南区主楼无线网络设置方案

五邑大学实验报告

网络工程设计报告

2014~2015年度第1学期

院系：计算机学院

组号：110804 第五组

题目：五邑大学南区主楼无线网络设置方案组长：网络拓扑、网络仿真、综合布线施工图纸

组员：网络方案设计、楼层IP划、分费用计算

文档整理，PPT制作，查找资料

引言、组网原则、综合布线

需求分析、技术支持服务

任课教师：成绩评定：

目录

一、引言 (3)

1.项目开发背景 (3)

2.背景分析 (4)

3.无线网络的优缺点 (5)

4.五邑大学南主楼现有的无线网络现状 (9)

5.实地需求分析 (10)

6.改进说明 (10)

二、逻辑网络设计 (14)

1.方案设计 (14)

1.1拓扑图的设计 (14)

1.2交换机的设计 (14)

1.3无线控制器的设计 (14)

2.网络拓扑 (16)

2.1拓扑图 (16)

2.2 IP地址划分 (17)

2.3.交换机接口的分配 (17)

三、物理网络设计 (19)

1．网络综合布线 (19)

1.1布线施工图 (20)

1.2各楼层的垂直布线图 (23)

2.交换机和无线控制的部署 (25)

3. 无线AP的部署 (26)

4.网络设备选型 (29)

4.1 设备清单及其报价 (29)

4.2无线设备资料 (32)

4.3详细介绍 (33)

5.设备具体配置 (52)

5.1配置分析 (52)

5.2网络拓扑图 (52)

5.3 配置代码 (53)

四、参考资料 (60)

一、引言

1.项目开发背景

随着网络技术的成熟，互联网的应用得到了高度发展，我国网民数量在2010年就已经达到4.57亿，而互联网的普及率也达到了34.3%，而近10年来，无线网络的发展带给人们新的上网方式，据统计2005年全球有36%的上网人数通过无线电子设备上网，而我国在此方面也有了新的进步！网络的发展极大地推动了教育系统的信息化进程，各院校在大力建设有线网络的同时，也日益关注无线网络在校园的应用。同时，随着笔记本电脑的普以及无线网络终端产品的价格逐步降低，更多的学生和老师有能力拥有无线网络终端产品。校园用户越来越要求尽可能方便、快速、移动式的使用网络。因此，很多学校开始思考如何能够使得在很多有线网络无法延伸到的场合，最大程度延伸网络半径，真正让网络渗透到校园的每个角落。

五邑大学是一所在实力比较雄厚的高等教育学府，每年为国家培养出了大量的人才，可谓一个人杰地灵的教育圣地。同时五邑大学也是一所建校已久，具有很悠久教育历史的学校，也正是这样难免也会遇到发展中常见的更新和改建问题。随着学校的不断扩招和发展，校园网也随之而扩建，无线网络服务水平以难以满足不断增长的无线服务需求。所以本次项目是针对五邑大学的南主楼无线网络开展的。

五邑大学的南主楼的无线网络设计，主要是用于给学生、老师和学校的管理人员使用，同时根据南主楼的管理特点，可知无线网络的用户的使用时间一般是在正常的上班时间，针对以上的所有特点可知本次设计的建设要求是设计一个满足用户在正常时间里的日常对于网上查阅资料、浏览网页、看视频、听歌休闲以及与同学之间进行学习资料或者其他一些文档资料的交流，并且高性能、先进的、可靠稳定以及安全的无线网络环境。

