Ruckus+wireless校园无线覆盖方案设计V2010...

广西联通校园无线覆盖方案设计
Ruckus wireless
2010年8月
目录
一项目背景 (4)
二运营商建设校园WLAN时需要考虑的问题 (4)
2.1 如何保证无线网络的稳定可靠 (5)
2.2 如何降低无线网络的建设成本 (5)
2.3 如何应对现实环境中的干扰 (5)
2.4 如何平衡建网成本与用户容量 (6)
2.5 如何选择无线网络覆盖方式 (6)
三校园无线网络设计 (7)
3.1 无线网络设计思路 (7)
3.2无线覆盖方式的选择 (7)
3.3无线局域网产品的选择 (7)
3.4无线网络系统架构设计 (8)
3.5无线用户业务流程说明 (9)
3.6无线网络系统的可靠性设计 (11)
3.7无线网络系统的抗干扰性设计 (14)
3．8带宽控制与服务质量保证QOS设计 (15)
3．9 无线标准802.11n的选择 (17)
3．10 无线覆盖设计 (17)
3．11 无线覆盖用户接入容量设计 (18)
3．12 无线网络系统扩展能力设计 (18)
四校园无线覆盖规划 (18)
4. 1实际无线用户容量计算 (20)
4. 2 无线网络系统设备配置清单 (21)
五 Ruckus组建无线网络的优势 (22)
1 组网方便 (23)
2 智能天线技术使得有效覆盖范围广 (23)
3 Dynamic（动态）PSK和访客服务，无线安全保证 (24)
4 AP有效的支持视频和音频流，完善的智能的QoS技术 (24)
5抗干扰能力强 (24)
6 用户密度高 (25)
7 安装部署简单方便 (26)
8 可预测的性能 (26)
9 和现有有线网络，认证计费系统的无缝集成 (26)
六、项目相关产品介绍 (27)
6.1 ZoneFlex 7731 801.11n室外点到点无线网桥 (27)
6.2 ZoneDirector企业级智能无线局域网控制器 (28)
6.3 ZoneFlex 7762 802.11n室外智能双频无线AP (29)
6.4 ZoneFlex 2741 802.11b/g室外智能无线AP (30)
6.5 FlexMaster – WLAN无线网管系统 (31)
一项目背景
随着笔记本电脑和无线网卡的普及，无线网络使用越来越普及。

同样无线网络在校园的使用也越来越普及，目前全国已经超过51％的许多高校部署了无线网络。

无线网（Wireless Network）以其无需布线、在一定区域漫游、运行费用低廉等优点，在许多这些应用场合尤其是学校发挥着其他联网技术不可替代的作用。

随着无线局域网应用逐渐增多，它将扩展有线局域网或在某些情况下取而代之。

可以预期，在未来信息无所不在的时代，无线网将依靠其无法比拟的灵活性，可移动性和极强的可扩容性，使教育行业内的人们真正享受到简单、方便、快捷的连接。

为开展WLAN无线宽带接入业务，各家运营商纷纷在校园内建设WLAN宽带接入系统作为业务的补充，以吸引更多的用户。

如何使自己的WLAN无线宽带接入业务从成本，运营价格，以及服务质量上优于其他竞争对手成为了各个运营商在一直考虑的问题。

处于业务需要，广西联通需要在钦州英华国际职业学院进行WLAN宽带业务不熟，但由于校内建筑装修已完成，不允许进行光纤铺设以及室内布线，所以必须采取室外AP覆盖的方式。

二运营商建设校园WLAN时需要考虑的问题
目前国内包括中国电信，中国移动，中国联通在内的各大运营商纷纷在校园内铺设自己的WLAN接入系统以扩展自身的业务。

其中中国移动，中国电信的WLAN 建设起步较早，已经在很多院校内部署完成各自的WLAN系统。

中国联通在许多学校的WLAN系统建设上晚于中国电信和中国移动，在吸取其他运营商经验的同时，如何以低成本的方式，通过技术或管理手段建设成一个具有联通特色的WLAN 无线网络以吸引更多的用户资源是中国联通必须考虑的问题。

