对多功能生活小区的无线网络覆盖方案设计

-1-《无线网络技术》大作业作业题目多层生活小区的无线网络全覆盖方案设计学号2010211144学生姓名张树建专业名称计算机科学与技术专业2013年6月1日-2-目录1.概述..............................................................32.无线局域网络技术..................................................52.1无线局域网频道分配与调制技术.................................52.2无线局域网的几个主要工作过程.................................62.3影响无线局域网性能的因素.....................................72.4无线局域网络的安全性.........................................83.无线网络方案设计及实施方案........................................93.1网络设计原则.................................................93.2覆盖考虑....................................................103.3无线链路计算................................................104.无线网络需求分析.................................................114.1应用需求....................................................114.2方案选型....................................................125.无线组网详细设计方案.............................................125.1方案总体网络设计............................................125.2无线室外覆盖原理............................................135.3网络拓扑图..................................................145.4机房网络设计................................................156．设备清单及报价..................................................15-3-绪论种需求。1网络已遍及世界各国和地区，越来越多的人们为追求更加快捷、高效的生活而选择各种网络应用和服务，吉祥苑小区作为滁州市顶级的住宅区，主要客户为企业老总、高科技人士、金融证券人士等，他们对网络应用的需求很多。如：随时查询政府各项信息，汇报工作报告；查询和讨论课题在世界范围内的发展状况；通过网络来发布商业信息，实现网上购物等电子商务应用。吉祥苑小区的无线网络建设目标是通过采用现代信息传输技术、网络技术和信息集成技术，进行精密设计、优化集成，将社区精心建设成为一个高端的住宅小区，引入了无线网络覆盖。可摆脱线缆的约束，为广大客户提供全新的上网体验和无可比拟的便利条件。以上根据小区实际情况酌情更改。无线接入在物理布局、通信距离等方面有其特殊性。一般物理分布分散，环境复杂，通讯的距离较长，若使用有线接入，则存在布线困难、施工不便、费用高、周期长等问题。采用无线方式，无须布线，架设方便，运行、维护成本低，周期短。无线应用灵活，用户可以方便、快捷地在网上冲浪。1.概述随着21世纪社会经济迅速发展，互联网与无线通信技术的融合。高速率，高性能和兼容性已成为人们的普遍要求，对随时随地进行通信和信息服务的需求变得迫切。现有的有线网络在某种程度上已不能满足需求，因此，无线化，智能化的移动通信以及快捷方便的无线接入，无线互联等众多适应当前需求的新概念和新产品应运而生。WLAN是WirelessLocalAreaNetwork的缩写，中文全称为“无线局域网”。WLAN采用射频（RF）技术构成局域网络，是一种便利的数据传输系统。由于无线局域网设备一般工作于免授权（unlicensed）频段，在频段的使用上无需高昂的许可费用，而无线局域网可以在不受地理条件限制、通信不便利以及移动通信的情况下，组建计算机网络，因此它是有线网络的重要补充。随着802.11a/b/g/n成为工业标准，因特网的日益普及，以及移动终端的不断增加，人们对移动IP接入的需求迅速增长。无线局域网WLAN（WirelessLocalAreaNetwork）作为有线以太网的延伸，一定程度上满足了这-4-1据CahnersIn-start集团预测，到2008年，全球将大约有4万个公共WLAN场所，主要用于给装备有WLAN便携PC的雇员提供无线桌面连接，以及会议室和拜访客人的无线连接；在小型公司里，WLAN的灵活性和节省成本的优点体现得更强，将有45％的小公司和分支机构将使用WLAN解决方案；家庭网络由于用户数量巨大，也将是一个不可忽视的市场。目前无线局域网技术已成熟完善，802.11技术标准本身已具备作为运营网络的一种宽带接入手段所需要考虑的区分运营网络接入、空口安全、用户隔离、多AP间慢速切换、多AP间用户负载均衡等特性规范。802.11技术产品产业链已经逐步形成，产品成熟稳定，适合各种应用场合的AP基站以及配套天馈系统已在运营商网络中大量应用。无线局域网技术已超越原先定义的为企业或家庭提供最后100m接入（无线Hub）的范围。可以预见，WLAN作为一种高速无线数据接入的手段，必将与现有网络一起，构成灵活、高效、完善的宽带网络。