2.背景分析

我们知道，21世纪的一些重要的特征就是数字化、网络化合信息化，它是以一个网络为核心的信息时代。以前的网络是以有形的物理网络为主，但是随着时代进步和技术的发展，物理网络的弊端逐渐显现，其中比较突出的一点就是物理网络线路的铺设与有限的物理空间的冲突。但是无线网络的出现恰好解决了一系列的问题，因为它不需要铺设电缆，不受节点布局的限制，网络拓扑结构具有很大的灵活性，而且安装便捷、使用灵活、费用节省、易于扩展。无线局域网应用范围非常广泛，是当今网络发展的一个主题潮流。随着今年来的发展，中国无线上网的起步虽晚，但发展却相当快，全球无线上网正呈现高速发展的趋势，而在中国这种趋势则更加明显。通过连续五年的数据看（如图），中国无线上网正步入一个高速发展的轨道。他可以享受随时随地上网的乐趣，车上、旅途中、办公室里，只要是有信号的地方，都是其方便快捷的体现。；并且价格不贵。首先无线上网具体指什么，所谓无线上网分两种，一种是通过手机开通数据功能，以电脑通过手机或无线上网卡来达到无线上网，速度则根据使用不同的技术、终端支持速度和信号强度共同决定。另一种无线上网方式即无线网络设备，它是以传统局域网为基础，。一般认为，只要上网终端没有连接有线线路，都称为无线上网.

3.无线网络的优缺点

优点：

（1）灵活性和移动性。在有线网络中，网络设备的安放位置受网络位置的限制，而无线局域网在无线信号覆盖区域内的任何一个位置都可以接入网络。无线局域网另一个最大的优点在于其移动性，连接到无线局域网的用户可以移动且能同时与网络保持连接。

（2）安装便捷。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多个接入点设备，就可建立覆盖整个区域的局域网络。

（3）易于进行网络规划和调整。对于有线网络来说，办公地点或网络拓扑的改变通常意味着重新建网。重新布线是一个昂贵、费时、浪费和琐碎的过程，无线局域网可以避免或减少以上情况的发生。

（4）故障定位容易。有线网络一旦出现物理故障，尤其是由于线路连接不良而造成的网络中断，往往很难查明，而且检修线路需要付出很大的代价。无线网络则很容易定位故障，只需更换故障设备即可恢复网络连接。

（5）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，并且能够提供节点间"漫游"等有线网络无法实现的特性。

由于无线局域网有以上诸多优点，因此其发展十分迅速。最近几年，无线局域网已经在企业、医院、商店、工厂和学校等场合得到了广泛的应用.

缺点：

（1）无线盲区：无线覆盖，特别是室外覆盖室内时，由于天线角度、AP功率等因素，有可能在某一区域（特别是楼的两端）出现盲区，无线信号很弱，甚至无法找到SSID的情况。即使是室内覆盖方式，如果天线部署位置不适合，也会出现盲区问题。通常解决无线盲区的方式是补点，增加设备来进行盲区的覆盖无线干扰。

（2）由于无线传输路径难以控制，会出现折射、反射等多种情况，同时信号传输也会存在衰耗，这些都直接影响了接入点的信号质量。无线信号衰减：无线信号在无线传输过程中会因传输介质等因素引起的能量损失。空间中的超高频和微波波段信号的传播，也会对信号带来多种传输损伤、衰减和多径衰落。无线传播损伤有衰减、失真、自由空间损耗、噪声、大气吸收和折射等。多径衰落是由于无线信号从发射机到接收机的传输过程中，由于障碍物的影响，信号经过折射、反射等途径，在时间和相位上发生变化，相比直接传输信号产生衰落。信号衰减是无线信号穿过障碍物信号强度变弱。障碍物不仅影响AP到无线客户端的无线信号，同时也会影响无线客户端到AP的无线信号。无线信号经过障碍物会有衰减，这点在高密覆盖时可以利用来减小AP的覆盖范围，避免不同AP间的干扰。

下表为障碍物的衰减经验数据表：

根据WiFi覆盖场强计算公式：

? Pr[dB]=Pt[dB]+Gt[dB]-PL[dB]+Gr[dB]

