宿州学院无线网络规划设计方案

宿州学院无线网络规划设计方案

专业班级：

学生学号： 学生姓名： 任课老师： 余晓永

二〇一五年 七 月 二 日

引 言

随着我国高校校园网络建设的普及，有线以太网络建设逐渐普及并趋于成熟。以科研、教学、办公、上网服务综合一体化的校园网络，为广大的在校学生和教职工的学习、生活和工作带来了极大的方便，网络信息化同时也成为了高校重要工作内容之一。

随着校园网络信息化的普及，人们越来越要求尽可能方便、快速、移动式的使用网络，同时，随着笔记本电脑的普以及无线网卡产品的价格逐步降低，越来越多的人拥有无线网络客户端产品，据调查显示，我国高等院校师生的笔记本电脑平均拥有比例已经超过15%，并在以每年10%的速度递增。因此，很多高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，以及如大型教室、 礼堂、会议室、图书馆体育场馆等场所，也同样能够访问校园网络，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。这对于校园网的管理者和建设者来说，是急需思考与解决的问题。对于这样的需求，受到严格的地域限制的有线网络显然已经不能满足。能在教室、多媒体教室、阶梯教室、礼堂、会议室、图书馆甚至在体育馆、足球场、操场等场所连接互联网成为校园用户迫切的渴望，只有随时随地能够连接到网络，才能满足目前用户对网络的需求。

为了满足这样的需求，无线局域网（WLAN）技术作为一项新兴的网络技术，开始逐步被应用于高校网络建设中。全国各高校在经过近几年的无线实验网的探索之后，纷纷开始规划并建设作为有线网络之补充的校园无线网络，为校园提供全部的无线局域网信号覆盖，并提供数据接入业务，让学校师生体会到无线局域网给教师的教学和学生的学习带来的好处。同时，该网络的建成，也为下一步实现在校园无线网络上提供VoIP、视频监控、视频教学等增值服务，建立统一计费、管理和运营，提供了前提条件。

WLAN网规基本流程：

明确需求

结束

覆盖方式

容量规划

频率规划

链路预算

设备配置与组网

配电模式

工程施工

验收准则

……

一、宿州学院无线网的需求分析

1.1项目背景

宿州学院非常注重现代化的校园网络建设，已部署了包含办公、教学、科研、图书馆、教工家属区在内的完善的有线网络，然而有线网络只能提供用户固定的、有限的网络信息点，随着社会的信息化发展与笔记本电脑的普及，学校的师生们需要能随时随处地获取网络提供的各种资源。需要在在无线网络环境下多种用户类别共存、高安全性、高稳定性、可管理以及与已有有线网络用户的无缝整合等，有针对性的提出校园无线网络整体解决方案。针对大量的移动终端来讲，灵活的接入网络非常重要。通过无线网络利用教育科研信息网和互联网上的各种信息，实现资源共享，能够为移动终端提供高效率的连接方式。因此，宿州学院无线网络建设是一个典型的面向未来网络化、信息化、具备多媒体综合业务发展需求的网络。

1.2 项目需求

此次网络建设是在宿州学院原有的有线网络上，进行无线网络扩充。要求完成全方位立体式无线覆盖，让师生们可以在这些区域随时随地、无拘束的连接到网络，教职工可以依托无线完成各项教学办公事务，外来来宾可以顺畅的访问校内和校外网络资源。晋城职业技术学院原本具有完善的有线网络结构，新的无线网络建设要求在网络互联、认证计费、安全防御等方面与有线网络进行良好的兼容和互补，校园有线网络各部分主体结构内部不需要改变任何项目，只需用原有的网管、认证、计费系统就可以对无线网络进行管理和统一认证，同时做到尽可能的简化网络结构，提高网络访问速度与效率。而且在进行无线部署中，不能对晋城职业技术学院的装修和墙壁有任何损害。

