會(huì)展中心無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)探討

張汝石

ZHAGN Ru-shi

（南京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司）

（Nanjing Architectural Design & Research Institute Co.,Ltd.）

1 引言

某會(huì)展中心集展覽、會(huì)議、辦公、酒店、商業(yè)、餐飲、娛樂、休閑、運(yùn)動(dòng)、演藝等功能為一體。用地21.5hm2，建筑面積約28萬m2。擬打造成高效、方便、舒適的具有先進(jìn)水平的智慧建筑。

其中北區(qū)展館共設(shè)置4棟建筑,由東向西分別為1#館（登錄大廳）、2#館、3#館、4#館，共4棟建筑。其中2#館、3#館、4#館之間有室外連廊。

2 需求分析

伴隨著科技的發(fā)展，各種智能終端已經(jīng)普及應(yīng)用，如今各類展覽中心均開始部署無線網(wǎng)絡(luò)，WiFi的建設(shè)除了可滿足參展商、參觀者對(duì)無線接入的需求，其更深的價(jià)值在于建立了參展商和參觀者之間的實(shí)時(shí)互動(dòng)。另外展會(huì)的主辦方可通過關(guān)注微信公眾號(hào)認(rèn)證等方式提供無線覆蓋，對(duì)接入用戶推送展示頁面，讓參展商、觀眾了解到主辦方關(guān)于展會(huì)的更多信息。通過綜合服務(wù)門戶和web端與移動(dòng)端（APP、小程序、公眾號(hào)）的互動(dòng)，參展商及參觀者可利用手機(jī)、平板、筆記本等智能終端接入WiFi訪問，分享會(huì)議內(nèi)容、收發(fā)電子郵件，達(dá)到互動(dòng)的效果，同時(shí)提高了參展商及觀眾的參觀體驗(yàn)。

2.1 密集終端數(shù)量分析

根據(jù)會(huì)展中心WLAN網(wǎng)絡(luò)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，基本每個(gè)展館的參展商、觀眾都會(huì)隨身攜帶wifi智能終端，其中30%的智能終端連接WLAN網(wǎng)絡(luò)后處于活動(dòng)狀態(tài)或者網(wǎng)絡(luò)使用狀態(tài)?；谝陨戏治鑫磥肀眳^(qū)展館可能的WLAN使用情況如下：

表1分析了某會(huì)展中心展覽館無線接入容量及并發(fā)用戶數(shù)，某展館1#館展廳展位206個(gè)，按平均參展商及觀眾10人/展位，計(jì)可能容量2060人。2#～4#館每個(gè)展廳可設(shè)展位469個(gè)，按平均參展商及觀眾10人/展位，計(jì)可能容量4690人/館。四個(gè)館同時(shí)開展期間合計(jì)可能容量16000人。經(jīng)計(jì)算活動(dòng)狀態(tài)并發(fā)數(shù)為不到3000人，約占設(shè)計(jì)最大容量的10%。

表1 某會(huì)展中心WLAN使用情況分析

2.2 用戶類型分析

會(huì)展中心的用戶類型與園區(qū)的用戶類型存在很大差異，園區(qū)的用戶大部分都是固定辦公用戶，而會(huì)展中心的用戶群則是以流動(dòng)的訪客居多。包括但不限于：

①參展商；②觀眾；③內(nèi)部工作人員；④媒體從業(yè)人員。

2.3 終端類型分析

會(huì)展中心用戶涵蓋了參展商、觀眾、內(nèi)部工作人員以及媒體從業(yè)人員等類型，根據(jù)這些用戶類型，推測(cè)北區(qū)展館中存在的WIFI終端包括但不限于：

①智能手機(jī)（Android、iOS、Window8、Blackberry等）；②平板電腦（Android、iOS、Window8等）；③筆記本電腦（MAC OS、WINDOWS等）；④其他專用終端（主要為參展設(shè)備/儀器）。

目前市面上的WiFi終端支持的制式包括802.11a/b/g/n等，在WLAN網(wǎng)絡(luò)中多種制式終端同時(shí)接入網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)速率會(huì)產(chǎn)生一定的影響。表2為各種制式在多用戶狀態(tài)下平均吞吐率。

