場館無線網(wǎng)絡覆蓋設計研究論文
摘要:對某場館的無線網(wǎng)絡覆蓋進行規(guī)劃和設計。通過對場館不同功能區(qū)域進行劃分,設計出針對該場館的一套完整的網(wǎng)絡覆蓋方案。在需要進行無線網(wǎng)絡覆蓋的不同區(qū)域,選取特定型號AP進行針對性覆蓋,并采用FitAP模式對網(wǎng)絡進行動態(tài)調整。同時,通過AC對AP進行統(tǒng)一管理,很好地滿足場館運營中對無線網(wǎng)絡的覆蓋要求,也降低了成本。
關鍵詞:無線網(wǎng)絡;AC;FitAP;場館
隨著移動通訊的普及和快速發(fā)展,一些人員密集區(qū)域對無線網(wǎng)絡的需求也越來越高。通常情況下,場館觀眾坐席有人員多、流動性大的特點,傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡接口在數(shù)量和物理位置上都制約了信息交流的時效性和靈活性,已經(jīng)無法滿足人們工作生活的需要[1]。無線網(wǎng)絡能夠有效解決以上的問題,且相對于傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡,施工更簡單、覆蓋范圍更大、組網(wǎng)更靈活,設備成本和施工成本更低。因此,場館無線網(wǎng)絡覆蓋已經(jīng)成為建設規(guī)劃的必備需求之一。
1整體設計方案
本方案根據(jù)某場館進行個性化設計,提供了一套完整的無線覆蓋方案,滿足場館運營過程中各個不同區(qū)域對無線網(wǎng)絡的需求。該場館按設計主要有以下幾層。其中,地下一層B1F為功能區(qū)域,包括場地維護設備區(qū)域,媒體中心,運動員準備區(qū),會議室以及設備機房等。地面一層1F包括運動員更衣區(qū)域,餐廚區(qū),賽事轉播區(qū)及空調機房。地面二層2F包括VIP廳以及洗手間。地面三層3F為甲等包廂,設備控制間等。地上建筑部分每層還包括觀眾坐席。網(wǎng)絡架構大體可以分為兩類,一種是以交換機為轉發(fā)中心,另一種是以服務器為轉發(fā)中心。在網(wǎng)絡中引入無線技術的設計,可以看作以交換機為轉發(fā)中心的設計類別[2]。本方案采用該架構并結合AC對AP進行統(tǒng)一控制,整體網(wǎng)絡拓撲架構如下圖所示:整個網(wǎng)絡主要包括認證服務器,AC控制器,核心交換機,匯聚及POE交換機以及AP接入點設備,無線終端(包括手機,平板及電腦等)。終端通過WIFI連接到網(wǎng)絡后,AP會先將終端的認證數(shù)據(jù)包發(fā)送至AC控制器,AC控制器將數(shù)據(jù)包轉發(fā)給認證服務器進行認證。AAA服務器的認證方式可以通過賬號密碼、微信授權、短信認證、MAC捆綁等方式進行。認證通過后,AC控制器獲得確認信息,無線終端上線,數(shù)據(jù)包交由網(wǎng)關進行轉發(fā),通過核心交換機和出口防火墻到達運營商網(wǎng)絡,為用戶提供網(wǎng)絡接入服務。圖1數(shù)據(jù)網(wǎng)絡拓撲圖
2網(wǎng)絡設備選取
2.1交換機
網(wǎng)絡中采用的交換機主要有20口POE交換機,24/48口接入交換機,匯聚交換機及核心交換機。在網(wǎng)絡中采用同一系列交換機作為轉發(fā)設備,避免了縱向擴展所帶來的高成本,也保證了網(wǎng)絡的可靠性。網(wǎng)絡的層及結構采用Fat-Tree型分層結構,主要分為核心層、匯聚層和接入層。核心層采用雙機冗余的CSS架構,降低了因單點故障造成全部網(wǎng)絡癱瘓的隱患。其主干線路采用萬兆率的同時,也使信號傳輸?shù)难舆t降到最低。