此次校园无线局域网具体的建设目标：

1）侧重实际应用，覆盖校园内区域，为教学、科研、办公及学习、生活、交流提供切实可用的、稳定的无线网络环境。

2）采取先进通行的协议标准：目前无线局域网普遍采用802.11 系列标准，无线局域网提供802.11a、802.11b、802.11g 标准的联

网支持，可以匹配802.11a、802.11b、802.11g 无线设备，提供可供实际应用

的稳定网络通讯服务。

3）实现室内无线网络的合理布建：考虑室内实现无线网络的不同情况和特点以及目前学生教室笔记本用户数量日益增多的情

况，应采取合理的布网方式满足现在以及未来发展的需要。

4）保证覆盖区域最大用户并发数：考虑教室、报告厅、图书室等人员密集，用户并发数量较多的情况，保证比较充分的用户使用

带宽，要求无线网用户人均带宽不小于1 兆(bps)。

5）设计原则要求：各信号输出点信号强度-73dbm；单个AP 用户并发数

6）施工要求：不低于总数量95%的无线接入点需采用IEEE802.3af POE 交换机远程供电；综合布线工程需要实施所有无线信息

点到本地有线网设备间，综合布线不应毁损目前楼内装修，要求美观得体，符合布线相关标准，合理安排施工时间，做到不影响学校的正常办公、教学和科研。

二、现场工勘步骤

1、现场工勘——勘测建筑

（1）获得详细的建筑图纸，包括覆盖目标楼层平面图、各个方向的立面图、大楼内部强电

（2）井、弱电井的施工图纸，并在上面标注物业允许走线穿孔的位置以及现有可利用的传输线路。

（3）勘测建筑结构、记录各内墙、楼板、门板、窗体的材料和厚度，估算穿透损耗；

（4）记录是否有天花板，天花的材质，并确定天线安装方式；

（5）记录建筑横梁高度和位置，评估是否会遮挡天线信号传播；

（6）确定高带宽需求区域和低带宽需求区域，按带宽需求分配不同区域的AP布放数量；

（7）确定现有设备组网方式；确定AP/交换机/天线等设备布放位置，预估布放设备型号和数量；

（8）结合建筑结构确定线缆布线方式及长度丈量；

（9）确定供电方式；

（10）拍摄足够数量的数码照片，以能够较为完全的体现大楼室内的结构细节和外形轮廓；

2、现场工勘——天馈与干扰源勘测

（1）确定室分系统的馈线、合路器、耦合器、分工器、天线规格；

（2）确定旧室分系统的天馈器件是否需要改造；

（3）现场链路预算、信号衰减预估，确认信号热点、盲点区域；

（4）确定是否存在2G、3G天线、RRU基站干扰源；

（5）确定是否存在WIFI路由器，测试信道分布；

（6）确定是否存在微波炉、无线摄像头、无绳电话等干扰源；

3、现场工勘——室外安装勘测

（1）确定AP现场抱杆还是挂墙安装方式；

（2）确定AP、天线可架设高度；

（3）确定AP、天线与覆盖目标的距离；

（4）确定是否与基站共址安装，查清现场基站的频段、发送功率、天线覆盖方向；

（5）确定安装现场的是否有AC供电，AC是否有防雷箱；

（6）确定安装现场的接地点； （7）确定安装地区雷击概率；

三、功率预算与信道规划

1、链路预算——自由空间损耗

室内室分、室内放装链路预算信号模型采用自由空间损耗,具体公式如下： 20logf＋20logd－28 （f:MHz; d: m） 20logf＋20logd＋32.4 （f:MHz; d: km） 20logf＋20logd＋92.4 （f:GHz; d: km）

2、链路预算——COST231-Hata修正模型

室外覆盖采用传统的COST231-Hata模型，通常适用于2000M以下频段。因此针对2.4G频段需要修正参数：

PL=46.3+33.9lg(f)-13.82lg(hb)-a(hm)+(44.9-6.55lg(hb))lg(d)+cm 2.4G频段的Cm修正参数： Dense Urban（密集城区） ：-3 Urban （中小城市 ）：-6

Suburban（建筑物和树木较分散的地区 ） ：-12 Rural（农村） ：-20

Hb是基站天线的高度（m）；Hm是移动台天线的高度（m）；

f:工作频率（MHz）; d：传输距离（km）； a的函数：

密集城区 /中小城市 ：a(Hr)=3.2log2(11.75 Hr) -4.97

建筑物/树木较分散的地区/农村 ：a(Hr)=(1.1 logf-0.7) Hr – (1.56 log(f )– 0.8)

