思科无线网络方案

思科无线网络方案内容摘要：

求，本方案建议采用 思科 的 无线网络产品 系列集中式、可管理架构的无线局域网 架构 解决方案来实现无线网络的部署。 思科 无线网络产品 系列采用一种由一台 或几台 中央 无线控制器 控制和管理“瘦”接入点 的集中式无线局域网部署模式。 这 套 系列的 二 个主要构件包括一个多 频点 接入点（ AP）、 无线控制器（ WLC） 组合在整个无线移动解决方案中，每个构件均起着重要作用。 思科无线网络方案 11 思科 无线接入点 系列 支持 ，对无线数据进行加 /解密，对不同应用的数据进行优先级控制和排队。 同时支持无线频率监控管理，包括非法 AP 的身份识别和限制， 无线接入点 和 无线控制器 之间进行控制和数据的交互。 思科 无线控制器 系列 无线控制器 执行多 AP 的安全控制，包括：安全、联网、 QoS 以及用户的漫游（ Roaming）。 无线控制 器 对多个 AP 的无线数据进行转发，并对 AP 改变无线频率和收到攻击进行响应。 详细设计 根据 办公楼 的楼层功能分布和建筑平面 图 ， 办公楼 室内无线局域网初步配置如下： 办公楼 网络中心 和配线间 根据 AP 数量配置 无线局域网 无线控制器 WLC 4400， 总共有 12 台 LAP 和一台 WLC4402集中控制器，具体热点部署图如下： 各楼 层 根据需求 配置无线 接入点 Airo 1142，分布在楼层合适的位置。 思科无线网络方案 12 需要说明的是，目前的 AP 数量为初步估算，具体的无线局域网规划和站点测量可以在项目执行时进行。 由于无线网络设计规 划时面临的不确定因素比较多，所以很难精确确定所需 AP的数量，故最后结果必须留有一定的冗余。 配置在网络中心的无线局域网 无线控制器 每台最多 可以提供 2 个千兆以太网接口，并通过这些千兆以太网接口 分别连 接 核心 交换机 形成物理线路的高可靠性 ；同时，各楼层配置的无线局域网接入点均通过 POE 接口从以太网供电交换机上获得电源，并通过该接口接入大楼局域网。 我们 配置了能够为 AP 提供以太网供电 （ 标准） 的以太网交换机 Catalyst 3560G 24PS 来直接通过以太网线为 AP 提供电源。 Catalyst 3560G 24PS 可以为 AP 提供端口汇聚的同时，提供基于 标准的以太网供电，简化了网络的部署，提高网络的可靠性。 大楼所有的移动用户均通过各楼层的无线局域网接入点接入到室内无线局域网当中，并通过无线局域网接入点与无线局域网 无线控制器 WLC 4400 之间的加密连接，经过 WLC 4400 接入到 办公楼 局域网当中。 由于所有的用户信息均由位于网络中心的无线局域网 无线控制器 WLC 4400 来控制，因此所有的移动用户无论处于大楼的哪个楼层，均可以获得相同的访问控制属性（根据用户策略，也可以设置为不同的访问控制 属性），并实现在整个大楼内部的无缝漫游。 无线网络性能设计 在管理办公楼部署一个能保证性能的 WLAN 并非易事，规划 WLAN 的关键是规划接入点，需要有足够的蜂窝重叠覆盖以供漫游，并需要足够的带宽以供应用。 如果无线接入点不足，最后可能导致吞吐量出现问题，同时也会使覆盖区域零星散落，对用户的漫游和工作地点造成一定的限制。 我们的网络设计均针对以下问题作出。 考虑移动性需求 在做接入点规划时需要考虑用户的移动性需求。 一种用户在整个覆盖区域内移动时需要一直与 WLAN 相连接，就像医生外出时需要查看病人 记录。 另一种用户只需要不时接入WLAN，比如高级管理人员在不同大楼会议间歇时需要不时查看电子邮件。 第一种需求需要跨越 WLAN 的无缝漫游，此 WLAN 需要大接入点密度。 而第二种需求属于间断性的无线连接，接入点密度可以相对小一些。 思科无线网络方案 13 管理办公楼的应用情况属于第一种情况，因此应部署一定密度的无线接入点，同时通过 合理的 频点规划最大 程度上 避免频率干扰问题。 系统能力设计 如今，无线局域网已经从一个前瞻性的标准演变为如何利用它更好的为我们服务。 起初，部署了无线局域网的部署就是放置接入点并使用最高发射功率以确保为每一 个区域提供一定程度的可用信号。 