要想建设一个高质量的WLAN无线网络，必须考虑以下几个问题：
2.1 如何保证无线网络的稳定可靠
只有稳定可靠的网络平台才能提供流畅的应用，因此整个网络的稳定，可靠，是对整个网络最基本也是最重要的要求。

无线网络的稳定性需要从两个方面进行考虑：
A，无线信号的稳定，由于无线网络采用空中资源作为传输介质，所以也就决定了无线网络与有线网络相比更容易受到干扰，容易受到建筑物布局的影响，而在校园环境中，恰恰又是使用设备非常复杂，建筑布局也各有千秋的环境，因此无线网络系统应该具有相应的机制来应对这些环境的影响，如：自动调整无线能量发射范围，自动调整信道以及功率以避开干扰等技术手段避免信号“盲区”，保持信号稳定。

B，产品，设备自身的可靠性，除了无线信号的稳定可靠外，同时还要保证设备自身的稳定可靠，主要设备应该有较强的冗余机制来保证整个网络的弹性。

2.2 如何降低无线网络的建设成本
要建设具有竞争力的服务网络，建设、运营成本，网络质量是提高竞争力的重要因素，而WLAN无线网络由于使用空中资源传播，因此，建筑物的阻挡，墙壁对无线信号的反射，以及玻璃的折射，人员的走动，同频设备的干扰等都会对无线信号的覆盖范围以及稳定性产生影响。

传统的厂商通常需要增加无线设备数量来解决这些问题，而这无疑会增加网络的建设成本。

因此要解决这些问题，必须选择对复杂的无线环境具有自动调整及适应能力的的无线技术及解决方案。

2.3 如何应对现实环境中的干扰
目前，在国内各个高校内，各大运营商纷纷建立自己的无线网络，有些学校也会建设自己的无线网络，因此，在实际环境中，经常在同一个环境下有多个互相重叠的无线网络。

与此同时，由于传统的无线网络系统（使用自带天线或者合路系统）使用全向天线进行无线覆盖，因此对RF发射的方向和形状都没有办法控制，在大规模组网的情况下，多个AP的覆盖区域将不可避免的重叠，此时同信道或者相邻信道之中的AP就造成了互相“干扰”，尤其是有些厂家为了增强单
个AP的覆盖范围而增大AP发射功率的做法使AP间相互重叠的区域增大，更是大大的增强了AP之间的干扰。

由此会严重的影响整个网络性能，从而出现莫名其妙的整体网络性能下降，用户连接不稳定的现象。

如何解决现实中由于各个网络系统之间，自己的无线系统内部的相互干扰的问题，也是摆在设计人员面前的一个难题。

2.4 如何平衡建网成本与用户容量
由于802.11无线网络使用共享的机制，所以同一个AP下所关联的无线用户数量越多，每个用户所得到的带宽就会随之下降，因此，每个AP所能服务的用户容量也就有限。

以当前市场上比较成熟的802.11g的无线接入设备举例，按照一个802.11g的AP设备理想状态下的有效带宽为18Mbps计算，每个AP接入设备只能接入20个左右的用户，因此，整个无线网络所能服务的用户容量与部署的AP数量有很大关系。

在建网初期，是通过高成本的网络建设“一步到位”的建设成完全满足容量的网络，还是通过“循序渐进”的方式在初期只架设少量的设备以节约成本，日后扩充的方式，是网络设计者必须考虑的一个问题。

2.5 如何选择无线网络覆盖方式
目前对校园室内区域的覆盖主要分为三种方式：1，三网合路室分系统覆盖方式， 2，室外AP大面积覆盖方式，3，室内AP分散放装方式。

三网合路室分系统覆盖方式通过将WLAN,3G以及之前的CDMA/GSM的信号通过合路器馈入原来的室内分布系统，通过原有的分布系统发射无线信号，实现无线覆盖的目的。