3、链路预算——穿透损耗

环境中多径效应影响非常明显，AP有效覆盖范围受到很大限制。由于WLAN信号的穿透性和衍射能力很差，一旦遇到障碍物， 信号强度会严重衰减。2.4GHz微波对各种材质的穿透损耗的实测经验值： 8mm木板：1~1.8dB 38mm木板：1.5~3dB 40mm木门：2~3dB 12mm玻璃：2~3dB 250mm水泥墙：20dB~30dB 砖墙：~15dB 楼层阻挡：~30dB 电梯阻挡：20~40dB

4、链路预算——器材损耗和连接损耗

RF射频器件都会有一定的插入损耗，功率预算时需考虑损耗，如电缆连接器、分功器、耦合器、合路器、滤波器。 接头损耗一般在0.1~0.2dB； 合路器插损一般为0.5dB；

无源器件的具体规格需参考器件手册。

5、链路预算——基本原则

功率预算：

发送功率+Tx增益-路径损耗+ Rx增益=目标场强 AP的发送功率： 由AP自身决定；

AP TX天线增益和STA RX天线增益： 由天线参数决定；一般为2dbi； 核算传播路径损耗：

需要在工堪核实；包括空间损耗、电缆、阻隔等损耗；

不同的墙体阻隔损耗具备不确定性，与信号入射角度相关，很难做到精细化，一般用25db估算；

6、信道划分——2.4G

注：

日本采用2.471GHz~2.497GHz，不在13信道内。 中国、北美选择1、6、11信道作为非重叠信道； 欧洲选择1、7、13信道作为非重叠信道；

7、信道划分——5G

注：

中心频率=5000 + 5*Nch；

中国标准在UNII高频段基础上延伸至5.850GHz；提供5个非重叠信道。

8、信道规划——室分系统的信道规划

WLAN 2.4G频率资源有限，为避免同频干扰，网规需采取空间交错分配信道，可增加

网络容量。频率规划应做到同频覆盖重叠最小化原则，对于室分系统要求：  同楼层各AP的信道频点交错分开；

 相临搂层上下相同区域的AP信道频点交错分开；

 按1、6、11、1、6、11信道固定顺序交错排布；拉开同频AP的物理距离；

 当同一楼层AP数量大于3台时，为了避免AP间的同频干扰，建议将室分天线布在房

间内，不要都布放在走廊。

 如果遇到多运营商或私有WIFI路由器造成同频干扰，需考虑避让、协商方式整改信道

冲突；

9、信道规划——室分系统的信道规划

楼层号 一层楼1个AP频点规划 7 6 5 4 3 2 1

1 11 6 1 11 6 1

楼层号 一层楼2个AP频点规划 7 6 5 4 3

1

6

11 1 6 1

11 6

11 1

2 6 11 1

1

6

10、信道规划——室分系统的信道规划

天线入户避免了信号穿墙损耗，同时墙体增加了AP间的隔离度。因此AP布放在楼道内，天线入户可缓解AP间的同频干扰；

11、信道规划——室内放装AP的信道规划

为保证频道之间不相互干扰，2.4G频段要求两个频道的中心频率间隔不能低于25 MHz，推荐1、6、11三个信道交错使用。5.8G频段的信道采用20M间隔的非重叠信道，采用149、153、157、164、165信道。

