場館無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋設(shè)計(jì)研究論文
摘要：對某場館的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)。通過對場館不同功能區(qū)域進(jìn)行劃分，設(shè)計(jì)出針對該場館的一套完整的網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案。在需要進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的不同區(qū)域，選取特定型號AP進(jìn)行針對性覆蓋，并采用FitAP模式對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。同時(shí)，通過AC對AP進(jìn)行統(tǒng)一管理，很好地滿足場館運(yùn)營中對無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋要求，也降低了成本。
關(guān)鍵詞：無線網(wǎng)絡(luò)；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?qū)o線網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)，傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)接口在數(shù)量和物理位置上都制約了信息交流的時(shí)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(luò)能夠有效解決以上的問題，且相對于傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)，施工更簡單、覆蓋范圍更大、組網(wǎng)更靈活，設(shè)備成本和施工成本更低。因此，場館無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋已經(jīng)成為建設(shè)規(guī)劃的必備需求之一。
1整體設(shè)計(jì)方案
本方案根據(jù)某場館進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)，提供了一套完整的無線覆蓋方案，滿足場館運(yùn)營過程中各個(gè)不同區(qū)域?qū)o線網(wǎng)絡(luò)的需求。該場館按設(shè)計(jì)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(hù)設(shè)備區(qū)域，媒體中心，運(yùn)動員準(zhǔn)備區(qū)，會議室以及設(shè)備機(jī)房等。地面一層1F包括運(yùn)動員更衣區(qū)域，餐廚區(qū)，賽事轉(zhuǎn)播區(qū)及空調(diào)機(jī)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(shè)備控制間等。地上建筑部分每層還包括觀眾坐席。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)大體可以分為兩類，一種是以交換機(jī)為轉(zhuǎn)發(fā)中心，另一種是以服務(wù)器為轉(zhuǎn)發(fā)中心。在網(wǎng)絡(luò)中引入無線技術(shù)的設(shè)計(jì)，可以看作以交換機(jī)為轉(zhuǎn)發(fā)中心的設(shè)計(jì)類別[2]。本方案采用該架構(gòu)并結(jié)合AC對AP進(jìn)行統(tǒng)一控制，整體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)如下圖所示：整個(gè)網(wǎng)絡(luò)主要包括認(rèn)證服務(wù)器，AC控制器，核心交換機(jī)，匯聚及POE交換機(jī)以及AP接入點(diǎn)設(shè)備，無線終端（包括手機(jī)，平板及電腦等）。終端通過WIFI連接到網(wǎng)絡(luò)后，AP會先將終端的認(rèn)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(zhuǎn)發(fā)給認(rèn)證服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證。AAA服務(wù)器的認(rèn)證方式可以通過賬號密碼、微信授權(quán)、短信認(rèn)證、MAC捆綁等方式進(jìn)行。認(rèn)證通過后，AC控制器獲得確認(rèn)信息，無線終端上線，數(shù)據(jù)包交由網(wǎng)關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，通過核心交換機(jī)和出口防火墻到達(dá)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。圖1數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
2網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選取
2.1交換機(jī)
網(wǎng)絡(luò)中采用的交換機(jī)主要有20口POE交換機(jī)，24/48口接入交換機(jī)，匯聚交換機(jī)及核心交換機(jī)。在網(wǎng)絡(luò)中采用同一系列交換機(jī)作為轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，避免了縱向擴(kuò)展所帶來的高成本，也保證了網(wǎng)絡(luò)的可靠性。網(wǎng)絡(luò)的層及結(jié)構(gòu)采用Fat-Tree型分層結(jié)構(gòu)，主要分為核心層、匯聚層和接入層。核心層采用雙機(jī)冗余的CSS架構(gòu)，降低了因單點(diǎn)故障造成全部網(wǎng)絡(luò)癱瘓的隱患。其主干線路采用萬兆率的同時(shí)，也使信號傳輸?shù)难舆t降到最低。核心交換機(jī)及匯聚交換機(jī)具備將多臺物理設(shè)備虛擬化為一臺邏輯設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡及鏈路聚合等功能。核心交換機(jī)也支持一臺物理交換機(jī)虛擬化成多臺邏輯交換機(jī)，每臺邏輯交換機(jī)具有獨(dú)立的軟硬件資源，運(yùn)行互不影響，從而便于對各區(qū)域的靈活組網(wǎng)。接入層設(shè)備提供大量的接入端口來滿足無線覆蓋。本網(wǎng)絡(luò)中AP設(shè)備的接入使用POE交換機(jī)，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(wù)進(jìn)行業(yè)務(wù)。同時(shí)，該P(yáng)OE交換機(jī)支持支持802.1X、portal等多種安全認(rèn)證方式，可以很好的滿足客戶對于接入安全的要求；同時(shí)支持IPv6的ACL、QoS、組播和網(wǎng)管，實(shí)現(xiàn)IPv4到IPv6的平滑升級，并可以實(shí)現(xiàn)基于硬件的IPv4和IPv6的全線速轉(zhuǎn)發(fā)。供電方面，該交換機(jī)同樣支持PoE+功能，可為無線AP進(jìn)行供電。
2.2AC控制器
