广播电视台无线系统集成案例




甲方:某电视台栏目

乙方:酷游足球app

项目:无线网络、4G回传


依据项目要求,我方本着开放性、安全性、先进性、健壮性、可靠性、容错性、高效率以及易维护的原则提交如下的设计方案。采用国内知名厂商福建星网锐捷的无线方案产品,包括无线AP、智分AP、POE交换机、核心交换机、上网行为管理以及下一代防火墙,来构建整体无线网络覆盖。Internet接入方面采用中国移动企业宽带接入,提供300M的高质量宽带接入,为无线网络提供互联网接入服务。

网络逻辑拓扑如下:

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本次方案设计中核心交换机与接入交换机(如POE交换机等)之间采用光纤连接,光口对光口,采用两条链路做端口绑定,使带宽能达到2G;

并且与系统中网络安全设备、上网行为审计、无线认证、无线控制器等设备之间连接时支持两条链路相连,做端口绑定,可使带宽达到2G;

1) 整网采用二层网络架构:核心、接入;

2) 无线控制器旁路部署在核心交换上,用于集中管控全网无线AP设备;

3) 无线网络采用业内最新的第三代无线组网技术,将管理和业务数据处理分离, 通过AC集中控制和管理胖/瘦 AP一体型的AP,当AC出现故障时,AP自动由瘦模式变更为胖模式,避免因为AC故障导致整个无线网络瘫痪;

4) 无线网络采用业界领先的无线AP本地转发机制,避免集中转发带来的AC控制器数据压力过大导致的网络堵塞问题;

5) 接入采用全千兆设备,通过交换机POE+接口,实现远端AP供电及数据同时传输;

6) 无线AP选型均根据实际用户环境选择不同产品部署方案,保障无线覆盖效果及最大可用性;

7) 接入采用全千兆设备,通过交换机POE+接口,实现远端AP供电及数据同时传输;

8) 无线AC自动发现各区域的无线AP,通过DHCP协议对发现的AP分配管理地址,并且激活上线;

9) 密集办公区无线采用锐捷最新一代智分+设备,最高可实现24个房间双频双流高速接入,满足无线覆盖及带宽使用效果;

10) 会议室、分散的办公区、教室采用传统放装型AP,AP选用支持当前主流的802.11AC协议设备,保证单设备100+用户同时接入及传输带宽保障;

11) 无线用户安全准入采用有线、无线一体化认证平台,简化日常管理,提高网络接入安全性。


总体设计原则

开放性

系统设计符合采用的各项设备(软、硬件)均应符合国际通用标准,符合开放性原则,组网使用的技术要与技术发展的潮流吻合,保证系统的开放性和技术延伸性。

安全性

必须保证系统和信息的高安全性,采取必要的防范措施,使整个系统受到有意、无意的非法侵入而造成系统破坏的可能性降至最低程度。

先进性

系统要采用国际上先进、成熟、实用的技术,既保证系统实现的功能,又保证系统在未来的五年内,其技术和应用的发展仍能满足需求。

健壮性 

系统的健壮性主要表现在受控访问。为了防止大量的用户同时访问系统而造成系统崩溃,必须对信息访问进行有效控制,使信息有序流动;信息传输的可靠性:保证信息不多传、不误传、不丢失。

可靠性 

系统应运用先进的访问控制、身份认证等技术防止非法用户的入侵,保证系统在异常情况下正常、可靠的运行。

容错性

根据设备的功能、重要性等分别采用冗余、容错、备份等技术,以保证局部的错误不影响整个系统的运行。

高效率

采用新技术和稳定的设备,将整个系统的信息流量维持在一个均衡高效的指标内。

易维护性

系统的管理、维护和维修应具有简易性和可操作性。


建设内容

完成大楼1-4层无线覆盖,构建一个真正可用的、无中断的无线网络,满足移动应用及无线办公应用需求。

借助安全管理平台,能够让有线、无线用户安全便捷接入网络,同时提供安全可靠的访问机制。

建设便捷的网络运维管理平台,保证无线网络稳定健康运行。


无线地勘报告说明

▼无线网络建设概述

本次无线建设针对办公室、会议室、演播室等不同场所进行AP部署和信号增补,保证覆盖范围准确,全覆盖不留死角。

对于无线性能的要求,在以无线为主要上网方式的场景下非常重要,尤其是笔记本电脑用户,需要通过无线传输视频等大文件应用,因此要求无线网络具有较高的性能。

根据大楼办公的环境,要求无线覆盖方案具有较高的性价比,在预算范围内达到无线信号优良覆盖,信号稳定,避免无线信道干扰;要求对每个AP端可以进行统一管理、配置、监控业务。同时在实施中,尽量科学合理放置设备,不破坏原有房屋建筑结构,不影响原有装修效果。