室外AP覆盖通常使用大功率的设备安装在室外某个区域通过定向或者全向天线进行定点覆盖，通过单个设备使较大面积内的用户都可以接入无线网络。

室内AP分散放装方式主要通过在室内需要覆盖的区域使用吊顶或挂墙等方式安装室内AP，所有AP通过以太网双绞线连接到楼层交换机。

从而每个AP覆盖一定的区域，多个AP之间形成互有部分重叠的蜂窝覆盖。

三种无线网络覆盖方式在建网成本，网络质量以及用户容量上互有优缺点，因此，在何处选择哪种覆盖覆盖方式需要网络设计者进行“因地制宜”的网络设
计。

三校园无线网络设计
3.1 无线网络设计思路
结合运营商网络建设以及学校的实际情况，建议对无线部署采用分批分期的方式进行建设。

具体为：对一些迫切需要无线覆盖的地点优先考虑，例如教学楼、学生宿舍、办公楼等地方；对一些内部有线节点较为充分的建筑，对这些建筑采用室外覆盖室内的方式进行覆盖或室内无线覆盖随后建设。

对于迫切需要无线覆盖的区域，或用户量比较密集的区域，首先保证无线信号的覆盖质量，网络的容量设计采用预估的方式，先满足部分用户的需求，选择具有可灵活扩展的网络系统架构，在用户数量增加时，在对无线网络进行灵活的扩展。

3.2无线覆盖方式的选择
如前所述,由于在钦州英华国际职业学院校内建筑装修已完成，不允许进行光纤铺设以及室内布线，所以必须采取室外AP覆盖的方式。

3.3无线局域网产品的选择
根据之前所述的具体需求，我们建议使用Ruckus公司的无线局域网解决方案。

RUCKUS是无线网络解决方案的专业厂商，作为新一代代无线局域网技术的代表， Ruckus产品采用了不同于传统AP全向天线的BeamFlex智能天线技术、SmartCast和FlexMaster（集中管理系统）＋AC＋AP构架。

智能天线矩阵系统由多根水平和垂直极化天线组成，可以提供4096种天线模式，系统控制软件利用构建在802.1MAC层协议中的反馈机制不停的为每一个接受设备调整天线模式。

通过为每一个接受设备选择一个优化的天线阵列，BeamFlex能够扩展无线
覆盖范围和更高的通讯速度，并支持高密度的用户接入。

SmartCast技术包括组播流量处理技术、智能QoS和基于“识别应用”的流量自动分类能力。

SmartCast的智能模糊控制技术能够从所有流量中自动的识别和区分流量类型，自动的为不同类型流量标记服务类型。

这些技术保证了无线网络可以支持稳定可靠的大范围覆盖、高用户密度、多媒体业务支持、无线安全、AP管理控制、RF站址监测、无缝漫游等。

Ruckus无线解决方案的智能MESH可以逻辑组网，利用原有校园网络，不用物理布线，部署灵活方便，可扩展性好。

3.4无线网络系统架构设计
无线局域网架构采用一个端到端的整体解决方案，整个方案分为三个部分，1骨干链路部分；室外点对点桥接设备，通过高速无线链路实现宽带骨干连接；Ruckus无线ZoneFlex 7731是首个集中控制型室外点对点
网桥，基于802.11n标准，ZoneFlex 7731可支持高大300Mbps的数
据速率。

使用Ruckus专利定向天线，ZoneFlex 7731在一千米距离
支持超过120Mbps的速率，最高可提供10Km范围的无线链接。

自动
成对组成无线网桥，增加了安装的灵活性，结合了天线阵列和以简单
易操作为目标软件，使安装人员短时间内即可部署和优化无线连接，
实实在在的提高了产品性能减少了部署开销。

2室外覆盖部分：通过具有Mesh自组网功能的室外AP对室内区域进行大规模的覆盖；Ruckus无线ZoneFlex7762是首台集中管理的室外
wi-fi双频接入点，体现了802.11n的技术优势，提供了无与伦比的
吞吐量。

ZoneFlex 7762体现Ruckus的专利BeamFlex智能天线技术，
可自动适应不断变化的环境而自动调节，保证不间断的高性能远距离
覆盖和多媒体业务。

这意味着使用更少的AP满足更多的用户，而且
非无线专业人员就可任意部署这一高性价比的系统。

整合了智能Mesh
的网络技术，自动完成部署并免去了为每一室外AP使用网线的昂贵
花费。

3集中控制部分：放置在网络中心的无线控制器实现对整个无线网络的
监控以及控制管理，加大网络管理人员对网络管理的便捷性。

同时保
证整个网络的统一规划以及智能性。

Ruckus无线的ZoneDirector
1000/3000 系列是企业级智能无线局域网系统，它在一个很低的总体
拥有成本上，提供了一个安全、可靠，同时又易于扩展的无线局域网
解决方案。

