大楼无线是Cisco结构化无线网络解决方案，专门为医院大楼无线局域网络设计。

根据具体需求和勘测情况，在此次网络建设的规划、设计和实施中遵循以下原则：

·        先进性和实用性并重

系统建设要有一定的前瞻性。在无线网络建成后的3-5年之内，不会由于业务量的增加导致对网络结构及主要设备的重大调整。同时要考虑实际的应用水平，避免技术环境过于超前造成投资浪费。

·        兼容性

网络采用开放式体系结构，易于扩充，使相对独立的分系统易于进行组合和调整。选用的通信协议符合国际标准或工业标准，网络的硬件环境、通信环境、软件环境相互独立，自成平台，使相互间依赖减至最小，同时保证网络的互联，思科的无线局域网全部支持从交换机直接通过PoE供电，不必为AP另行配置电源插座。

思科的无线局域网系统满足国际和国内的无线标准，市场占有率超过60%，思科WLAN最大程度的兼容符合Wi-Fi标准的各种无线终端设备，如Intel讯驰系统、国内和台湾、香港生产的通过Wi-Fi认证的无线局域网络终端设备，事实上，几乎今天在市面上知名的品牌均可以兼容。

·        无线辐射

根据中国国家无线电管理委员会的规定，在办公室内部署无线网络信号辐射不得超过100mw，以避免2.4GHz和5GHz对人体的影响。同样的原因，在通常情况下，终端使用5mw左右的发射功率，以避免大功率长期辐射对人体的影响。无线接入点即AP执行IEEE802.11a/b/g标准工作在54Mbps到1Mbps之间，随着终端和AP之间的信号的强弱，AP和终端会自动协商根据信号的衰减程度，自动降低传输速率和增大传输功率。思科无线系统在办公室内部署的型号统一都根据国家规定最大为100mw，功率智能调节。

·        实时的射频自动监测

无线信号容易受到其他信号的干扰，无线局域网使用的2.4GHz和5GHz频段是开放频段，无需注册即可获得使用，因此下列设备可能造成干扰：

·         微波炉

·         其他大楼的无线系统

·         2.4GHz的无绳电话等

控制器能够对信号干扰来源进行定位，确定何处的信号干扰，信号干扰的程度如何，并地图方式显示在网管上。

传统有线网络在物理安全方面存在一定的优势。有线接口位于建筑物内部，这意味着企业可以利用加密卡和通行证来将未经授权的用户拒之门外。但是在无线网络中，这种物理保护并不存在。无线信号会扩散到物理围墙之外，从而可能将企业的WLAN拓展到某个停车场或者相邻建筑物。为了最大限度地解决这个问题，必须采用正确的RF设计、发射功率控制和先进的定位技术。

·        自动负载均衡

有线网络在本质上具有确定性――第二层（以太网）和第三层（IP）交换机和路由器都是便于理解、可以预测的。但是，用户在无线网络中的体验则依赖于无线信号的传播和建筑物的其他特性。这些特性可能会迅速发生变化，从而影响连接速度和错误率。一个位于城区的办公场所的RF环境在早上10点和3点时是完全不同的。在早上10点，有数以百计的用户在移动使用网络。而在早上3点，办公室的大门紧锁，没有人在办公，而且附近的办公室和咖啡厅也不会产生RF干扰。   

更多的情况下，在同一时间，大家从各自的办公室汇聚到会议厅，特别是当人数比较多，超出了1个AP的承受范围，那么带宽会慢的无法工作；为了保障带宽，如果在AP设置了限制，那么后来的人员无法得到无线连接服务，因为在后台控制器的模式，可以对AP自动的负载均衡，将终端分别发送到不同的AP，自动计算和对终端的流量进行均衡，比如，当这个AP的利用率到了80%，那么控制器自动将用户引导到另外的空闲的相邻AP上面，而在我们的设计中，所有的AP部署已经考虑了人员的位置和可能的集中的情况，完全可以智能的处理动态的负载变化。