無線控制器（AC，AccessController）使用ZXV10W908-A1000，它是專為運(yùn)營商無線寬帶業(yè)務(wù)所設(shè)計(jì)的電信級無線控制器，集用戶控制管理、安全機(jī)制、移動管理、射頻管理、超強(qiáng)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(wù)類型豐富的特點(diǎn)。配合相應(yīng)型號的電信級AP進(jìn)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(luò)。在該場館網(wǎng)絡(luò)覆蓋設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)CAPWAP隧道進(jìn)行互通，無需針對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)
本次項(xiàng)目AP采用ZXWLW821U室內(nèi)AP，ZXWLW822Ui室內(nèi)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(jìn)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(gè)穩(wěn)定可靠、可管理的運(yùn)營級WLAN網(wǎng)絡(luò)，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(shè)計(jì)
根據(jù)場館設(shè)計(jì)方案和網(wǎng)絡(luò)覆蓋方案來看，本項(xiàng)目涉及AP數(shù)量較多，如果對每個(gè)AP逐一進(jìn)行配置，很容易因?yàn)檎`配置增加大量的管理和維護(hù)成本。因此，傳統(tǒng)的無線組網(wǎng)方式和網(wǎng)絡(luò)管理模式已經(jīng)很難適應(yīng)現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)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(jìn)行統(tǒng)一管理。在這種無線網(wǎng)絡(luò)管理模式中，AC主要負(fù)責(zé)無線網(wǎng)絡(luò)的接入控制，流量統(tǒng)計(jì)，并對所有AP進(jìn)行配置和監(jiān)控。網(wǎng)絡(luò)中AP只負(fù)責(zé)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(jìn)行加密和用戶的驗(yàn)證接入。
3.1AP組網(wǎng)優(yōu)勢
AC+FITAP組網(wǎng)最大的優(yōu)點(diǎn)在于AP本身零配置，不需要逐一對其本身進(jìn)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(guān)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(shí)，AC會自動調(diào)節(jié)AP的工作信道及發(fā)射功率，其內(nèi)置的RF掃描探測熱點(diǎn)地區(qū)RouteAP，可以及時(shí)排除其它AP存在的干擾，保障AP的穩(wěn)定運(yùn)行。采用FITAP組網(wǎng)方案可以智能射頻管理，當(dāng)某一個(gè)AP出現(xiàn)故障時(shí)，周圍的其他AP會自動調(diào)整功率，對該部分區(qū)域進(jìn)行重新的信號覆蓋，保證信號的良好覆蓋。而當(dāng)有非法AP進(jìn)入無線網(wǎng)絡(luò)造成信號干擾時(shí)，智能射頻管理系統(tǒng)可以定位出該AP的位置，以便及時(shí)加以排除。在網(wǎng)絡(luò)管理方面，網(wǎng)管可以只通過管理無線控制器設(shè)備就可以達(dá)到控制AP的效果，極大地減少了無線網(wǎng)絡(luò)后期維護(hù)和管理的工作量[5]。
3.2現(xiàn)場布置原則
場館設(shè)計(jì)中，不同區(qū)域承載的功能不同，對網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(yùn)動員準(zhǔn)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(luò)，空調(diào)，監(jiān)控，電力等），后勤區(qū)域（盥洗區(qū)域，設(shè)備維護(hù)區(qū)等）。不同區(qū)域需要根據(jù)實(shí)際人員數(shù)量選擇不同類型的'AP進(jìn)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(jìn)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(yīng)的天線進(jìn)行定向覆蓋，在減少干擾的同時(shí)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(jìn)行的信息交互更為頻繁，對網(wǎng)絡(luò)覆蓋的質(zhì)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(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行覆蓋。因此，D，E區(qū)域采取室內(nèi)高密型AP進(jìn)行覆蓋，滿足無線網(wǎng)絡(luò)流量和質(zhì)量的雙重需求。在其他區(qū)域，如場館控制中心，運(yùn)動員準(zhǔn)備區(qū)和后勤區(qū)域中，用戶相對較少，對無線網(wǎng)絡(luò)的需求并沒有其他區(qū)域強(qiáng)，使用普通室內(nèi)型AP進(jìn)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(jìn)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(gè)區(qū)域的人員流動性進(jìn)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(nèi)高密型AP和室內(nèi)普通AP，下表是對三種AP的布放進(jìn)行匯總后得出，分別用字母“O”“H”“C”表示。
4結(jié)語
對于場館高密度Wi-Fi覆蓋設(shè)計(jì)，在網(wǎng)絡(luò)覆蓋規(guī)劃時(shí)，我們就要綜合經(jīng)濟(jì)性，方便性，安全性，信號之間的干擾考慮后，選擇一個(gè)合適的地點(diǎn)作為安裝位置[6]。根據(jù)場館的設(shè)計(jì)圖紙，分區(qū)域劃分不同的應(yīng)用場景，精準(zhǔn)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(fèi)。在上面的原則下，通過使用AC+FITAP模式對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的匯聚，轉(zhuǎn)發(fā)，通過AAA服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證識別，不僅能夠滿足無線網(wǎng)絡(luò)用戶的上網(wǎng)需求，還可以解決有線網(wǎng)絡(luò)接入端口不足的問題，提升了用戶的滿意度，并為建設(shè)現(xiàn)代化場館奠定了一定基礎(chǔ)。
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