其中：–Pr[dB]为接受电平

–Pt[dB]为最大发射功率

–Gr[dB]为接收天线增益

–Gt[dB]为发射天线增益

–PL[dB]为路径损耗

各种建筑材料对无线讯号的影响如下：

当AP与终端隔一座水泥墙时,AP的可传送覆盖距离约剩下< 5米有效距离。 当AP与终端中间隔一座木板墙时, AP 的传送距离约剩下< 15米有效距离。

当AP与终端中间隔一座玻璃墙时, AP 的传送距离约剩下< 15米有效距离。

同频干扰

无线干扰是WLAN接入点设备(AP)或无线客户端受到其它相邻WLAN AP与无线客户端以及在同一无许可限制的频带中运行的非802.11设备的干扰。由于空口资源有限，同频干扰会降低本信道的吞吐量。在实际应用中，发现在学生宿舍主要还是来源于其他AP的同信道干扰。其他诸如微波炉等干扰相对较少。

（3）隐藏结点问题。隐藏节点的前提条件是存在同频干扰。由于WLAN系统使用的是CSMA/CA公平信道竞争机制，在这个机制中，STA在有数据发送时，首先监听信道，如果信道中没有其他STA在传输数据，则首先随机退避一个时间，如果

在这个时间内没有其他STA抢占到信道，STA等待完后可以立即占用信道并传输数据。但在无线网络中，并不是连接在同一个AP下的节点彼此都是可见的。如下图所示, 节点A、B、C都工作在同一个信道上，当节点A向节点B发送分组时，载波侦听机制无法阻止节点C发送数据，造成信号在节点B处冲突。节点C是隐藏在节点A的覆盖范围之外的、却又能对节点A的发送形成冲突的节点，这种在发送节点覆盖范围以外的、存在着潜在冲突的节点问题就是信道访问中的隐藏终端问题。隐藏终端问题会大大降低信道的通信能力。直接造成的后果就是：某些节点使用P2P业务的时候，大量占用了带宽资源，造成其他用户不能和AP 连接，或者与AP联接后掉线、失去IP地址。除了STA互相隐藏之外，还有可能AP之间也可能隐藏，造成STA无法正常接收数据的情况。

4.五邑大学南主楼现有的无线网络现状

五邑大学南主楼现有的无线网络发射和接收器主要有以下两种。第一种是老式的无线AP发射和接收设备，从外表上看上去残旧不堪，基本可以肯定它已经是报废了，第二种是现在南主楼的CMCC无线网络的接收和发射设备（全向天线）。现在南主楼的无线网络信号除了私人手提发出的wifi和广发银行外（因为广发银行是营业机构应该有独立的无线网络，而且银行的所谓大堂经理很嚣张，所以没对它进行调查）只有CMCC信号。除了一楼因为没有安装无线信号接收和发射设备导致无线网络信号稍弱外，二层以上都有比较稳定的CMCC无线信号（最顶几层没有安装任何的无线网络设备）,在全向天线附近能进行顺畅的无线上网，和有线上网基本无异。同时因为无线上有点能克服很多空间不允许的事,如移动上网等，网速和信号都没问题。

以下为现有无线网络设备截图：

现有的无线网络信号比较弱，而且是需要收费的账号和密码才能登陆，缺乏普遍使用性，而且现有的无线网络发射接收器的信号有效范围比较小，一条走廊需要很多个全向天线线设备，除了大堂和走廊外，教室内和其他的地方信号都不

太好，这可能和设备的本身性能有关，对于设备的管理缺乏有效的机制，设备有故障后不能快速回复，导致经常出现无线信号中断等问题。

5.实地需求分析

我们小组调查时针对使用南主楼的三类客户（学生、教师、管理人员）分别做了相关的问卷和口头访问调查，得出了以下的实地无线需求：

（1）稳定的无线信号。

（2）充足的上网带宽。

（3）移动性强。

6.改进说明

因为南主楼的无线信号是以CMCC为主，导致多CMCC的依赖性高，无线设备的性能不高，同时设备的型号和使用的能力已不能满足日益增长的无线用户的使用需求。所以建议使用更符合现代网络设计的使用能力强，扩展性高的网络设备。（性能更高信号覆盖范围更广，更强，更稳定）。南主楼同时以前的无线网络设计的布线结构比较繁杂，对于故障的维护带来了很多的不便，所以在布线这方面会实施和有线网络不同的独立布线（实施的原因是，无线网络布线工程并不像有线网络那样复杂和繁琐，但是对于以后的维护和扩张要求就很高）。

