无线宽带校园解决方案

无线宽带校园解决方案
目录
1前言 (3)
1.1 项目背景 (3)
1.2 项目环境 (3)
1.3 业务需求 (4)
2无线MESH技术介绍 (4)
3方案设计 (6)
3.1 总体方案 (6)
3.2 无线方案设计 (7)
3.2.1 链路预算 (7)
回传链路预算 (7)
接入链路预算 (8)
3.2.2 无线带宽预算 (10)
3.2.3 覆盖规划 (11)
3.2.4 回传规划 (12)
4主设备技术规格 (14)
4.1 室外型系列化AP技术规格 (14)
4.2 B系列室外型大功率无线MESH路由器技术规格 (15)
4.3 网络管理平台GM200-256技术规格 (17)
5设备清单 (19)
1 前言
1.1 项目背景
随着通信以及信息技术的发展，互联网在人们的生活和工作中扮演了越来越重要的作用。

传统的宽带校园采用的是有线方式的接入方案，无法满足人们随时随地上网的需求。

本文介绍了**x 公司针对**大学的无线宽带设计方案，可以很好的解决这一问题。

1.2 项目环境
**大学学生宿舍楼需要覆盖的共有14栋，分别是1舍、2舍、3舍、4舍、5舍、6舍、7舍、8舍、9舍、10舍、11舍、12舍、13舍、20舍。

中间兰色建筑为食堂，该处提供有线落地点。

具体分布情况如下图所示：
5舍4舍
1舍
2舍3舍20舍6舍
7舍8舍9舍10舍
13舍
11舍12舍
图1.1**大学宿舍区平面示意图
1.3 业务需求
**大学学生宿舍无线宽带需求如下： ◆ 为每个学生提供512kbps 的业务带宽 ◆ 针对用户提供集中认证和流量控制 ◆ 保证宿舍楼有良好的无线信号覆盖
2 无线MESH 技术介绍
无线MESH 是一种节点可任意移动、拓扑结构高度动态变化、没有预设基础网络的无线网络技术。

MESH 严格讲只是一种网络组织结构，可以基于多种无线技术，甚至包括3G 无线技术，但目前业界主要指基于WiFi 的MESH 产品，它可扩展无线局域网形成无线城域网。

多跳功能。

如下图，假设只有相邻节点间可达。

在传统网络中，将只能在相邻节点间通讯，但在无线网状网中，节点A 可以通过节点B 和C 的跳接功能与节点D 通讯。

借助多跳功能，MESH 可以把WiFi 的单点覆盖扩充到区域覆盖，大大提高其应用围。

目前，业界高性能产品一般能实现5～9跳。

MESH 的跳接功能在MAC 层实现，无需上层应用层参加，性能优越。

图2.1 多跳示意图
网状拓扑结构。

如下图。

传统的无线网络结构如图b ，属于树状结构，有父子关系，每个节点只与它直接有父子关系的节点联系，父节点故障将导致其所有子节点无常工作。

MESH 拓扑结构如图a ，没有父子关系，只要在无线发射功率可及围之的节点都可以直接通讯，一个节点故障只会影响到与它相关的无线链路，其它链路可照常通讯。

这种网络的一个显著特点就是可靠性高。

但其最大挑战来自过于复杂的网络结构导致路由协议非常复杂，特别是在无线环境中，节点具有移动性，而且无线环境瞬息万变，节点发射功率也经常调整，导致网络拓扑结构变化非常频繁，路由协议必须能管理这种快速变化，使任一时刻任意两点间通讯都能找到最佳路径。

图a 图b
图2.2 两种无线网络拓扑结构
自组织能力。

无线网状网不依赖中心站的集中控制，只要节点间可达，就可以构成网络，无需事先规划，无需外部参与，各节点自己可以自行组织形成网络，而且可以随着环境变化而自适应调整。

自修复。

当一个网络中的一个节点故障时，一方面其它节点会自动调整路由，不会让后续数据走已发生故障的无线链路，另一方面，相邻节点会自适应加大发射功率提高覆盖围，完成无线网络的自修复功能。

以图2.2中图a 为例，如F 节点发生故障，则网络自修复后会形成如下拓扑结构：
图2.3 自修复后的拓扑结构
自平衡。

在无线网状网中，由于一个节点与多个相邻节点存在无线链路连接，导致任意两个节点间通讯的可达路径众多，如图2.2图a 中节点E 和节点B 之间，两跳以的路径就包括：E —A —B 、E —F —B 、E —D —C —B 、E —D —F —B 、E —F —A —B 、E —F —C —B 、E —A —F —B 七条。