表2 各WiFi終端制式下多用戶平均吞吐率/ （Mb/s）

圖1 現(xiàn)網(wǎng)中典型APP和關(guān)鍵指標(biāo)

2.4 應(yīng)用種類分析

考慮會(huì)展中心人員組成（參展商、觀眾、內(nèi)部工作人員以及媒體從業(yè)人員等），那么展館中可能存在的應(yīng)用大致包括：Web頁面瀏覽、視頻觀看、即時(shí)通訊、E-mail、SNS和VOIP。針對(duì)這些應(yīng)用所需的速率以及及時(shí)性分析（見圖1），以“網(wǎng)頁瀏覽”為例，用戶體驗(yàn)關(guān)鍵指標(biāo)：延遲小于4秒。應(yīng)用的帶寬需求如下：速率 = web網(wǎng)頁的大小 / 延遲 =(200×8)/4=400kb/s。

展覽館內(nèi)各應(yīng)用良好運(yùn)行所需要的帶寬情況如表3：

表3 各典型應(yīng)用下帶寬占用情況表

3 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

展館的無線接入一般采用扁平化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，僅保留核心層和接入層，核心層作為網(wǎng)絡(luò)二三層分界點(diǎn)，核心交換機(jī)作為整網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，與業(yè)務(wù)網(wǎng)核心共用。如圖2所示。

圖2 會(huì)展中心展覽館典型無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

圖2中，會(huì)展中心展覽館典型無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括終端層、無線接入點(diǎn)、接入層、核心層、AC控制器、網(wǎng)絡(luò)出口及網(wǎng)絡(luò)中心七個(gè)部分。

1）終端層

包含展館內(nèi)的參展商、觀眾攜帶的WiFi智能終端設(shè)備——智能手機(jī)、平板電腦及筆記本電腦等，這些智能終端通過展館部署的WiFi熱點(diǎn)鏈接展館WLAN網(wǎng)絡(luò)，從而訪問展館業(yè)務(wù)和Internet服務(wù)。

2）無線接入點(diǎn)

WiFi智能終端需要通過AP設(shè)備提供的無線信號(hào)接入會(huì)展中心的網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)AP設(shè)備部署的位置室外還是室內(nèi)，分別選擇為室外型放裝AP以及室內(nèi)型高密AP。

具體室內(nèi)和室外AP選擇原則。

①針對(duì)展館的室內(nèi)展廳、走廊、辦公區(qū)、休息區(qū)等室內(nèi)環(huán)境，可以根據(jù)不同的觀眾密度以及區(qū)域、墻體分布選擇室內(nèi)AP；

②展館室外環(huán)境，考慮到雨露侵蝕、陽光直射，選用室外放裝AP。

3）接入層

接入層負(fù)責(zé)將一系列AP設(shè)備接入到會(huì)展中心網(wǎng)絡(luò)，接入層由以太網(wǎng)交換機(jī)組成，采用二層交換，接入層交換機(jī)需要支持POE功能，以便為AP提供POE供電。

4）核心層

核心層與北區(qū)展館業(yè)務(wù)網(wǎng)核心交換機(jī)共用，啟用三層路由功能，作為整網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。在核心交換機(jī)配置AC，對(duì)提供無線接入的設(shè)備AP進(jìn)行管理。

5）AC控制器

AC控制器根據(jù)需要可以隨板AC，也可以選擇AC插卡或者獨(dú)立的盒式AC設(shè)備。

6）網(wǎng)絡(luò)出口

會(huì)展中心網(wǎng)絡(luò)出口是連接到外部公網(wǎng)的邊界，在網(wǎng)絡(luò)出口部署下一代防火墻。防火墻旁掛在核心交換機(jī)上，同時(shí)為展館網(wǎng)絡(luò)中心和Internet提供安全防護(hù)功能。

7）網(wǎng)絡(luò)中心

部署服務(wù)器和應(yīng)用系統(tǒng)的區(qū)域，為會(huì)展中心內(nèi)部和外部用戶提供相關(guān)的數(shù)據(jù)和應(yīng)用服務(wù)。展館業(yè)務(wù)服務(wù)器都部署在該區(qū)域內(nèi)，分別實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一管理，用戶認(rèn)證功能以及展館數(shù)據(jù)服務(wù)等 業(yè)務(wù)。