地勘工具

Wirelessmon Professional v4.0  

WirelessMon是一款允许使用者监控无线适配器和聚集的状态,显示周边无线接入点或基站实时信息的工具,列出计算机与基站间的信号强度,实时的监测无线网络的传输速度,以便让我们了解网络的下载速度或其稳定性。

RG-AP320-I  

锐捷网络推出的搭载“X-sense”灵动天线的802.11n室内型无线接入点(AP)产品。双射频卡设计、支持802.11b/g/n和802.11a/n同时工作,单射频卡最大提供300Mbps接入速率,整机最大提供600Mbps接入速率。


无线网络设计指标

无线信号覆盖指标

为能够提供优质的无线服务,所有房间(面板AP除外)内要求无线信号在室内任何空间信号强度2.4G、5G同时不低于-65dBm,丢包率小于1%。室外环境无线信号在无线蜂窝覆盖边缘信号强度2.4G、5G同时不低于-75dBm。同时为了达到信号稳定,同频率、同信道的干扰信号强度不得高于-75dBm。

信号质量:目标覆盖区域内95%以上位置,用户终端接收到的下行信号S/N值>10dB。

速率指标:在目标覆盖区内,单用户接入最大下行业务速率≥AP上联中继带宽的90%。

信号外泄:室内WLAN信号泄露到室外10m处的强度不高于-75dBm。

基本指标:主要STA的种类----手机的指标为-65dBm,笔记本为-70dBm,覆盖范围均100%。

扩展指标(业务类型):按重要度确认

办公应用,实时收费应用,业务类应用(比如无线查房),或者其他客户要求必须满足的应用必须达到建议指标。

手机娱乐应用,非实时收费项目,可以在建议指标上降低5dBm。

扩展指标(客户类型):是否VIP,如果是,建议指标上应该增加5dBm。

同频干扰及AP数量指标

1. 在2.4GHz频段,一个AP覆盖区内直序扩频技术最多可以提供3个不重叠的信道同时工作。考虑到制式的兼容性,相邻区域频点配置时宜选用1,6,11信道。

O 考虑目前多数终端都不支持802.11a,故本次覆盖勘察不将5.8GHz频段作为重点。

2. 频点配置时首先应对目标区域现场进行频率检测,对于覆盖区域内已有AP采用的信道,尽量避免采用。

O 本次地勘时对各场景现有无线覆盖情况都做了记录,实测设备具备根据周边WIFI设备频率和信道来进行信道、发射功率的自动调整功能,以适应周边环境变化。

3. 对于室外区域干扰宜采用调整(定向)天线方向角,避免天线主瓣对准干扰源的方式或调整功率。

O 本次地勘全部为室内区域,也未发现其他WIFI系统使用室外天线向室内进行覆盖的情况。

4. 对于室内区域存在多套室内覆盖系统的情况,充分考虑其他通信系统使用的频段,设计时预留必要的保护频带,以满足干扰保护比的要求。

O 本次地勘发现除部分国家重点实验室内有能发射无线电频谱的实验设备外,暂未发现其他工作中的室内通信系统,已有实验设备经与实验室人员的了解和确认,其与2.4GHz频段不存在互相干扰的可能。

5. 室外AP覆盖区频点配置时,为了实现AP的有效覆盖,避免信道间的相互干扰,在信道分配时宜引入移动通信系统的蜂窝覆盖原理。对1,6,11信道进行复用,如下图:

 

O 本次地勘AP工作在较高密度“放装部署”环境,室外系统覆盖也遵循AP信道覆盖避免原则。

6. 室内AP覆盖区频点配置时充分利用建筑物内部结构,从平层和相邻楼层的角度尽量避免每一个AP所覆盖的区域对横向和纵向相邻区域可能存在的干扰。

O 本次地勘在现场使用实际部署设备型号,依照每个场景的建筑结构,在实地进行放装测试,以设计点位、信道和功率等无线参数,并在保证覆盖质量的前提下,最小化设计AP点位数、尽可能的避免隐藏节点带来的危害。