虽然这种设计方法对于支持传统的带宽有限的应用尚能应付，但是一旦需要接入高密的客户端并且支持多媒体应用，这一方法就显得捉襟见肘了，这要求我们采用一种全新的方法来设计无线局域网络。 针对上述情况在设计的时候需要考虑系统能力，而不再单纯是信号覆盖，方法缩短接入点之间的距离并让他们工作在低功率输出的设置（这可以通过无线资源管理动态处理）同时在整个系统范围内禁用传统的低的数据传输速率。 在这种方式下，每个接入点接入较少的客户端，从而使每一个客户端更好的利用更大部分的无线媒介。 客户端运 行在低数据速率的问题是（例如， 1Mbps ），发送每个数据包它们都会占用比客户端运行在高数据速率（如 36Mbps 至 54Mbps）时更多的空口时间。 更简单地说，客户端使用 1Mbps 数据率来“交谈”将慢于其他高数据率的客户端，从而拖累了整体的汇聚性能。 由于无线局域网运作的方针是在任何一个时刻只有一台设备（无论是 AP 还是客户端）可以利用信道，那么当很大比例的低数据速率帧垄断了空中接口时，整个系统的性能将严重下降。 因此，接入点密度的正确设计并禁用低数据速率，总的系统容量可获得显著提高。 注意：您可能并不总是能够禁 用传统的数据传输速率，这取决于混合客户端的环境。 例如，您可能不会要停用所有的 的数据率，因为这样 11b 的传统客户端将无法连接，但可谨慎考虑停用一些 的低利率（如 1 ， 2 ，和 Mbps 的数据率）。 5GHz频段 虽然 标准可以同时支持工作在 以及 5GHz 频段，但是 5GHz 频段的具体特性使它对于 的运作特别有利。 将 11n 运行在 5 GHz 频段的优势体现在下列三个方面。 首先，已安装和部署的传统 11a 客户端较少，不如 11b/g 客 户端一样普遍。 这意味着您的 11n 系统在 5GHz 频段的 11n 客户端将很少与原有的传统客户端产生竞争并将在更多时间内以高吞吐率运行。 其次，运行在 5GHz 频段的一些非 干扰源仅仅是非常 思科无线网络方案 14 小的一部分，不会产生众多无绳电话和蓝牙设备在 频段导致的性能问题。 最后，也是最重要的一点， 5 GHz 频段比 GHz 频段拥有更加丰富的频谱资源。 在美国， 5 GHz频段有 21 个非重叠的信道可以使用，这意味着您可以随心所欲的部署来支持高系统容量和高密度客户端，并让无线资源管理来处理您的信道分配（和功率输出）计划。 注意：在可能的情况下，制定规划以支持还在使用的 GHz 频段的传统设备，并利用5GHz 频段支持高性能的 客户端。 为了充分挖掘 的性能，连接无线接入点的有线基础设施必须能够提供足够的吞吐量水平以避免成为 11n 无线接入点的瓶颈。 Airo 1140 系列无线接入点采用了千兆以太网接口（ 10/100/1000Mbps），其连接的交换机上行端口只有是千兆交换端口时才能发挥其吞吐量的极限。 虽然 AP 以太网端口的速率是可以协商的，例如以较慢的10/100Mbps 的速率工作而非千兆速率，这一部署模型在有线网络一侧引入了性能瓶颈，从而限制了无线接入点的峰值性能。 无线接入点和交换机的连接速度并不是我们部署时唯一需要考虑的因素：应注意的是无线接入点通过逻辑隧道连接到无线控制器。 因此这还取决于您部署的无线控制器类型，以便确认预期的吞吐量是否可以实现。 思科 4400 系列无线局域网控制器，集成在 3750 系列交换机中的无线局域网控制器和 Catalyst 6500 系列无线服务模块（ WiSM）是部署Airo 1140 系列无线接入点并希望达到理想的更高的流量时的主要选 择。 a/b/g/n 共存的网络 的赏心悦目之处不仅在于为支持新标准的客户端提高了性能，可靠性和可预测性。 也同时向后兼容传统设备，让他们也能分享到性能的提升。 注意：测试表明，利用多个天线和无线电的 11n 无线接入点，传统的客户端设备可以实现高达百分之十的吞吐量增加和大大减少数据重传。 标准允许传统的 a/b/g 客户端连接到 基础设施，尽管他们还是以较低的数据率连接。 向后兼容是通过所谓“保护机制”实现，以便使高吞吐量的 11n设备可以 实现较快的速率，同时和他们速度较慢的“堂兄弟” 传统客户端一起工作。 混合模式环境下的汇聚性能将低于纯 11n 环境下的性能，但无论 无线接入点连接的客户端是何种类型，接入点总体的吞吐量将超过传统标准下的吞吐量。 