益：2dBi层交换机参数如表4-2所示。 表4-2 层交换机参数型号参数应用层级和适用范围价格（元）H3C S1224R产品类型：企业级二层层交换机1244端口数量：24背板带宽：48Gbps传输速率：10/100Mbps华为S2700-26TP-SI(AC)产品类型：快速以太网交换机二层层交换机1398端口数量：26背板带宽：32Gbps传输速率：10/100Mbps楼交换机参数如表4-3所示。表4-3 楼交换机参数型号参数应用层级和适用范围价格（元）H3C S5024P产品类型：快速以太网交换机二层楼交换机2399端口数量：24背板带宽：48Gbps传输速率：10/100MbpsZXR10 2826A(AC)产品类型：快速以太网交换机二层楼交换机1680端口数量：24背板带宽：19.2Gbps传输速率：10/100Mbps双绞线参数如表4-4所示。表4-4 双绞线参数型号性能价格康普六非屏蔽类双绞线产品类型：六类非屏蔽双绞线920最大单段长度：100米传输速率：100Mbps包装长度：305米/捆AMP超五类网线产品类型：超五类双绞线750最大单段长度：100米传输速率：100Mbps包装长度：408米/捆跃图五类二对四芯UTP网线产品类型：五类双绞线290最大单段长度：100米传输速率：100Mbps包装长度：305米/捆水晶头参数表如表4-5所示。表4-5 水晶头参数表型号使用范围产品类型报价绿色硅谷六类水晶头(LDF5189)工作区子系统水晶头4/个D-LINK六类RJ45水晶头网络建设水晶头4/个飞灵六类屏蔽水晶头网络建设水晶头10/个光电转换器参数表如表4-6所示。表4-6 光电转换器参数表型号接口类型转换模式传输速率报价（元）瑞斯康达 RC112-GE-SE10/100/1000Base-T光纤信号/以太网接口10/100/1000Mbps1800广州邮电YTF110-SSC-25光纤接口/以太网接口光纤信号/以太网接口10/100Mbps500MOXAIMC101-101-M-SC宽温工业级光电转化器SC/ST接口光纤信号/以太网接口10/100/1000Mbps16505 总体方案设计5.1 接入层设计接入层是中介用户与网络的接口，它应该提供即插即用的特性，同时应该非常易于使用和维护。在接入层设计上主张使用性能价格比高的设备。本次组网设计的接入层采用树型和星型混合的拓扑结构，在主要通信接点上采用树型拓扑是为了组网便捷、管理方便，出现故障时可迅速排查。接入层网络拓扑结构如图5.1所示。图5.1接入层网络拓扑结构图接入层中，AP作为一个接入点使用户接入层，每个AP通过双绞线与二层层交换机连接在一起，所有的二层层交换机再通过双绞线连接到二层楼交换机。根据具体情况选择AP设备和交换机，接入层设备选择如下：楼交换机：H3C S5024P；层交换机：H3C S1224R；室内无线AP：D-link DAP-2310；双绞线：康普六非屏蔽类双绞线。水晶头：D-LINK六类RJ45水晶头。5.2 汇聚层设计汇聚层的功能主要是连接接入层节点和核心层中心。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。汇聚层的设计一般选用星型和环形两种拓扑结构，汇聚层网络拓扑结构如图5.2所示。图5.2 汇聚层网络拓扑结构图汇聚层的设备选择如下：楼交换机：H3C S5024P；区交换机：华为S5700-24TP-SI（AC）；光电转化器：D-Link DFE855；AC：华为S5328C-SI；光纤：立孚8芯多模室外铠装光缆。5.3 无线接入点（AP）配置原则使用室内直放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）如果在一个走廊里只安装AP，则尽量把AP安放在大厅的中央位置，而且最好是放置于天花板上；如果同一空间安装两个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。2.4GHz信号能够穿透墙壁和天花板，然而，每一面墙壁和天花板都将使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；6 无线网络规划与覆盖设计6.1 图书馆覆盖设计802.11b使用的是开放的2.4GHz ISM频段，可工作的频道数为13。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，因此理论上只能进行三信道的规划无缝覆盖。各无线网络频点对应的频率表如表6-1所示。表6-1 各无线网络频点对应的频率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 MHzCH 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。频率与序号(n)的关系：，第一组频点的布置如图6.1所示。 图6.1 第一组频点规划示意图第二组的频点规划与第一组的规划时一样的道理的。一个楼层中，频点交替使用，如1,2,3,2,1,2,3这种顺序规划。各个楼层之间，第1组，第2组的频点也交替使用。这样做的目的是防止各个频点之间的信号相互干扰，降低无线组网信号的质量。