7. 系统设计时注意避免干扰源的影响。

O 本次勘查深入了各场景覆盖区域,确认了部分已知干扰源,典型的有:办公区域微波炉。

8. WLAN规划设计时结合现场勘察和测试之后,指定覆盖区域的每个AP的工作频率,可通过无线控制器实施AP自动频率调整。

O 本次地勘除考虑已有WIFI覆盖的工作频率外,在本楼层水平、相邻上下楼层垂直方向均考虑了同频干扰的问题,合理的信道规划和频率设定、及设备信道&功率的调整功能,在未来实际部署中也会有起到相当明显的作用。

无线网络容量指标

1. 最大重要应用的流量,多用户时,新加入用户应该满足的应用流量,只有办公,实时收费应用,业务类应用或者客户明确要求的其他应用才能算重要应用。

2. 总流量有两种指标:

O 超过带点数最大重要应用的流量。

O 达到产品应有的最大性能。

3. 现场环境:如果受现场环境所限,比如室外,距离太远,或者带点书太多,就需要降低流量指标,但需要得到客户的确认。

相关指标计算:

并发数:WLAN 网络在进行多终端接入设计时,按照每个802.11N AP并发20个用户。

吞吐量:WLAN的数据业务吞吐量是容量设计的重要因素。在设计中应充分考虑各类数据业务特点和带宽的需求。

O 在目标覆盖区域内仅有一个终端,满足设计质量指标的情况下,系统吞吐量设计按照如下要求:

在802.11b 模式下,上行或下行单向吞吐量应不低于5Mbps(不加密)。

在802.11g模式下,上行或下行单向吞吐量应不低于18Mbps(不加密)。

在802.11n模式下,上行或下行单向吞吐量应不低于54Mbps(不加密)。

WLAN容量计算方式:

O 每用户速率=(每AP连接速率X传输效率)/(用户数量X忙时用户激活比例)。其中,每AP基本802.11b每个AP的最大连接速率为11Mbps,802.11g每个AP的最大连接速率为54Mbps,802.11n每个AP的最大连接速率为300Mbps,802.11ac每个AP的最大连接速率为1Gbps。

O 传输效率:表示总开销效率因子,包括MAC效率和纠错开销,取50%。

O 用户数量X忙时用户激活比例:得到同时使用无线网络资源的实际用户数。

带点数指标(并发用户数指标,关联用户数指标)

1. 不同场景下:

O 放装型AP单radio不要超过30个并发用户。

O Wall AP单radio不要超过5个并发用户。

O 智分AP单radio不要超过24个并发用户。

2. 带点数AP指标:

O 放装型AP单radio不要超过64个并发用户。

O Wall AP单radio不要超过16个并发用户。

O 智分AP单radio不要超过30个并发用户。

3. 勘测完现场环境,需要确认覆盖的范围内的用户数,关联比例,并发比例:

根据设计结果:建议每个AP的并发用户数指标=单AP覆盖范围内的用户数*关联比例*并发比例,每个AP的并发用户数通常需要小于AP的并发用户数指标。

建议每个AP的关联用户数指标=单AP覆盖范围内的用户数*关联比例,每个AP的关联用户数通常要小于AP的关联用户数。

关联比例和并发比例根据现场环境来定,建议办公室等场景关联比列和并发比例按30%计算,宿舍按照100%计算,大教室或者自习室按照50%计算。

4. 根据流量指标:

O 重要应用流量单用户超过500Kb,需要严格满足带点数建议指标。

O 无重要应用,或者重要应用流量极低,可以适当降低带点数指标,只有在所有方案均无法满足现场环境或者不被客户接受,才能在客户同意的情况下降低带点数指标。

丢包率指标

丢包率应小于1%。

延时指标

延时应小于50ms。

▼AP点位分布设计

AB区

A区1F-3F

--部署点位

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--信号强度(2.4GHz)


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--信号强度(5GHz)


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B区1F-2F

--部署点位

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--信号强度(2.4GHz)

