毕业设计（论文）-局域网建设与应用.doc

摘要无线局域网络(Wireless Local Area Networks； WLAN)是非常便利和普遍的数据传输系统。它利用射频(Radio Frequency； RF)的新型技术，取代传统双绞铜线(Coaxial)所构造的局域网络。无线局域网络采用简单、方便的存取架构让所在区域内的所有用户通过网络，实现“信息随身化、一网走天下”的理想境界。本论文在对无线局域网的基础知识和安全性技术进行了阐述的基础上，重点对传统宽带小区无线局域网的设计、实现以及相关问题的解决进行了详细的说明。关键词：无线局域网，组网规划，分布式覆盖，处理1 无线局域网概述1.1 无线局域网概念及优点无线网络是利用电磁波在空气中发送和接收数据，而无需线缆介质连接形式的网络。它是对有线连网方式的一种补充和扩展，使网上的计算机具有可移动性，快速、方便地解决使用有线方式不易实现的网络连通问题 王国华，无线局域网在邮政通信中的应用，硕士学位论文，北京邮电大学，2004。 无线网络具有传统有线网络无可比拟的优势：(1)灵活性。在有线网络中网络设备的安放位置受网络位置以及地理位置的限制，而无线局域网只要在无线信号覆盖区域内。任何一个位置都可以接入网络。无线局域网另一个优点在其移动性，连接到无线局域网的用户可以在信号覆盖围内任意移动且能同时与网络保持连接。(2)安装简易。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几个接入点设备，就可以建立覆盖整个区域的局域网络。(3)容易维护。有线网络如果出现了由于线路连接不良而造成的网络故障往往很难检查，而且检修线路需要付出很大的费用。无线网络则容易定位故障，只需要更换设备即可恢复网络连接。(4)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之间诸如“漫游”等有限网络无法实现的特性。1.2 无线局域网的主要设备 要组建无线局域网，必须要有相应的无线网设备，这些设备主要包括：无线网卡、无线访问接入点（ACESS POINT 简称 AP）、无线网桥和天线系统等设备，几乎所有的无线网络产品中都自含无线发射/接收功能，且通常是一机多用。1.3无线局域网的技术模型1.3.1胖 AP 组网模型图 22 胖 AP 组网模型图每个 AP 都是一个单独的节点 ，独立配置其信道和功率，安装简便；每个 AP 独立工作，较难扩展到大型、连续、协调的无线局域网和增加高级应用；每个 AP 都需要独立配置安全策略，如果 AP 数量增加，将会给网络管理、维护及升级带来较大的困难；很难进行无线网络质量的优化数据的采集。1.3.2瘦 AP 组网模型常见的 WLAN 物理组网方式1）独立 AC 与 AP 二层组网图 26 AC、AP 二层组网图本方案多用于高校 WLAN 应用。对于 AP 相对集中的组网环境中，可将 AC 旁挂汇聚交换机，通过二层网络管理 AP。2）独立 AC 与 AP 三层组网图 27 AC、AP 三层组网图本方案常见于公众网 WLAN 应用。对于 AP 相对分散，对避免 AC 大量投资，可采用一台 AC 管理多个 BAS 下 AP 的组网环境，可将 AC 旁挂汇聚交换机接入城域网，通过三层网络管理 AP。3）集中 AC 与 AP 二层组网图 28 集中式 AC、AP 组网图本方案为 BAS 与 AC 融合的主推方案。对 BAS 下的 AP 进行二层集中管理。本次实验小区的 WLAN 部署采用此种模型方案。 2 无线局域网在小区中的应用2.1传统宽带小区中无线局网的设计总体原则系统设计是基于现有的移动城域数据网，不再单独组网，不改变现有城域网的网络拓扑结构。接入实验点选择以覆盖热点区域为主，包括饭店、写字楼、大型商场、市场、部分医院等。本次实验需要利用铁通原有的传输资源，优先选用既有 PON 或 LAN 接入的小区；若无 PON 或 LAN 资源，则采用 ADSL2+接入方式。系统业务的认证、计费系统采用集中后台方式。组网要求无线局域网采用中国移动铁通公司认可的室内分布型、室内放装型和集中控制型设备进行组网。集中控制型设备组网一般由客户通过无线终端接入 AP，再由AP 接入访问控制器 AC，最后由 AC 分别接入认证服务器和 Internet。AC 应实现管理 AP、对客户终端实现接入控制、采集计费信息等功能。支持 AAA 协议，实现对用户的认证、授权和计费。组网方式所谓的自治式的组网就是有一些简单的结构组成一个简单的网络结构。而且使用它的用户很少，结构较简单的自治式的组网结构。所谓的集中式的组网就是由 AP 以及 AC 组成。它的结构很清晰，并且能够经过一些管理和相关的配置。但是在一些接入点还是有很多的用户，并且在较广的组网情况下，采用集中式组网方式。实验小区组网将采用集中式方式。2.2小区概况为了保证所有的用户都可以上网，将针对不同区域中人数的多少，划分为核心使用区域和非核心使用区域来覆盖无线网络。