为了使整个网络的通讯带宽容量最大，每个节点具有自平衡的能力，能根据数据目的地和各前向路由中拥塞情况选择最佳路径发送。

分布式控制。

为实现节点间相互通讯，无线网状网需要众多控制功能，如认证、无线资源安排、路由发现等，这些工作在传统网络中都是通过中心控制节点完成的，但在无线网状网中没有中心控制节点，
这些工作必须由各节点或节点间
A
C
E
C D
E
A
B
C
E
自行完成，设计的控制流程与传统无线网络存在很大区别。

如下图所示：图b 为传统网络，节点A 和节点E 认证工作都与中心节点F 直接交互；但在图a 网状网网络中，节点A 认证与其相邻节点进行，如图中的B ，节点E 认证也与其相邻节点进行，如图中的B 和D ，而B 和D 对A 和E 的认证信息必须事先从节点F 获得。

图2.4 两种控制流程
3 方案设计
3.1 总体方案
无线宽带校园包括两个子系统，运维网子系统和无线网络子系统。

无线网络子系统采用Mesh + Wifi 技术承载用户数据，运维子系统实现对用户的收费，带宽管理，权限设置，网络监控等运营需求。

整体网络构建的逻辑关系如图3.1所示：
图a 图b
图3.1 系统组成
由于我司的产品提供的是层二的解决方案，对于上层的叠加应用而言是透明不可见的。

因此，可以快速的叠加上层的各种应用。

3.2无线方案设计
无线方案设计主要包括链路预算、频率规划以及无线MESH网络设计等几个部分。

3.2.1链路预算
无线宽带校园方案中，要对无线MESH网络的回传链路和接入链路进行预算。

链路预算根据接收灵敏度、人体损耗、衰落冗余、干扰冗余等参数得到接收点处所需要的接收功率，再根据发射源的实际发射功率，计算出在空中所允许
的路径损耗，结合合适的传播模型，计算出平均覆盖距离，从而指导工程师选择合适的站址和合适的天线。

回传链路预算
就电波空间传播损耗来说，有近似的路径传播损耗。

对于5.8G频点，公式近似为自由空间衰L(dB) = 52 + 10 * n *Log D（m）
其中，D为传播路径，n为衰减因子。

针对不同的无线环境，衰减因子n的取值有所不同。

在自由空间中，路径衰减与距离的平方成正比，即衰减因子为2。

在具体环境中，n需要实际测量，参考其他类似场景的实测数据，我们可取n为2.2。

实际部署中，两端的Mesh设备都选择AND-0258-150（15dBi）定向天线，计算可得，在54M传输速率下，覆盖距离可达 316米。

完全可以满足需求。

在较低的传输速率下，可以获得更好的覆盖距离。

接入链路预算下行：
上行：
选择余量较小的上行来计算，允许的最大链路损耗为72dB。

实际部署中，我们选择了16dBi的定向天线，这样最大允许的链路损耗为88dB。

根据回传类似的计算，2.4G覆盖在保证54Mbps数据率的最大覆盖距离为63米左右。

对宿舍楼进行室覆盖时，需要穿透玻璃，损失约3dB, 反射约2dB,这样覆盖距离缩短至40米，考虑到窗口距室的距离，所有安装支架距离被覆盖建筑的距离应小于25米。

3.2.2无线带宽预算
按照为每个学生提供512kbps的业务带宽原则，覆盖区域无线带宽预算如下：
3.2.3覆盖规划
根据宿舍楼层高度、宽带及所需带宽估算情况，无线覆盖规划如下：
◆采用室外型系列化AP产品，利用无线信号从室外向室穿透的方式来进
行无线覆盖。

◆如下方的规划示意图所示：每个箭头表示一个AP模块，不同颜色表示
不同的工作频点，正方形表示室外型系列化AP产品，三角形表示AP模
块和MESH回传模块合一的室外型产品。

故无线覆盖共需GA100e(室外型
单模块AP)5台，GA200e(室外型双模块AP)16台，GA300e(室外型三模
块AP)3台，GA400e(室外型四模块AP)3台，B2011e-T(室外型一AP模
块+一大功率回传模块)2台，B3012e-T(室外型二AP模块+一大功率回传模块)8台。

楼层较低的1舍、2舍、3舍和7舍，分别在楼两侧对面的楼顶上安装AP，2.4G 16dBi的定向天线固定与楼顶打向对应的宿舍区域；其他楼层较高的楼，同一垂直面上采用两个覆盖天线（即双AP，每个AP约覆盖3层），一个天线安装于楼顶，另一个天线通过馈线拉至3楼高度，打向对面的宿舍楼进行覆盖。