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--信号强度(5GHz

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AB4F

--部署点位

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--信号强度(2.4GHz

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--信号强度(5GHz

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B3F

--部署点位

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--信号强度(2.4GHz

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--信号强度(5GHz

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C

1F

--部署点位

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--信号强度(2.4GHz

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--信号强度(5GHz


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2F

--部署点位

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--信号强度(2.4GHz

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--信号强度(5GHz

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3F

--部署点位

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--信号强度(2.4GHz

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信号强度(5GHz

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D

石榴花剧场

--部署点位

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--信号强度(2.4GHz

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--信号强度(5GHz

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E

2F

--部署点位

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--信号强度(2.4GHz

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--信号强度(5GHz

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主走廊

1F3F

--部署点位

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--信号强度(2.4GHz

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--信号强度(5GHz

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负一层餐厅

餐厅

--部署点位

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--信号强度(2.4GHz

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--信号强度(5GHz

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一层馨媒体中心

1F

--部署点位

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--信号强度(2.4GHz

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--信号强度(5GHz

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电视广告部

--部署点位

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--信号强度(2.4GHz

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--信号强度(5GHz

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▼风险预判

AP带点数风险

风险:APradio设计带点数为20个,网络投入使用后如果超过20个后的用户将无法接入。

应对方案:可以适当调大APradio带点数量,建议最大不超过24个,同时该AP下单用带宽从原有设计的最小保障2M,下调到1.5M

同频干扰风险

风险:现场勘测过程中,部分无线覆盖区域存在干扰设备,例如,采用无线路由器私自搭建的无线网络,这样将导致无线网络中的同频相互干扰,影响无线上网体验,表现为上网速度慢,严重的情况网络无法正常使用。

应对方案:需要客户内部管理制度上要求,在无线覆盖区域不允许使用私自搭建的无线路由器。

 

4.2.3.1建立高效的无线移动办公(BYOD

现在很多生活应用设备都支持wifi无线功能,而且应用越来越广泛,代表了面前各个行业使用的需求;相对于无线接入方式来说,采用有线接入会频繁的进行网线的插拔既麻烦有容易损坏设施,而且用无线的话互传材料及时共享都是很方便的,为这应用趋势做好无线网络基础。

针对于办公的环境来说,无线部署既方便又节约成本,而且信号稳定。每台AP在无阻挡的情况下可以进行百米信号覆盖,但是考虑到无线通信是双向的,不但AP向终端发送无线信号,终端设备还需要向无线AP发送信号。对于低端移动手机等终端设备,无线网卡发射功率与信号接收灵敏度相对比较弱,因此,建议AP部署覆盖范围不要超过40米,如果有特殊环境(如货车频繁走动、较粗墙柱阻碍),在AP放装部署时需注意避免。

至于无线信号干扰的问题,在企业级AP部署中只有当AP数量超过3个时才有信号干扰的可能,也就是说,对于办公环境一般需在部署时要考虑无线信道干扰。对于这个问题,我们采用双路双频智能AP,启用信道自动调整技术,当型号存在干扰时,可以调整信号的覆盖范围,以避免同信道的无线信号覆盖干扰问题。

无线控制器采用千兆直连高性能核心,对每个AP端进行统一管理、配置、监控业务支撑平台的优化。

无线网络设计方案特点如下:

采用技术的标准先进性和实用性,支持801.11n并兼容WIFI 802.11a/b/g,采用三路双频设计802.11a/b/g/n802.11ac wave1802.11ac wave2同时工作。保障笔记本、无线终端都能使用无线网络;

远端智能感知:如无线控制器出现故障,AP要能自动感知无线控制器的状态,自动切换,保证业务运行不受影响;

与有线网络进行融合,如AP的部署、VLAN支持、用户认证、安全体系等等,提高网络的关联性应用;

无线AP选型均根据实际用户环境选择不同产品部署方案,保障无线覆盖效果及最大可用性;

 密集办公区无线采用锐捷最新一代智分+设备,最高可实现24个房间双频双流高速接  入,满足无线覆盖及带宽使用效果

采用采用三路射频电路设计、支持四条空间流和Mu-mimoHT160等创新技术,跨越式地提升了无线AP的信号覆盖能力,随时保障现代大量移动智能终端的最优接入效果,提高无线使用体验;

提供方便部署与维护的以太网供电端口,为管理人员提供方便。

▼无线网络设计原则

无线覆盖——保证无线覆盖的范围,针对办公室、会议室等不同场景进行AP部署和信号增补,保证覆盖范围准确,全覆盖不留死角。

无线性能——对于无线性能的要求尤其在以无线为主要上网方式的场景下非常重要,尤其是笔记本电脑用户,需要通过无线传输大体积的文件、召开视频会议等等应用,对无线网络的性能提出了很高的要求,至少达到100M有线网络的性能是必须的