思科无线网络方案 15 尽管具有不同的吞吐量问题， 11n 保护机制具有和 与 互操作时类似的操作。 保护机制，通常采用 CTStoself 帧（尽管有些客户端可能会使用整个 RTS/CTS交互）以提醒其他终端即将发生的传输，这样即使这些速度较慢的客户端无法“听懂” 的数据传输速率也没 关系，传统设备也可以通过该机制理解 的客户端正在使用无线介质。 混合客户端环境对吞吐量的影响将随客户端数量，客户端（ a/b/g/n）的混合情况，具体的流量负荷特性，客户端和 AP 之间的距离（它们之间的距离越远，建立的数据连接速度越慢） 的不同而有所不同，还和每个独立客户端数据率的变换特性有关。 与传统设备共存到底会如何影响 11n 的整体吞吐量这一问题目前没有明确的答案，但是我们可以肯定的几件事是：  即使工作在低数据率的传统设备会拖累整体的汇聚性能，你还是永远可以通过 11n接入点 实现性能增益，因为所有 11n 设备将能够以 11n 数据率传输数据。  频段的设备，采用 5GHz 频段的设备百分比率越高（即使它们是传统的 客户），整体性能将会更好。  随着时间的推移，我们将会看到更多的 11n 设备出现在网络中。 这意味着现有的传统客户通过设备更新周期被替换为 11n 客户端，关于混合环境的顾虑将逐渐减少。 干扰对于某些机构可能会是个问题。 尽管追踪入侵微电波、无绳电话和蓝牙设备并非难事，但更常遇到的是来自网络内部其它接入点甚至是网络外部的干扰。 例如 ， 和 在 频带内提供三个相同的非重叠信道，这使得规划密集部署或在相邻WLAN 的干扰下工作变得十分困难。 理想的情况是， 环境中的信道 6 和 11 永远不会与同一信道相邻，这样它们就不会相互干扰，但这是不现实的。 实际上需要一定量的良性蜂窝覆盖重叠以允许用户漫游（ 20%到 30%最佳），但如果站点处的建筑物超过一层，即便是使用高增益天线，建筑物的层与层之间也会有一些渗漏。 的 12 个非重叠信道可以在很大程度上缓解信道分配带来的问题。 使用 的 5GHz 频带几乎不会造成任何非 WLAN 干扰，而且用户也不太可能遇到相邻 接入点。 思科无线网络方案 16 WLAN 的射频信号是这样传播的：信号频率越低，无线网络传输速度越慢，有效范围就越远。 由于大量射频信号以较低频率传播，同时信噪比的灵敏度因为高速调制方式而增加，所以速度为 1Mbps 的 信号的传播距离远远超过速度为 54Mbps 的 5GHz 信号。 WLAN 的覆盖范围除了受不同射频带和吞吐量变化而造成的波传播特征影响之外，还会因为自由空间路 径损耗和衰减而受到限制。 自由空间路径损耗更大程度上是开放或户外环境方面的问题，实际上是无线电信号因为波前扩展引起的扩散导致接收天线接收不到这些信号。 衰减则在 WLAN 的室内安装中比较常见，它是振幅下降，或者射频信号在穿过墙壁、门或其它障碍物时减弱造成的。 这就是 WLAN 在密集建筑物周围性能不好的原因。 当面对这种物理上的干扰时，即使是弹性比 5GHz 信号好得多的 信号，仍然会遇到某些射频问题。 思科无线网络方案 17 多路径效应也是影响覆盖范围的重要因素之一。 所谓多路径效应，就是信号被反射并回送的现象。 在大 多数情况下，多路径效应使接收到的信号被削弱或是被完全抵消。 于是有一些本来应该充分传播信号的区域几乎或根本没有射频信号覆盖。 防止多路径效应的办法是拆除或重新安置机柜和网络设备机架之类的干扰对象，同时增加接入点密度或功率输出。 频点 覆盖设计 ，划分了 14 个子频道，频带宽为 22 或44MHz，最多可以提供 3 个不重叠的频道同时工作 (1， 6， 11)。 则可以提供 12 个非重叠信道。 思科无线网络方案 18 覆盖的两种常用的方式：宏蜂窝 和微蜂窝；在某些功率限制较小的场合如室外、大的运动场地，可以通过加大基站发射功率和接收灵敏度以及提高基站天线高度的方法来提高单个基站的覆盖范围。 (1)宏蜂窝 只有在基站位于开阔地的时候，接收机的输入功率能够满足标准的无线局域网接收机的灵敏度要求，如果适当提高基站灵敏度和功率，则可以覆盖更大的范围，而对于城市或城郊来说，如果应用宏蜂窝，则无线局域网收发设备的功率和灵敏度都要大幅度增加，这对于城市频谱、电磁兼容限制以及成本增加来说，都是不能允许的，因此，不推荐使用宏蜂窝进行布网，除非在大范围的开阔 地应。