覆盖天线型号采用2.4G 90度16dBi板状定向天线，需加装避雷器。

图3.2 2.4G覆盖规划示意图
3.2.4回传规划
除进行无线覆盖外，需将覆盖流量汇总，回传到提供有线落地点的食堂处。

故需规划一无线回传网络：
采用室外型系列无线MESH路由器，利用其多跳特性构建无线MESH回传网络。

◆大部分回传设备安装于建筑物楼顶，采用室外型大功率无线MESH路由
器B2020e-T，各AP通过网线直接接入到该楼楼顶的回传设备，如下图中的红色四方形；边缘部分安装条件不具备的，需立杆安装（与AP共点，采用B2011e-T或B3012e-T），如下图黄色和绿色三角形标识；中间食堂楼顶共设5台落地设备B4040e-T，落地点直接接入有线网络，见下图兰色四方形标识。

◆各回传模块组成一个多跳的网状回传网络，使用的是德国的5.8g频段，
可以采用100－165信道，建议信道间错开3个信道做同一区域的回传。

回传天线型号采用5.8G 15dBi板状定向天线，需加装避雷器。

图3.3 5.8G回传规划示意图
4主设备技术规格
4.1室外型系列化AP技术规格
室外型多模块AP
GA×00e产品技术规格
规格项规格子项规格描述
无线工作频段 2.412～2.472GHz ；5.745～5.825GHz
调制方式802.11a/g：OFDM(64 QAM, 16 QAM, QPSK,BPSK)；
802.11b：DSSS(DBPSK, DQPSK, CCK)
覆盖围250m
最大带宽（向上
层提供的净带
宽）
每AP模块27Mbps，最多可提供4个AP模块
最大发射功率26dBm（for 2.4GHz）；20dBm（for 5.8GHz）
接收灵敏度-94dBm6Mbps，-93dBm9Mbps， -91dBm12Mbps，
-90dBm18Mbps， -86dBm24Mbps，-83dBm36Mbps，
-77dBm48Mbps，-74dBm54Mbps
数据信道动态调整
硬件功耗16W
尺寸长×宽×深：
350×280×145mm
4.2B系列室外型大功率无线MESH路由器技术规格
B系列室外型大功率无线MESH路由器产品主要技术规格参数见下表。

4.3网络管理平台GM200-256技术规格
4.3 网络管理平台GM200-256采用独立服务器，统一网管的方式管理整个无线校园网络，主要实现的功能有：
a)拓扑管理
通过图形化的方式，呈现网络的物理和逻辑拓扑结构，动态显示网络和设备的告警、事件、设备和资源状态，并通过简单的界面操作，获取网络中各设备的配置、状态、告警、事件、性能统计等信息。

b)配置管理
网管系统能够全面动态地管理全网中所有网元设备的配置数据，以图形、文字等形式显示配置相关的各类信息，并且能够提供查询、编辑、导出这些数据的功能。

配置管理提供对网络中设备的自动发现和自动配置，最大程度简化新增设备上线的配置管理操作维护。

配置管理提供对网络设备的配置数据的存储、下载、上载、核查、备份、导出、等操作。

另外，配置管理提供批量添加、删除设备和批量修改设备配置功能，并能以指定的时间点，实现新增和修改的设备配置数据的同时生效，以保障网络的正常工作。

c)状态管理
网管系统能实时的检测网络中各设备和链路的状态，并通过拓扑视图和图表方式呈现整体和具体的状态信息。

网管系统还能对某些状态进行动态设置，实现设备或资源的动态控制、闭塞、重启等功能。

d)告警管理
网管系统能对设备上报的故障进行动态监控，并以拓扑和图表视图呈现整体和具体的告警信息，告警上报时能以告警音、告警色在客户端界面以直观和醒目的方式呈现，并可以以短信和EMail 的方式自动通知相关人员。

告警管理还提供了对历史告警信息的诊断和处理的知识综合，在发生告警时，方便设备和网络维护人员参考。

设备在发生故障时，能立即发出告警给网管系统，在告警恢复后，自动发出告警恢复给网管系统。

设备在与网管系统无法通讯的情况下，能本地记录未发出的告警，并在通讯正常后重新发出这些告警。

e)事件管理
网管系统能对设备上报的重要操作、流程和业务失败等事件进行动态监控，并以图表方式呈现具体的容。

f)日志管理
网管系统能对设备上报的重要操作、流程和业务失败等事件进行动态监控，并以图表方式呈现具体的容。

g)软件管理
网管系统能以简单的界面操作实现对单个或多个网络设备的软件进行在线升级。

为了不对其它网络设备产生业务影响，能设置软件升级后同时生效的时间点，保证升级后的设备能协同工作。

在软件升级生效前任何时候，网管系统都能重新修改升级的生效时间，或者取消本次升级。

软件升级后，设备的配置数据能根据升级前的数据自动生成，不需要重新配置。

5设备清单
1)以上所列设备清单只是初步规划结果，具体应根据现场勘测后进行调整。

2)本清单不包括用户管理系统和计费系统相关设备。