核心交換機及匯聚交換機具備將多臺物理設備虛擬化為一臺邏輯設備,以實現(xiàn)負載均衡及鏈路聚合等功能。核心交換機也支持一臺物理交換機虛擬化成多臺邏輯交換機,每臺邏輯交換機具有獨立的軟硬件資源,運行互不影響,從而便于對各區(qū)域的靈活組網(wǎng)。接入層設備提供大量的接入端口來滿足無線覆蓋。本網(wǎng)絡中AP設備的接入使用POE交換機,可以支持基于端口/MAC/協(xié)議等豐富的VLAN特性,通過VLAN等手段對不同的業(yè)務進行業(yè)務。同時,該POE交換機支持支持802.1X、portal等多種安全認證方式,可以很好的滿足客戶對于接入安全的要求;同時支持IPv6的ACL、QoS、組播和網(wǎng)管,實現(xiàn)IPv4到IPv6的平滑升級,并可以實現(xiàn)基于硬件的IPv4和IPv6的全線速轉發(fā)。供電方面,該交換機同樣支持PoE+功能,可為無線AP進行供電。
2.2AC控制器
無線控制器(AC,AccessController)使用ZXV10W908-A1000,它是專為運營商無線寬帶業(yè)務所設計的電信級無線控制器,集用戶控制管理、安全機制、移動管理、射頻管理、超強QoS和高速數(shù)據(jù)處理等功能于一身,具有大容量、高可靠性、業(yè)務類型豐富的特點。配合相應型號的電信級AP進行組網(wǎng),可以方便的部署于任何現(xiàn)有的二層或三層網(wǎng)絡。在該場館網(wǎng)絡覆蓋設計中,AC可以根據(jù)需要部署在接入層、匯聚層和城域網(wǎng)中,AP和AC之間通過標準CAPWAP隧道進行互通,無需針對現(xiàn)有網(wǎng)絡重新配置[3]。下圖所示為ZXV10W908-A1000型AC的正面及背面接口圖示。
2.3AP接入點
本次項目AP采用ZXWLW821U室內AP,ZXWLW822Ui室內高密型AP以及ZXWLW615U室外型AP。三種AP的基本參數(shù)如下表所示,根據(jù)不同的場景,選擇不同型號的AP進行覆蓋,并基于統(tǒng)一CSP軟件平臺,能夠輕松地在瘦AP和胖AP工作模式間切換,并能提供一個穩(wěn)定可靠、可管理的運營級WLAN網(wǎng)絡,在提供更高無線接入速率的同事,覆蓋更大的范圍,并且降低成本。
3AP組網(wǎng)設計
根據(jù)場館設計方案和網(wǎng)絡覆蓋方案來看,本項目涉及AP數(shù)量較多,如果對每個AP逐一進行配置,很容易因為誤配置增加大量的管理和維護成本。因此,傳統(tǒng)的無線組網(wǎng)方式和網(wǎng)絡管理模式已經(jīng)很難適應現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡規(guī)模[4],綜合考慮后該場館選用FitAP模式,通過無線控制器對AP進行統(tǒng)一管理。在這種無線網(wǎng)絡管理模式中,AC主要負責無線網(wǎng)絡的接入控制,流量統(tǒng)計,并對所有AP進行配置和監(jiān)控。網(wǎng)絡中AP只負責無線信號收發(fā),接收到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)隧道和加密協(xié)議透傳到AC,由AC對數(shù)據(jù)流進行加密和用戶的驗證接入。
3.1AP組網(wǎng)優(yōu)勢