既可以作传统有线网络的延伸，在某些环境也可以替代传统的有线网络。对比传统的有线传输解决方案，使用WLAN网桥实现数据传输具有以下显著特点：简易性：WLAN网桥传输系统的安装快速简单，可极大的减少敷设管道及布线等繁琐工作；灵活性：无线技术使得WLAN设备可以灵活的进行安装并调整位置，使无线网络达到有线网络不易覆盖的区域；综合成本较低：一方面WLAN网络减少了布线的费用，另一方面在需要频繁移动和变化的动态环境中，无线局域网技术可以更好地保护已有投资。同时，由于WLAN技术本身就是面向数据通信领域的IP传输技术，因此可直接通过百兆自适应网口和企业、学校内部Intranet相连，从体系结构上节省了协议转换器等相关设备；扩展能力强：WLAN网桥系统支持多种拓扑结构及平滑扩容，可以十分容易地从小容量传输系统平滑扩展为中等容量传输系统；随着WLAN技术的快速发展和不断成熟，目前在国内外具有较多的中大规模应用，诸如平安城市、国家大剧院等的全城、全区覆盖，向客户提供各种业务。-5-2.无线局域网络技术2.1无线局域网频道分配与调制技术OFDM是无线局域网802.11g采用的技术，可在2.4G的ISM频段提供最高达54Mbps的速率。13个子频道分配如下图：在多个频道同时工作的情况下，为保证频道之间不相互干扰，标准要求两个频道的中频间隔不能低于25MHz。802.11g设备提供3个不重叠的频道同时工作，在工程覆盖的运用中，为了降低相互之间的干扰，相邻的AP需要选择不同的信道。无线局域网拓扑结构无线局域网组网分两种拓扑结构：对等网络和结构化网络。对等网络也成Ad-hoc网络，它覆盖的服务区称独立基本服务区。对等网络用于一台无线工作站和另一台或多台其他无线工作站的直接通讯，该网络无法接入有线网络中，只能独立使用。-6-对等网络中的一个节点必需能同时“看”到网络中的其他节点，否则就认为网络中断，因此对等网络只能用于少数用户的组网环境，比如4至8个用户，并且他们离得足够近。结构化网络由无线访问点（AP）、无线工作站（STA）以及分布式系统（DSS）构成，覆盖的区域分基本服务区（BSS）和扩展服务区（ESS）。无线访问点也称无线hub，用于在无线STA和有线网络之间接收、缓存和转发数据。无线访问点通常能够覆盖几十至几百用户，覆盖半径达几百米。基本服务区由一个无线访问点以及与其关联（associate）的无线工作站构成，在任何时候，任何无线工作站都与该无线访问点关联。换句话说，一个无线访问点所覆盖的微蜂窝区域就是基本服务区。无线工作站与无线访问点关联采用AP的基本服务区标示符（BSSID），在802.11b中，BSSID是AP的MAC地址。扩展服务区是指由多个AP以及连接它们的分布式系统组成的结构化网络，所有AP必需共享同一个扩展服务区标示符（ESSID），也可以说扩展服务区ESS中包含多个BSS。分布式系统在802.11标准中并没有定义，但是目前大都是指以太网。扩展服务区是一个Layer2网络结构，对于高层协议比如IP来说，它是一个子网。2.2无线局域网的几个主要工作过程扫频：STA在加入服务区之前要查找哪个频道有数据信号，分主动和被动两种方式。主动扫频是指STA启动或关联成功后扫描所有频道；一次扫描中，STA采用一组频道做为扫描范围，如果发现某个频道空闲，就广播带有ESSID的探测信号；AP根据该信号做响应。被动扫频是指AP每100毫秒向外传送灯塔信号，包括用于STA同步的时间戳，支持速率-7-以及其它信息，STA接收到灯塔信号后启动关联过程。关联（Associate）：用于建立无线访问点和无线工作站之间的映射关系，实际上是把无线变成有线网的连线。分布式系统将该映射关系分发给扩展服务区中的所有AP。一个无线工作站同时只能与一个AP关联。在关联过程中，无线工作站与AP之间要根据信号的强弱协商速率，速率变化包括：54Mbps,48Mbps,36Mbps和18Mbps等。重关联（Reassociate）：当无线工作站从一个扩展服务区中的一个基本服务区移动到另外一个基本服务区时，与新的AP关联的整个过程。重关联总是由移动无线工作站发起。漫游：指无线工作站在一组无线访问点之间移动，并提供对于用户透明的无缝连接，包括基本漫游和扩展漫游。基本漫游是指无线STA的移动仅局限在一个扩展服务区内部。扩展漫游指无线SAT从一个扩展服务区中的一个BSS移动到另一个扩展服务区的一个BSS，802.11g并不保证这种漫游的上层连接。常见做法是采用MobileIP或动态DHCP。2.3影响无线局域网性能的因素a、传输功率；b、天线类型和方向；c、噪声和干扰：授权用户，微波炉，有意干扰等；d、建筑物结构：引发多路经，穿透效应等；e、无线访问点摆放的位置。-8-2.4无线局域网络的安全性由于无线局域网采用公共的电磁波作为载体，因此与有线线缆不同，任何人都有条件窃听或干扰信息，因此在无线局域网中，网络安全很重要。常见的无线网络安全分几种：服务区标示符(SSID)：无线工作站必需出示正确的SSID才能访问AP，因此可以认为SSID是一个简单的口令，从而提供一定的安全。如果配置AP向外广播其SSID，那末安全程度将下降；由于一般情况下，用户自己配置客户端系统，所以很多人都知道该SSID，很容易共享给非法用户。目前有的厂家支持“任何”SSID方式，只要无线工作站在任何AP范围内，客户端都会自动连接到AP，这将跳过SSID安全功能。物理地址（MAC）过滤：每个无线工作站网卡都由唯一的物理地址标示，因此可以在AP中手工维护一组允许访问的MAC地址列表，实现物理地址过滤。物理地址过滤属于硬件认证，而不是用户认证。这种方式要求AP中的MAC地址列表必需随时更新，目前都是手工操作；如果用户增加，则扩展能力很差，因此只适合于小型网络规模。连线对等保密（WEP）：在链路层采用RC4对称加密技术，钥匙长40位，从而防止非授权用户的监听以及非法用户的访问。用户的加密钥匙必需与AP的