12、信道规划——室外AP的信道规划

室外AP如果采用全向天线，其信道划分方式与室内放装类似；

室外AP如果采用定向天线，信道划分可结合区域的指向；避免出现相同覆盖区域内存在同频干扰。

13、信道规划——室外AP的信道规划

11n室外AP可考虑用MIMO天线进行覆盖，提升某扇区的接入带宽。 MIMO天线可选择双45度极化天线，也可考虑采用2个垂直极化天线。

四、室分AP或放装AP的布放原则；

（1）室分型AP合路方式

1、室分系统合路方式——按楼层单AP合路

2、室分系统合路方式——按楼层多AP合路

3、室分系统合路方式——指定区域的末端合路

4、室分系统合路方式——独立的WLAN室分系统

5、室分系统合路方式——指定区域的末端合路

6、室分系统合路方式——独立的WLAN室分系统

（2）室分型AP布放原则

1、AP推荐挂墙安装，推荐安装方式为网口向下； 2、AP间安装距离保持30cm以上间距；

3、AP的射频电缆保证接头进丝顺畅，连接紧固；

4、多AP安装时避免线缆相互缠绕，转接电缆不能受射频电缆拉扯或过渡弯曲； 5、室分应用禁止设置分集天线模式，需指定一个固定电线模式； 6、多个AP不可相互堆叠安装，需保证设备正常散热；

7、安装场景应避免出现滴水、鼠尿导致设备故障，有条件可安装在网络箱内； 8、以太网口室外布放网线时，需增加以太网防雷器，并采用屏蔽网线。

9、以太网电口间距大于100m需考虑用光纤传送，此时组网需考虑采用光电转换器；

（3）放装型AP安装布放原则

1、AP推荐挂墙安装，推荐安装方式为网口向下；安装场景应避免出现滴水、鼠尿导致设备故障，有条件可安装在网络箱内；

2、AP可采用桌面放装；

3、多个AP安装应至少保证5m的安装距离，避免出现邻道干扰和阻塞干扰。更不可相互堆叠安装，需保证设备正常散热；

4、以太网线采用波纹管保护；室外布放网线时需增加以太网防雷器，并采用屏蔽网线。 5、以太网电口间距大于100m需考虑用光纤传送，此时组网需考虑采用光电转换器； 6、有本地供电条件的场景可优选本地供电；

五、室外AP布放原则

（1）WLAN室外覆盖建网原则

 根据业务需求、地貌、覆盖区域、建筑结构特点来确定覆盖场景。选择大功率AP（27dbm）

+高增益天线（定向天线、全向天线、智能天线）。

 选择天线布放位置时应规避可能影响无线射频信号传播的障碍物，如金属架、金属屏风

等物体。AP和天线宜布放在高处，减少环境变化对信号传播的影响，改善AP 的接收性能。

 天线安装位置需远离大功率电子设备, 如2G、3G、无线监控设备等。  如考虑下雨对室外AP信号的影响，需多预留5dB信号余量。

 室外覆盖室内存在系统容量和信号穿透能力问题，信号穿透墙体能力有限，除了考虑

AP的发送功率也需关注STA发送功率的穿透能力。

 对于需进行室内覆盖的场所，采用室外方式进行覆盖，应尽可能采用室内AP进行覆盖。

只有在室内场所协调未果，而需覆盖的室内目标又十分重要时，才建议考虑采用室外AP进行覆盖。

（2）室外型AP防护基本原则

 建筑已考虑避雷措施，楼顶直击雷可能性小，不考虑直击雷防护；空旷地应用需考虑直

击雷（非主流，AP一般用于热点）；

 设备需安装需利用建筑的避雷网、接地网、交流电初级防护设施。设备和天线安装在避

雷针下45°半角防护范围内。

 AP需良好接地（WA652除外），接地线尽可能短粗，接地阻抗小于10欧姆，AP与地

网做到等电位；抱杆接地需考虑杆体表面的绝缘漆。接地线截面积应满足最大负荷要，材料为多股铜线；

 户外走线尽可能少暴露，避免架空走线，尽可能楼内走线或埋地走线。户外需采用屏蔽

层线缆，外皮需保证接地，或在金属管内走线；

 电缆避免布放在避雷网泄放回路上，如果一定要抱泄放杆需加强防护处理；

 设备安装场景不满足防护等级时，需增加防雷器，交流电源SPD、天馈防雷器、以太

网防雷器；防护设备同样需要良好接地处理。

 POE供电优选适配器方式，室内型交换机端口通常防护能力很弱。

 采用光电转换器可不考虑交换机侧的防护，但要考虑光电转换器的防护能力。  楼内防护安装设备需考虑楼内常驻人员安全；

六、网络的拓扑结构图

无线网络设计拓扑

七、所需设备清单

网规工具推荐：

室内分布系统：天越CAD、IB-WAVE

室内放装系统：Airmagnet

室外覆盖：采用华为公司的U-NET

场强仿真工具：

天越CAD

IB-WAVE

Airmagnet

通过网规工具计算天馈系统功率分配；

通过场强仿真工具计算链路损耗，在施工前预验证网规方案是否可行；功率分配——耦合器

名称 耦合度 插损(dB)