无线带机能力——无线带机能力是指每个无线AP能够承载的用户数量,这个数字一方面标志了AP的性能,另一方面也决定了无线的信号覆盖效果,因为同一个AP的多个信道之间,干扰处理做的是最好的,所以AP数量越少,则干扰也越小,这点在人员密集的开放办公区尤为明显,如果由于AP带机能力弱而引进多个AP,则会导致信号互相干扰严重,无线网络可用性大大下降。所以单个AP的带机能力越强,无线的使用效果越好

无线准入控制——相比于有线网络,无线网络更为开放,用户可以轻易的搜索到无线信号并接入进网络,所以必须要对其进行安全性控制,即要求所有接入网络的用户都经过授权许可之后,方可使用网络,这是无线准入控制的基础需求。

网络访问授权——无线网络准入只是无线安全的第一步,用户入网以后,还要继续进行网络权限的管理,即根据不同用户的身份来授予不同的网络权限,例如对于访客来说,应该只允许访问互联网,而不允许其接触到网络中的内部服务器和资源。

易用性设计——安全和易用一直是一对矛盾,提升了安全性就会大幅降低易用性,例如传统的无线网络准入和授权都会给终端用户带来大量的操作,用户需要选择SSID、需要输入自己的账号和密码方能连入网络,而且如果采用的认证方式较为复杂,如采用了证书等手段,则无线接入的过程会变得进一步复杂,移动终端每次连入网络花上几分钟完成认证都已成为家常便饭,这样既耽误员工的时间,又降低了移动用户的使用体验,很多单位甚至因为这个原因或者放弃了无线网络,或者干脆不做任何安全的使用无线网络。所以在无线网络的使用中,易用的安全接入手段是必须的,否则就会因为安全和易用性的矛盾因噎废食,致使BYOD最终被弃用或者没有安全保障的使用。

▼无线功能需求详解

无线覆盖

无线覆盖属于基础需求,其目标是将无线网络建设成具备可取代有线的能力的网络覆盖方式,具体来说有以下几个方面的具体需求。

无线信号覆盖范围

BYOD对于无线网络使用的特点可以总结为四个字——无处不在。使用无线网络的终端本身就具备高度的自由性,用户可以在工位使用无线终端,也可以在走廊使用无线终端,亦可在会议室、办公室使用,甚至可以在厕所使用。这就要求无线网络的覆盖不能有死角,否则就会带来不好的使用体验。

在无线网络的应用场景中,存在着不同的无线覆盖难题:

1. 在开放空间:

各种柱子,房梁会对无线信号形成阻隔,使得靠近梁柱的用户的无线信号很差

开放空间中的用户往往很多,于是也会部署多个无线发射器,这又会造成一定的信号干扰,导致无法达到预期的无线覆盖效果。

2. 密集办公室/会议室区:

墙壁和门都会对无线信号形成阻隔,导致房间内信号变差

如果每个房间部署一个AP,则会带来部署成本大幅提升,同时也会存在干扰问题

综上所述,无线信号覆盖范围方面的需求可以归纳为:开放空间中,无线信号可以智能的与终端建立连接,既不会互相干扰,又能够为每一个位置的终端提供最佳的无线连接;密集办公室/会议室中,需要解决信号穿墙的问题,为移动终端提供更好的无线信号。

无线性能

对于无线性能的要求尤其在以无线为主要上网方式的场景下非常重要,尤其是笔记本电脑用户,需要通过无线传输大体积的文件、召开视频会议等等应用,对无线网络的性能提出了很高的要求,至少达到100M有线网络的性能是必须的

无线带机能力

无线带机能力是指每个无线AP能够承载的用户数量,这个数字一方面标志了AP的性能,另一方面也决定了无线的信号覆盖效果,因为同一个AP的多个信道之间,干扰处理做的是最好的,所以AP数量越少,则干扰也越小,这点在人员密集的开放办公区尤为明显,如果由于AP带机能力弱而引进多个AP,则会导致信号互相干扰严重,无线网络可用性大大下降。

所以单个AP的带机能力越强,无线的使用效果越好。


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