通过一个中央点，最多可以管理512台ZoneFlex802.11g
以及 80211n智能无线AP。

每个接入无线网络的用户在经过认证后，按照每个人的权限访问网络。

无线网络组网拓扑图示意如下：
3.5无线用户业务流程说明
无线用户通过笔记本内置的无线网卡USB无线网卡与覆盖的无线AP相关联，关联后在用户通过HTTP或HTTPS访问任何网站时，无线控制器自动弹出运营商制定的认证页面，之后进行如下的流程。

1)用户登录过程
用户登录，输入账号和密码，账号和密码加密传送到计费服务器。

2)查询用户过程
向后台数据库查询用户资料。

3)确认用户过程
计费服务器向后台查询用户的资料和授权设置，确认用户的身份。

如果身份合法，允许用户使用；否则登录失败，无法使用服务。

4)用户授权过程
根据用户的授权设置，对使用的功能进行授权，包括时间授权、功能授权、带宽授权、访问限制授权、过滤授权和信用授权，按照该用户的收费费率进行计费。

5)监控用户过程
实时监控用户的使用情况，并根据每个用户的授权进行判断是否接受或拒绝用户所要求的服务，并将用户使用情况送到后台数据库进行纪录。

6)保存用户访问纪录过程
将用户的使用过程中产生的纪录文件送到后台数据库保存。

7)终止授权过程
用户的使用权限超过预先设定的阀值（如累计时间、流量、信用等参数）后，将给用户警告，并且终止对用户授权，强制结束服务。

8)用户注销过程
用户要去退出服务，注销用户的授权。

9) 保存用户连接纪录过程
将用户连接纪录包括登录时间、结束时间、流量、服务内容纪录和产生费用等资料纪录在数据库内。

3.6无线网络系统的可靠性设计
Ruckus无线公司最为创新的技术是称作BeamFlex的动态智能天线技术，该技术可以有效应对无线干扰的问题，扩展无线信号的覆盖范围，解决高密度部署应用的难题，自适应复杂多变的恶劣无线环境。

利用专利的BeamFlex自适应智能天线技术，ZoneFlex AP自动适应不断变化的无线环境，引导Wi-Fi无线信号由最佳的天线波束模式收发，提高无线性能，扩展无线信号覆盖范围，支持多媒体应用。

12根智能天线阵列 19根智能天线阵列
智能天线阵列系统由12或19根高增益的天线元组成。

BeamFlex智能天线控制软件实时地控制每个天线元的打开与关闭，动态地选择天线的波束模式。

12或19根高增益的天线元可以有超过4000种的天线组合方式，较之传统的MIMO 设备，天线的多样性提高了至少一个数量级，可以从容实时应对无线客户端的射频无线环境变化，确保无线客户端稳定和可靠的无线连接。

Ruckus的AP总是将能量集中到用户所在的方向，所以一般情况下，可以提供比传统AP多两倍的覆盖范围，也就意味着，覆盖相同的范围，Ruckus只需要更少的AP就可以提供更高的速率。

下面是第三方独立测试厂商Jones Petrick and Associates给出测试报告的重要部分。

Jones-Petrick and Associates (JPA)最近在一个实际的办公室环境对Ruckus公司最新的企业级无线局域网控制器和AP进行了技术评估测试。