图书馆楼层频点规划如表 6-2所示。表6-2图书馆楼层频点规划表层数频点规划二层东侧：CH1、CH6、CH11、CH1、CH6、CH11西侧：CH1、CH6、CH11、CH1、CH6、CH11三层东侧：CH2、CH7、CH12、CH2、CH7、CH12西侧：CH2、CH7、CH12、CH2、CH7、CH12四层东侧：CH1、CH6、CH11、CH1、CH6、CH11西侧：CH1、CH6、CH11、CH1、CH6、CH11五层东侧：CH2、CH7 西侧：CH2、CH7北侧：CH3、CH8、CH13六层东侧：CH1、CH6 西侧：CH1、CH6、北侧：CH13、CH3、CH8七层东侧：CH2、CH7 西侧：CH2、CH7北侧：CH3、CH8、CH13八层东侧：CH1、CH6 西侧：CH1、CH6、北侧：CH13、CH3、CH8九层东侧：CH2、CH7 西侧：CH2、CH7北侧：CH3、CH8、CH13十层东侧：CH1、CH6 西侧：CH1、CH6、北侧：CH13、CH3、CH86.2 图书馆子网频点网络规化图书馆共有10层，各楼层AP所用信道为：第2，4层使用CH1，CH6，CH11这一组；第3层使用CH2，CH7，CH12这一组。AP实际覆盖距离的规划准则如式6-1所示： （式6-1）其中：（dBm）是AP发射功率；（dBd）是发射天线增益；（dBd）是接收天线增益；（dB）是包含人体损耗、穿透损耗在内的诸多损耗；(dBm)是移动设备天线接收灵敏度；（dB）是自由空间传播路径损耗，计算公式如6-1所示： （式6-2）根据所选的设备可知室内无线接入点AP的发射功率Pt为100mw，对应的发射电平为20dBm，发射天线增益为2dBi，接收天线增益为7dBi,一般的无线网卡的灵敏度选为-65dBm，各种损耗共为27.4dB。将上述数据代入式6-1得到下式： （式6-3）计算出d=21.27m，取21m。理论上每个AP可以为54人提供1Mbps网速的服务，但是，实际经验告诉我们，AP只能提供理论服务85%的有效服务，也就是43人。那么，为图书馆要提供0.5Mbps网速的服务，每个AP能为86人服务。图书馆的二层东西两侧各有一个阅览室，还有每边两个自修室。一个自修室长为26米，宽为20米。考虑到学生人数比较多，一个自修室需放两个AP，保证每名同学有0.5Mbps的上网速率。而阅览室长24米，宽为22米，书库较多，学生流量也较大，书库中没有供学生自习的座位。阅览室损耗比较大，所以，我得优先考虑其AP覆盖距离。那么阅览室也得需放两个AP。我们在为其规划无线组网的时候应考虑其容量，在容量的基础上再考虑AP覆盖距离。又考虑到二楼过往学生较多，在保证饱和覆盖的情况下，适当添加AP，以供学生使用。所以我这样布局AP。一共需要12个AP。经过测距，需要780m左右的双绞线，一个层交换机。有少许误差，这可以在施工过程中弥补。图书馆二层如图6.2所示。图6.2 图书馆二层的平面图图书馆的三楼和四楼的布局和二楼是一样的，所以AP布局方式和二楼相同。那么一共需要两个层交换机和24个AP。根据实地测量，约需要双绞线连接AP与层交换机。图书馆第五层与下面几层构造就有点不同，左右两边没有了自修室，阅览室里有了自习的地方，还有书库，加上流动的人群，所以一个阅览室里，我还是放了两个AP。保证每名同学有0.5Mbps网速服务。而在北侧的走廊里增加了许多工学生学习的桌椅，走廊长为20米，宽为10米。大约可以容纳100人左右。这样就得保证学生的网速的要求 ，空间也比较大。所以，我添加了2个AP，这样足矣服务到每个同学。大约需要65米左右双绞线。图书馆五层的平面图如图6.3所示。图6.3 图书馆五层的平面图书馆的第六至十层与第五层格局是一样的。AP布局也就一样了。根据实地测量得到楼的长度为94m，宽度为74m。此外，楼高在35m左右。共10层，用9个层交换机和1个楼交换机，约需要50m双绞线连接层交换机和楼交换机。图书馆的侧视图如图6.4所示。图6.4 图书馆的侧视图图书馆只有自习室和书库，没有其他类型教室。图书馆二、三、四层构造是一样的，而五到十层构造是一样的。图书馆各楼层布局如表6-3所示。表6-3 图书馆各楼层布局图5大教室书库二、三、四层4*32*3五层以上02*6双绞线长度算法公式：其中：a是一层中最远AP离层交换机的距离；b是一层中最近AP离层交换机的距离；x是该层放置的AP总数。整个AP数量统计如表6-4所示。表6-4 AP 数量统计表图书馆二、三、四层(个)三层(个) 四层(个)五层以上(个)五层(个)总计AP363672双绞线/m780*365*62730如上表所示，一共1个楼交换机和9个层交换机，72个AP。楼交换机放在1楼，所以总共需要2780米双绞线。7 图书馆无线组网解决方案7.1 图书馆网络拓扑结构 每个楼层的AP跟层交换机相连，层交换机跟楼交换机相连，楼交换机跟区交换机相连然后再接入有线网。图书馆总体网络拓扑图如图7.1所示。图7.1 图书馆总体网络拓扑图7.2 图书馆网络设备统计图书馆的网络设备统计表如表7-1所示。表7-1网络设备统计表 名称数量型号单价（元）AP72个D-link DAP-2310649层交换机9个H3C S1224R1244楼交换机1个H3C