AC+FITAP組網(wǎng)最大的優(yōu)點在于AP本身零配置,不需要逐一對其本身進行任何參數(shù)配置的操作。AP上電后會通過DHCP方式獲取IP地址,自動搜尋可關聯(lián)的AC,在和AC建立CAPWAP隧道之后自動從AC下載軟件版本和配置文件。同時,AC會自動調節(jié)AP的工作信道及發(fā)射功率,其內置的RF掃描探測熱點地區(qū)RouteAP,可以及時排除其它AP存在的干擾,保障AP的穩(wěn)定運行。采用FITAP組網(wǎng)方案可以智能射頻管理,當某一個AP出現(xiàn)故障時,周圍的其他AP會自動調整功率,對該部分區(qū)域進行重新的信號覆蓋,保證信號的良好覆蓋。而當有非法AP進入無線網(wǎng)絡造成信號干擾時,智能射頻管理系統(tǒng)可以定位出該AP的位置,以便及時加以排除。在網(wǎng)絡管理方面,網(wǎng)管可以只通過管理無線控制器設備就可以達到控制AP的效果,極大地減少了無線網(wǎng)絡后期維護和管理的工作量[5]。
3.2現(xiàn)場布置原則
場館設計中,不同區(qū)域承載的功能不同,對網(wǎng)絡設備的覆蓋要求也不同。場館人員聚集區(qū)主要有觀眾坐席,VIP包廂,運動員準備區(qū)(包括更衣室,理療室等),媒體中心(媒體簽到,休息,發(fā)布會等區(qū)域),控制中心(包括網(wǎng)絡,空調,監(jiān)控,電力等),后勤區(qū)域(盥洗區(qū)域,設備維護區(qū)等)。不同區(qū)域需要根據(jù)實際人員數(shù)量選擇不同類型的'AP進行覆蓋。其中,觀眾坐席區(qū)域一般是階梯座位,自下而上直到場館最高處,是場館人員最密集的區(qū)域,相較于其他區(qū)域來說人員更密集,使用無線上網(wǎng)更為集中,觀看比賽的過程中也會有大量的數(shù)據(jù)交換需求。因此,在該區(qū)域選用室外型AP進行覆蓋,如圖中A,B,C區(qū)域。室外型AP功率更大,覆蓋范圍更廣,配合相應的天線進行定向覆蓋,在減少干擾的同時也可以滿足更多用戶的并發(fā)需求。媒體中心主要承載著媒體渠道信息發(fā)布,該區(qū)域人流量較大,功能需求也使得該區(qū)域人員使用終端進行的信息交互更為頻繁,對網(wǎng)絡覆蓋的質量要求更高;包廂則主要為重要客戶提供相對私密的場所,在該區(qū)域也需要較高質量的網(wǎng)絡進行覆蓋。因此,D,E區(qū)域采取室內高密型AP進行覆蓋,滿足無線網(wǎng)絡流量和質量的雙重需求。在其他區(qū)域,如場館控制中心,運動員準備區(qū)和后勤區(qū)域中,用戶相對較少,對無線網(wǎng)絡的需求并沒有其他區(qū)域強,使用普通室內型AP進行覆蓋即能滿足用戶的上網(wǎng)需求,圖中F,G區(qū)域,即地下車庫,盥洗,餐廚區(qū)等,也使用該型號AP進行覆蓋,即可滿足用戶的上網(wǎng)需求。
3.3AP布放匯總
根據(jù)4.2節(jié)現(xiàn)場布置原則對各個區(qū)域的人員流動性進行測算,在滿足覆蓋要求的情況下,分別用OutdoorType,High-densityType和CommonType表示室外放裝型AP,室內高密型AP和室內普通AP,下表是對三種AP的布放進行匯總后得出,分別用字母“O”“H”“C”表示。
4結語
對于場館高密度Wi-Fi覆蓋設計,在網(wǎng)絡覆蓋規(guī)劃時,我們就要綜合經(jīng)濟性,方便性,安全性,信號之間的干擾考慮后,選擇一個合適的地點作為安裝位置[6]。根據(jù)場館的設計圖紙,分區(qū)域劃分不同的應用場景,精準把握覆蓋、干擾和容量的平衡[7],盡量減少成本和資源的浪費。在上面的原則下,通過使用AC+FITAP模式對網(wǎng)絡進行設計,通過交換機進行數(shù)據(jù)的匯聚,轉發(fā),通過AAA服務器進行認證識別,不僅能夠滿足無線網(wǎng)絡用戶的上網(wǎng)需求,還可以解決有線網(wǎng)絡接入端口不足的問題,提升了用戶的滿意度,并為建設現(xiàn)代化場館奠定了一定基礎。
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