测试结果揭示，充分关注无线网络安全和管理，缺乏射频优化的无线局域网无法在各个位置提供持续稳定的无线性能。

相反实现了复杂射频优化的无线系统则在各个测试场景都显示了明显更好的无线性能。

射频优化的无线局域网系统能够实时自适应无线环境的变化，如无线干扰，能够提供稳定可靠的无线覆盖和持续稳定的无线性能。

测试结果集萃
Ruckus无线公司的ZoneFlex系统在最远的测试点和环境条件最富挑战性的地点总是显示更高的TCP 吞吐量
∙在环境条件最富挑战性的地点， Ruckus无线公司服务20个无线客户端，提供高达15.66Mbps的TCP吞吐量，结果是与之最接近的竞争对手性能的
2 (参见下图Chart 3)
∙单个802.11g无线客户端测试，Ruckus无线公司的ZoneFlex无线系统无论是加或者不加无线干扰，在所有参测厂商中TCP下行吞吐量性能最高∙单个802.11g无线客户端测试，如果加上无线干扰，Ruckus无线公司的ZoneFlex无线系统显示的性能是竞争对手性能平均值的2.5倍∙Wi-Fi语音测试，Ruckus无线公司的ZoneFlex无线系统的性能在各个测试场景均优于竞争对手，显示了最高的MOS值(4.33)和R-Value值(90.47) (参见下图Chart 5)
下面的图显示了Ruckus无线系统对比业内顶级AP在数据和语音应用上所显示的性能优势：
3.7无线网络系统的抗干扰性设计
Ruckus的AP使用智能天线阵列进行无线覆盖，而不是传统的全向天线，因此智能天线可以将无线能量集中到某一个方向上，同时在Ruckus AP的软件系统可以在任意时间根据实际环境为数据包确定最好的天线方向。

当在无线传输的路径出现无线干扰时，ZoneFlex AP会实时动态地改变天线阵列的配置，改变天线的极化方式和天线的波束方向，引导无线信号避绕开无线干扰，确保无线用户的性能不受影响。

ZoneFlex AP同样也会实时调整智能天线元的配置，抑制AP周围的环境噪声，极大地提高了AP接收信号的信噪比，使得AP可以自适应无线用户的移动以及射频环境的动态变化。

通过这种技术可以更好的应对目前学校中多个无线网络系统并存所造成的干扰现象。

对Ruckus与传统AP进行抗干扰测试结果对比如下：
∙测试时间3分钟
o第1分钟: 微波炉关
o第2分钟: 微波炉开
o第3分钟: 微波炉关
∙分别用Ruckus无线公司的ZoneFlex 802.11g AP和其它常规802.11g AP 做相同的测试
BeamFlex智能天线技术通过改变智能天线的波束模式来避开微波炉产生的大部分无线干扰，确保无线性能的稳定可靠。

一般来讲，除非无线干扰源太靠近ZoneFlex AP，无线干扰源影响了AP的所有智能天线元，否则BeamFlex智能天线技术就可以自动引导无线信号规避无线干扰，选择最佳的路径来维持在恶劣无线环境下相对稳定可靠的无线性能。

3．8带宽控制与服务质量保证QOS设计
WiFi最初的设计是用于数据应用（尽最大努力传送）。

所有802.11用户都使用同一频道，先到先服务。

当某个需要发送数据的用户发现信道是忙碌的，它必须避免相撞等待一个随机时期。

这是被称为CSMA / CA （载波侦听/冲突避免）的技术。

在一个不繁忙的Wi - Fi网络，一个用户可以轻松地拥有整个频道。

由于负荷增加，所有用户都需要遭受同样的等待更长的时间才能传送的情况。

这种设计适用于多数数据应用，但创造一个适合于对时延和抖动敏感的多媒体业务的网络则需要一个完全不同的方法。

SIP ， H.323协议VoIP协议不同，语音、视频对带宽的要求不同，但对性能的要求要求是一致的。

具体来说，在传送实时同步的业务流时，必须尽量减少抖动，延迟和数据包的丢失。

数据包到达时间的标号产生抖动，表现为声音和图象的不连贯。

延迟或丢失的音频或视频数据包可以通过缓冲进行平滑。

但VoIP数据包延迟，可使电话无法拨通和使用。

Ruckus Wirelss专利的SmartCast技术，包括创新的组播流量处理技术、智能QoS和基于“识别应用”的流量分类能力。

这些技术可确保无线数据传输能够实现最高的可靠性。

SmartCast能够从所有流量中自动区分和管理语音、视频流以及数据和背景管理数据流，还能够提供从宽带网关到用户多媒体终端的强大稳定无线传输。

当SmartCast检测出用户为多媒体终端时，就会将相关的语音或视频，包括组播视频包使用优化的数据传输速率和信号传输路径传递到接收端。

这样即可为语音和视频包的可靠传输保证最佳的性能。

为多媒体优化的流量管理算法，能够确保语音和多个广播级质量视频流性能，同时还能确保针对数据应用足够的带宽。

SmartCast可智能地根据不同应用的流量特性、UDP/TCP端口和其他应用属性对所有流量分类，并且根据分类的优先级和特点管理每一种流量类型（视频、语音和数据）。