区域包括住宅、公园、商场等一些相对比较广的地理位置，将住宅、会所公园划分为核心范围，这里人数较多，要尽可能的提高覆盖效率和覆盖面。相比之下，商店、室外休闲区域等区域人数集中性小，只需要保证覆盖面即可。无线网的设计中，需要尽可能的降低建设成本。中心机房的运用核心设备为华为 ME60-X8 和华为 S9312，协作 ME60-X8 进行用户的计费管理和认证的设备为 RADIUS Server，连接移动内部网络的小区网核心交换机为 S9312。建成后该 WLAN 网络后，WLAN 成为成都高新开发区商住小区数字信息化小区的新亮点2.3小区无线局域网拓扑本设计所使用的室外无线接入设备接收信号有效覆盖范围半径为 100 米，为了减少建筑物的阻挡，将用于室外信号覆盖的平板天线和全向天线安装在楼顶位置。而用于室内的 AP 设备接收信号有效覆盖范围半径为 40 米。为了满足应用需求以及 WLAN 设备定点位置，小区 WLAN 方案拓扑图所示。图 42 实验小区 WLAN 方案拓扑图2.4无线局域网在小区中的应用2.4.1设备及组网方式全网采用 ME60-X8+FTTLAN 方式组网。华为 ME60-X8、华为 S9312、WS6803、Radius Server 都集中放置在小区网络中心机房。华为 S9312 下挂连接了多个三层华为 S5328 或二层中低端交换机华为 S3328，二层交换机连接终端用户。每个WLAN点区域使用华为S5328作为汇聚交换设备，与中心机房的华为S9312通过 1000M 光口远程进行通信。华为 S5328 下挂多个接 AP 设备的二层中低端交换机来连接终端用户。 对移动城域网的接入、互联网的访问需要采用 PPPOE 方式。用户通过 PPPOE认证随机获取 ME60-X8 分配的 IP 地址、网关等信息。数据流量将经过小区汇聚交换机、华为 S9312，由 ME60-X8 进行汇聚，最终通过 BGP 动态路由将流量传递至到移动城域网。在小区内部通信时，用户可以使用 IP Pool 的公网 IP 地址，流量将通过华为 S9312 的三层静态路由不间断地通入。 对于商务区用户和住宅区用户的区别，在 WS6803 和 ME60-X8 中设立 1000M 光端口，ME60-X8 可以分别来自不同建筑物的数据包中的 VLAN，使得它们归属于商务区或者住宅区，不同用户此时采用不同的计费手段。 这种网络不仅可以实现以上小区内的移动联网外，可以为用户提高网络视频、电视点播等组网服务，与 3G 信号合路后还可以提供 3G 服务。 为确保 IPTV 业务的正常开展，在小区网的中心机房设置组播服务器。组播服务器连接在华为 S9312 的一个端口上。华为 S9312 和华为 S5328 采用 PIM 协议交换组播路由，华为 S5328 同时支持 IGMP 组播协议。网络中二层以太网交换机设置为 IGMP Snooping 方式。 针对小区覆盖面积广阔，本设计方案将分区域说明，下面将针对住宅区一期住宅信号覆盖进行概述。2.4.2设计说明1) 工程概况地理位置：成都高新开发区商住小区一期住宅小区 A 栋经纬度：N：2140.850； E：11055.780建筑环境：成都高新开发区商住小区一期住宅小区，该大楼分为 A，B 两个单元，A，B 栋都为20层。本工程对成都高新开发区商住小区一期 A 幢 A，B 单元全楼进行无线局域网的覆盖2) 覆盖范围表 41 小区覆盖情况说明表区域测试位置描述覆盖面积（m2）成都高新开发区商住小区城一期A幢层12675周边建筑中心草坪、喷水池、一期会所等14258总面积269333）电磁环境表 42 实验小区频段测试表区域测试位置描述测试数据 （2.4G频段）成都高新开发区商住小区一期A幢层盲区周边建筑中心草坪、喷水池、一期会所等盲区2.4.3设计框架1）网络设计框架这次工程依照中国移动和小区域网的规划思路，建设的网络结构是集中式。2）设备位置分布和编号对照AP 和 2.4GHz 干放分布和编号：图 43AP 和 2.4GHz 干放分布和编号表序号安装区域安装地点设备名称AP数量设计编号11F1F内墙上AP1AP1-1F21F1F内墙上AP1AP2-1F31F1F内墙上AP1AP3-1F41F1F内墙上AP1AP4-1F52F2F内墙上AP1AP5-2F62F2F内墙上AP1AP6-2F73F3F内墙上AP1AP7-3F83F3F内墙上AP1AP8-3F94F4F内墙上AP1AP9-4F104F4F内墙上AP1AP10-4F2.4.4设备选型及性能指标1）无线覆盖技术指标网络区域无线网卡最低接收电平：不低于-80dBm；无线信号(扩频)信噪比(S/N)：大于 20dB；网络数据吞吐率：在 802.11b 模式下，上行或下行单向吞吐量应不低于5Mbps(不加密)；在 802.11g 模式下，上行或下行单向吞吐量应不低于 20Mbps(不加密)；数据(速率为 11Mbps 时)接受误帧率(FER)： 105。