南主楼的各楼层的平面图2-5楼：

6-9楼：

10楼：

二、逻辑网络设计

1.方案设计

1.1拓扑图的设计

全向天线的铺设：根据对南主楼的实地考察后，发现南主楼2-5层每一层现有的全向天线的个数是30多是个，同时经过实地的用手机测试后，这30多个全向天线已经足够覆盖南楼的工作和休息区。而在6到9层的结构则和前面的几层的结构有点不同（详细地结构看平面结构图）以致每层楼大概只需要20个全向天线。同样因为10层因其使用用途的原因（只有几个实验研究室），原本是没有任何的天线的铺设的，现在为它铺设6个全向天线。为了应付以后可能突发的无线访问人数和加强信号的覆盖强度。

现在南主楼的全向天线的数量设计如下：

1.2交换机的设计

2-10层楼总共用cisco ws –C2960-24TT-L24交换机3台。用于接入层，接入每一层的无线AP。Cisco WS-C3560X-24T-L 24口交换机1台，用于汇聚层，连接各楼层的二层交换机。

1.3无线控制器的设计

使用CISCO 思科 AIR-CT2504-5-K9 无线控制器1个。主要是用于对各个AP 的管理。

2.网络拓扑2.1拓扑图

2.2IP地址划分

以从学校那里分配到B类IP地址来划分：总共划分3个vlan ，分别是vlan10 vlan20 vlan30 供学生和外面的学员、教师、管理员 3种用户用。

Vlan10: 172.16.16.1------172.16.31.254

Vlan20：172.16.32.0-----172.16.47.254

Vlan30: 172.16.48.0----172.16.63.254

2.3.交换机接口的分配

汇聚层交换机(共24口):f0/1---f0/3连接接入层的3台交换机，f0/23连接无

线控制器,f0/24连接校园内网的路由器或其他设备。

接入层交换机1（共24口）：f0/1---f0/18连接2---4层的18个AP，f0/23口与接入层交换机 2 f0/22口相连,f0/24口连接汇聚层交换机f0/1口。

接入层交换机2（共24口）：f0/1—f0/16口连接5---7层的16个AP

f0/24口连接汇聚层交换机，f0/22口与接入层交换 f0/23口相连，f0/23口与接入层交换机3 f0/23口相连，f0/24口连接汇聚层交换机f0/2口。

接入层交换机3（共24口）：f0/1—f0/11 连接8---10层的11个AP

f0/24连接汇聚层交换机f0/23口与接入层交换机2相连，f0/24连接汇聚层交换机f0/3口。

三、物理网络设计

1．网络综合布线

基于南主楼的现有的建筑结构和线有的有线网络和无线网络布线的参考后我们小组的布线法案如下：

各楼层的无线AP于交换机的连线会有规则地沿着原有的有线网络布线结构，这样做的原因是能够不破坏南主楼的建筑结构（凿洞，穿墙），全向天线的连线也是按照这一个规则。

交换机就分别布置在3楼、6楼、9楼的电梯出口右边边附近的茶水间（空间足够、位置合适），交换机间的物理链路连接就沿着旁边的原有的电线布置与上下的交换机相连。具体的布线设计请看以下的布线图：

1.1布线施工图

南主楼的2到5楼AP的分布是一样的每层楼布置6个AP,接入层交换机放在3楼，具体的布线图如下图：