Ruckus 无线系统还具有无线用户带宽控制功能，根据网络功能规划的不同，在Ruckus无线网络系统中，限制无线用户带宽功能有两种实现方式：1，无线AP在无线链路侧并不限制用户的传输速率，而是根据语音，视频，数据等不同转发队列进行尽力传送，当用户需要访问Internet时，
在运营商的网关设备上根据用户进行无线认证时提交的身份验证信
息进行带宽控制。

此时无线用户在于校园内部的无线用户之间通信传
输速率并不会受到限制，而当无线用户访问internet时，其传输速
率则会受到严格的控制。

2，无线AP在无线链路侧对无线用户进行带宽限制，根据无线用户选择接入的不同无线服务以及用户认证时提交的认证信息，无线AP可以
限制用户可以访问的网络资源以及在访问这些资源时可以使用的最
大上下行带宽。

3．9 无线标准802.11n的选择
对于密集的室内覆盖，我们建议选择支持802.11b/g/n的产品完成覆盖，这样做的好处主要有
802.11n是一个美国电气电子工程师协会（IEEE）无线标准，和较老的802.11标准相比，在吞吐量和传输距离上有了显著的提升。

802.11n开发了很多高级技术和新技术，如空间复用、频道复合以及帧集成等，在物理层面上，其理论数据传输率最高可达IEEE 802.11a/g系统最大速度54Mbps的11倍。

使用802.11n的无线AP进行覆盖，可以提供更多的用户容量，同时提供更高的传输速率。

3．10 无线覆盖设计
所有AP考虑采用支持IEEE 802.11a/b/g/n 的室外AP进行无线覆盖。

室外AP部署在各个建筑的楼顶，各楼内部采用PoE供电模块或POE交换机为AP提供接入和远程供电，处于不同楼顶的室外AP根据物理位置通过Mesh链路进行自组网无线连接或通过点对点桥接设备进行骨干连接。

无线控制器放置在网络中心进行集中控制。

根据无线网络通信的原理，边缘场强应该由AP及客户端的接受灵敏度决定，按照市面上较为流行的无线网卡计算，设计的边缘场强值应该：≥-80dBm。

进行无线覆盖的AP建议选择802.11n 的AP，单个802.11n的AP的传输速率为300Mbps,实际物理传输速率可以达到200Mbps,按照每用户使用2Mbps带宽计算，可以支持100个并发用户。

3．11 无线覆盖用户接入容量设计
由于无线网络采用时分的方式共享网络带宽，因此，每个AP所能接纳的用户容量与每用户的设计带宽相关，按照每个802.11n AP的实际物理吞吐量为150Mbps计算，当设计每用户的接入速率为1Mbps时，每个AP可以接纳150个并发用户，同时考虑到并非所有用户都会在同一时间使用无线网络，按照1:2的集线比计算，每个AP可以接入的容量为：150X2=300个用户。

因此系统的接入容量=300X AP的数量，在需要进行进行容量扩充时，只需要简单的扩充AP数量即可。

按照每个802.11g AP的实际物理吞吐量为20Mbps计算，当设计每用户的接入速率为1Mbps时，每个AP可以接纳20个并发用户，同时考虑到并非所有用户都会在同一时间使用无线网络，按照1:2的集线比计算，每个AP可以接入的容量为：20X2=40个用户。

因此系统的接入容量=40X AP的数量，在需要进行进行容量扩充时，只需要简单的扩充AP数量即可。

3．12 无线网络系统扩展能力设计
无线控制器的最大容量为512个AP，初期前只配置到满足学校覆盖需求的AP数量的管理许可，当用户数量增加时，只需在适合位置增加AP，而无线控制器只需要增加软件许可证，便可以扩展到最大512个AP的无线网络。

当所需AP 数量超过512时，也可以简单的通过增加控制器，无线控制器之间采用网络级联的方式进行简单扩充，可以完全满足学校的扩展需求。

四校园无线覆盖规划
依照现场勘测结果以及对校园宿舍结构的了解，对钦州英华国际职业学院规划如下：。