4 展館WLAN部署設(shè)計(jì)

覆蓋和高密用戶接入是展館WLAN方案中的兩個(gè)最關(guān)鍵的需求。良好的覆蓋需要滿足所有用戶都有接入的機(jī)會(huì)，同時(shí)也需要在高密度AP布放的情況下控制干擾，這些與AP的布放位置，天線選擇都有非常密切的關(guān)系。

4.1 室外AP布放

室外AP的布放需考慮到雨露侵蝕、陽光直射的情況，一般采用室外放裝型AP，室外AP的供電方式可參考表4兩種模式。

表4列出了典型室外AP部署的供電選擇，AP與接入交換機(jī)距離較近（<80m），可以選用POE供電；如果AP與接入交換機(jī)距離較遠(yuǎn)，無法滿足POE供電要求，可以配合交流供電。室外放裝AP同時(shí)可用于接入交換機(jī)下行端口為光口的場(chǎng)景。

表4 典型室外AP選擇

4.2 室內(nèi)AP布放

在會(huì)展中心室內(nèi)場(chǎng)景下AP布放方式主要有三種，表5這三種方式可以在應(yīng)用中根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇。

從表5可以看出，室內(nèi)場(chǎng)景下AP布放方式主要有三種：頂棚方式，墻面方式和地面方式。

頂棚方式把AP放在覆蓋區(qū)域的上方，如展館頂棚等位置。這種布放方式隱蔽性好，安裝位置高，安全性好，不易遭暴力破壞和被盜；由于是視距覆蓋，無穿透損耗等，覆蓋效果也比較好。但是這種無視距的覆蓋往往隔離度也比較差，很容易形成干擾，尤其是使用方向性不好的天線的時(shí)候；同時(shí)頂棚的布放方式對(duì)施工也提出了挑戰(zhàn)，比如頂棚的承重，登高施工成本等。

墻面布放方式可以把AP側(cè)掛在展館墻上位置。這種布放方式安裝方便，容易施工，覆蓋效果比較好。同時(shí)墻面布放方式也是一種視距覆蓋，隔離度比較差，往往容易形成干擾，尤其是使用方向性比較差的天線。

表5 典型室內(nèi)AP安裝方式對(duì)比

地面布放方式使用微微蜂窩的思路，將AP安裝在展廳地面展槽內(nèi)。這種方式最大的優(yōu)勢(shì)在于利用展槽與高密度的人群等形成的隔離，干擾小，信道更容易復(fù)用，可形成更高密度的AP布放，接入更多的用戶。但需要考慮衰減，衰減較大時(shí)，可以考慮使用室外AP加定向天線垂直朝上覆蓋。

另外，AP到接入交換機(jī)的網(wǎng)線長(zhǎng)度通常不超過80m，網(wǎng)線長(zhǎng)度需要預(yù)留5m左右，以備后期調(diào)整，需要遠(yuǎn)離強(qiáng)電強(qiáng)磁。

頂棚方式安裝AP且機(jī)柜位置較遠(yuǎn)時(shí)，可以通過延長(zhǎng)饋線的方式，天線安裝在頂棚將AP安裝在較低的位置。室內(nèi)AP常用供電方式包括POE交換機(jī)供電、本地交流供電及POE適配器供電等三種，其應(yīng)用場(chǎng)景如圖3所示。

圖3 展覽館室內(nèi)AP常用供電方式

4.3 天線

高密場(chǎng)景下由于AP布放密度高，系統(tǒng)內(nèi)的干擾要遠(yuǎn)大于一般場(chǎng)景下，控制每個(gè)AP的覆蓋非常重要。選擇天線時(shí)希望能夠信號(hào)控制在覆蓋目標(biāo)區(qū)域內(nèi)，而在其他區(qū)域內(nèi)能夠迅速衰減。對(duì)于展覽館這類近距離布放AP比較困難的場(chǎng)景，小半功率角的定向天線是一種很好的選擇，這類天線也是很多高密場(chǎng)景下用得比較多的天線形態(tài)。