2） 无线设备技术指标网络标准：IEEE 802.11 系列标准；传输速率：1/2/12/24/36/48/54Mbps；介质访问协议：CSMA/CA(载波侦听多点接入/避免冲撞)；调制：DBPSK1Mbps，DQPSK2Mbps，BPSK12Mbps，QPSK24Mbps，QAM1636Mbps，QAM1648Mbps 和 QAM6454Mbps。2.4.5设备平面布置说明（1）选择 AP 设置点的原则 尽量减少信道干扰； 加大信号覆盖范围； 提高无线覆盖质量； 满足重点区域的用户容量需求； 便于设备维护。（2）AP 位置确定AP 的定位需考虑以下几种情况：是否存在 2.4GMHz 以上高频干扰信号；系统容量；空间及其它介质（如墙体、桌子、窗户、夹板、玻璃等）损耗；边缘场强；建筑物天花、供电、走线路由（AP 至 AC 的五类线最大长度必须小于 100 米）等情况对周围环境、装修等整体美观的影响；工作环境喧闹混乱程度；模拟测试数据。图 44 实验小区楼层 AP 位置图 （3）信道规划在信道配置方面，依据 802.11 标准及国家无委会对 2.4G 频段扩频设备的使用规定，该频段的工作频率带宽为 83.5MHz，最多有 13 个信道可用。在多个频道同时工作的情况下，为了保证在多个频道工作时的不再相互影响，可以在不同频道之间设置中心频率高于 5MHz 的间隔，目前提供三个不同频道的DSSS 技术对频道工作时，一般采用 1，6，11 三个频道。2.4.6 IP 地址AP 地址分配：表 47 实验小区 AP 地址分配表AP编号IP地址备注AP1-1FDHCP自动分配192.168.2.2254AP2-1FDHCP自动分配192.168.2.2254AP3-1FDHCP自动分配192.168.2.2254AP4-1FDHCP自动分配192.168.2.2254AP5-2FDHCP自动分配192.168.2.2254AP6-2FDHCP自动分配192.168.2.2254AP7-3FDHCP自动分配192.168.2.2254AP8-3FDHCP自动分配192.168.2.2254AP9-4FDHCP自动分配192.168.2.2254AP10-4FDHCP自动分配192.168.2.2254DHCP IP 地址 POOL 范围：表 48 实验小区 DHCP IP 地址范围表开始地址结束地址子网掩码120.196.249.2120.196.249.254255.255.255.0DHCP网关 120.196.249.23 相关问题解决3.1 AP 能否 console 口登录接入点提供 RS-232 串行端口（非 RJ45），连接 PC，启动终端设备进行配置。使用 VT-100 兼容终端或 PC 运行的终端仿真程序。你可以使用包装中的 console线。连接 console 端口，遵循以下步骤：连接 console 线到终端设备的串行端口或运行终端仿真程序的 PC。并旋紧DB-9 接口的螺丝。将线的另一端连接到接入点的 RS-232 串行接口上。确认终端仿真程序设置如下：选择对应的串行端口（COM 端口 1 或 2）设置波特率为 9600设置数据为为 8，停止位为 1，并无奇偶校验数据流控制设为无。设置仿真方式为 VT100当使用超级终端，请选择终端密钥，而不是 windows 密钥。一旦正确的设置好终端程序，按回车键启用 console 连接。屏幕将显示登陆信息。初始配置步骤登陆 输入用户名密码。命令提示符显示接入点名称。3.2 AP 能上线且有信号覆盖，但 STA 接入 AP 后无法获取到 IP定位此类故障，先使用测试 PC 接入到 POE 上，access 口配置业务 vlan，观察 PC 能否获得 IP，若能获得，则检查 AC 为 AP 下发的配置数据是否正确，重点检查 essid 与 vlan 的绑定数据；若不能获得，则与上层网络配置数据相关。对于本地转发的数据传输模式，一般为 BAS 的用户接入配置未完成/有误或交换机的 VLAN 透传配置有误导致；若为集中/隧道转发的数据传输模式，一般为 BAS或 AC 的用户接入数据配置错误导致。3.3 STA 能获取 IP 但无法推出 Portal 页面定位此类故障，先在 STA 上输入 Portal 业务的 URL，观察能否打开，若能打开，则排除 Portal 服务器故障，检查 BAS 上的强制 web 认证配置是否有误，或 BAS是否有异常；若不能打开，则将 PC 连接外网，观察能否打开，若能打开，则排除Portal 服务器故障，检查 BAS 上的认证前域访问策略中是否配置了允许访问Portal 服务器的 IP 地址。3.4 STA 能打开 Portal 页面，但无法通过认证 定位此类故障，先确认 AAA 上是否已配置了该登录账号，若配置了，核对 AAA和 BAS 上的对接信息是否正确，若配置正确，可通过查看 Portal 的日志，观察是否收到用户发送的用户名、密码，查看 radius 日