5dB耦合器 5+0.5 ≤2.0

7dB耦合器 7+0.5 ≤1.4

10dB耦合器 10+0.5 ≤0.9

15dB耦合器 15+0.5 ≤0.6

20dB耦合器 20+0.5 ≤0.5

功率分配——功分器

名称 插损dB

二功分器 ≤3.5

三功分器 ≤5.1

四功分器 ≤6.4

功率分配——天线

功率分配——合路器

射频电缆

名称 一次弯曲半径 二次弯曲半径

1/2”馈线

7/8”馈线

125mm 210mm 250mm 360mm

八、WLAN网络验收方案

（1）WLAN 信号覆盖验收准则

验收工具：

便携机+无线网卡

注：低质量网卡长时间工作发热会导致不可靠，无线网卡推荐intel或atheros芯片网卡，如intel 5100、5300、3945 。

验收软件：

Network Stumbler 可分析场强、信噪比；

WirlessMon 界面友好，支持路测功能，不能分析信噪比；

Airmagnet 该软件需要绑定指定的网卡，分析工具专业；

（2）WLAN 信号覆盖验收准则

1、覆盖区域场强要求：

对用户主要上网区域的信号覆盖强度要求在-40~-65dBm之间，可提供良好的连接速率；

2、边缘场强要求：

要求信号覆盖的90％区域内信号质量良好，覆盖区域内边缘场强大于-75dBm；

3、同频干扰场强要求：

在用户上网房间内，如果存在同频AP场强干扰，要求干扰源小于-80dbm；

4、信号外泄场强要求：

WLAN 信号泄漏至室外 10 米处的信号强度不高于-90dBm；

5、信噪比要求：

信噪比大于28db

（3）WLAN 基本业务验收准则

1、网络时延波动：

通过PING包方式验证网络时延波动，波动范围小于2ms；

总时延不超过10ms；

Ping丢包率小于5%；

2、吞吐量要求：

信号覆盖良好区域，单用户下载、上传速率不低于18Mbps；

3、AP间要求漫游：

STA在各AP覆盖区域间漫游，不中断业务，2Mbps下载速率应感知不到波动；

九、WLAN网络调优方案

1、AP功率调整

覆盖区域信号不足，需增加发送功率；

覆盖区域信号过强会干扰其他AP覆盖区域，需适当降低发送功率；

场强泄露过强需要降低AP发送功率；

整体功率不足需考虑增加干放，目前不推荐该方式；

2、天馈系统调整

天馈系统施工后一般不会再做调整，如需要对各天线输出功率调整，可通过更如下途径：  改耦合器型号实现功率重新分配，使某一天线覆盖区域场强增强或减弱。

 信号覆盖不均匀或覆盖区域不到位，可考虑新增天线数量；

 小范围覆盖问题可更换天线，调整增益；

均衡AP的带天线数量，避免有些AP带天线多，有些AP带天线少；

 通过低损耗电缆取代高损耗电缆；

3、AP信道调整

首先网规保证AP之间信道分配正确，避免同频干扰；通过路测软件分析潜在的干扰源，AP覆盖区域如果存在wifi路由器并产生同频干扰，需要双方协调更改信道，使同一覆盖区域同频干扰降到最小；

4、干扰调整

减低干扰源发送功率、优化信道方式降低同频干扰；

增加天线间距、增加AP设备摆放距离有利于邻道杂散干扰；

如果周边存在2.4G大功率干扰设备，如无线摄像头，可能导致AP无法正常工作，此时需通过物业协调，关闭或限制干扰源；