4.4 干擾管理

在完成基礎(chǔ)的覆蓋設(shè)計(jì)后，仍然需要通過頻率規(guī)劃，干擾管理特性等手段進(jìn)一步減少WLAN的干擾。

不管在2.4G還是5G，頻率資源都是有限的。在展館場(chǎng)景下，頻率規(guī)劃中使用蜂窩的方式完成頻率的復(fù)用，以保證相同的信道不直接相鄰。在AP數(shù)目較多,布放緊密時(shí),可以考慮使用1，9，5，13信道依次排列來減少AP之間的同頻干擾。

WLAN的干擾可以分為系統(tǒng)內(nèi)的干擾和系統(tǒng)外的干擾。其中系統(tǒng)內(nèi)的干擾通過頻率規(guī)劃，AP布放，天線選型等RF規(guī)劃手段解決。另外系統(tǒng)外干擾可以通過頻譜分析的手段解決。

4.5 接入交換機(jī)規(guī)劃

接入交換機(jī)的安裝位置到需要接入的AP走線距離保持在80m以內(nèi)，應(yīng)避免強(qiáng)電強(qiáng)磁等干擾，同時(shí)需要有可靠的交流電源，還需注意防潮、防塵（根據(jù)環(huán)境另外采購(gòu)防護(hù)盒）。

根據(jù)交換機(jī)的端口數(shù)量、電源模塊的POE供電能力以及AP的功耗，確認(rèn)可以接入的AP總數(shù)（室外AP功耗較大）。

4.6 SSID規(guī)劃

會(huì)展中心內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)按照用戶類型和業(yè)務(wù)類型劃分不同的SSID（Service Set Identification）。

通常，以太網(wǎng)中管理VLAN和業(yè)務(wù)VLAN分離。業(yè)務(wù)VLAN主要用于區(qū)分不同的業(yè)務(wù)類型或用戶群體。

在WLAN網(wǎng)絡(luò)中SSID也同樣可以承擔(dān)相應(yīng)的工作。因此，在業(yè)務(wù)VLAN的規(guī)劃中必須綜合考慮VLAN與SSID的映射關(guān)系。業(yè)務(wù)VLAN應(yīng)根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需要與SSID匹配映射關(guān)系，映射關(guān)系 有1：1、1：N、N：1、N：N四 種，AC設(shè)備終結(jié)VLAN部署。

AP可以配置多個(gè)SSID，可以將一個(gè)AP劃分為多個(gè)VAP（Virtual Access Point），每一個(gè)SSID對(duì)應(yīng)一個(gè)VAP，AC針對(duì)VAP進(jìn)行策略下發(fā)，VAP根據(jù)策略進(jìn)行終端與業(yè)務(wù)管理。

5 結(jié)語

目前，大多數(shù)會(huì)展中心無線網(wǎng)絡(luò)接入通過公眾號(hào)、手機(jī)短信等方式認(rèn)證，其網(wǎng)絡(luò)安全問題日益嚴(yán)重。建議從規(guī)劃設(shè)計(jì)到系統(tǒng)實(shí)施，應(yīng)明確網(wǎng)絡(luò)邊界，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)邊界防護(hù)。將Internet與展館業(yè)務(wù)網(wǎng)進(jìn)行隔離，制定嚴(yán)格的訪問策略。同時(shí)，針對(duì)P2P下載，網(wǎng)絡(luò)游戲等日常工作無關(guān)的應(yīng)用進(jìn)行流量控制，從技術(shù)上保障訪問的通暢。對(duì)終端，我們建議進(jìn)行必要的防病毒，使用終端管理進(jìn)行準(zhǔn)入控制。會(huì)展中心無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，不僅可以為主辦方提供額外的廣告收入；也能夠?yàn)閰⒄股烫峁└嗟恼故酒洚a(chǎn)品的平臺(tái)，讓參展商有更多的業(yè)務(wù)和商機(jī)；同時(shí)觀眾可以通過無線接入快速了解并找到自己所需要的產(chǎn)品信息，體現(xiàn)以人為本的建設(shè)理念，形成一個(gè)多贏的局面。