 

·        自动频道管理和跨IP域漫游

无线局域网802.11b/g标准使用3个不重复的频道，1、6、11，而802.11a这可是使用更多的不重复的频段。

为了实现自动漫游，需要对频道的管理。思科无线系统由于采用了后台集中控制的方式，能够当AP布防后，通过实时射频监测，然后自动对频道进行分配，并地图方式显示在网管上。

无线局域网的AP如果处于不同的子网，在漫游的过程中，需要处理三层的漫游，在后台保持用户的DHCP得来的IP租用，认证的会话密钥等，控制器可以自动完成三层无线漫游。

·        安全性

无线网络支持最多的安全特性，采用集中认证，对每个数据包进行加密。通过对射频的实时监测，发现并定位恶意的AP，恶意AP是未经授权的人员通过自己设置一个AP，吸引无线终端连接到恶意AP从而非法获得数据的黑客方法。对恶意AP的扫描配合采用安全无线认证协议，能够解决AP和无线之间的相互信任问题。目前无线局域网领域标准主要有思科和微软等公司，能够支持最多的安全保障和扩展的端口安全管理。

·        终端定位

配合射频实时监测功能，射频指纹扫描能够对终端所在的位置进行定位，当一个移动终端变换位置时，能够实现3-5米的定位，同时和门禁系统结合，对外来的临时人员进行RFID的定位，人员佩戴RFID标示的腰扣终端，可以将人员位置显示在网络管理界面的大楼地理图上。方便对无线终端的监控和管理。在网络管理系统上有针对ERP系统和安全管理系统的API，可以结合ERP和安全管理系统将定位信息集成到工作流程的管理中。

·        地理化图形管理界面

网络管理界面全部图形化，能够输入大楼的平面图，并且能够进行微调，能够输入障碍物等信息，在网管上面可以操作全部的无线功能。在AP上无需任何配置。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1 整体架构

图2.1-1

图2.1-2 AP连接方式

为了全面地满足企业的RF管理需求，思科设计了一个集中、简便的WLAN架构。它的核心组件是 “分离MAC”架构，即将对802.11数据和管理协议的处理，以及接入点功能分别部署于一个轻型接入点和一个集中WLAN控制器（如图2.1-3所示）。更加特别的是，对时间敏感的活动――例如信标处理、与客户端的握手、介质访问控制（MAC）层加密和RF监控――都是由接入点处理的。所有其他活动都由WLAN控制器处理，它需要具备整个系统的可见度。这包括802.11管理协议、帧转换和桥接功能，以及对于用户移动、安全、QoS和――可能更加重要的是――实时RF管理的系统级策略。

思科无线局域网控制器具备的实时RF管理对于思科轻型无线解决方案具有重要的意义。它是思科产品的一项独有特色。思科无线局域网控制器可以利用动态算法，创建一个完全自行配置、优化和治愈的环境，让思科WLAN适用于提供安全、可靠的业务应用。这是通过执行下列RRM功能实现的：

 

RF网络的管理需要充分了解影响无线空间的因素。思科轻型接入点采用了独特的设计，不仅能够提供服务，还可以同时监控所有信道。这源自于思科在它的分离MAC架构中对802.11 MAC层所开展的、广泛的开发工作。

 

除了提供服务以外，思科轻型接入点还可以同时扫描所在国家允许的所有有效的802.11a/b/g信道，以及在其他地区有效的信道。这可以提供最高限度的保护――系统将发现可能从其他国家进口的恶意接入点，或者某个知道怎样更改所在国家规定操作方式的黑客。这些黑客能够让恶意设备位于带外，从而躲过大部分WLAN入侵检测系统（IDS）的扫描。

 

思科轻型接入点可以在不超过60ms的时间里进行“信道外”扫描，以监听这些信道。在此期间搜集到的分组将被发送到思科无线局域网控制器。后者将对这些分组进行分析，以发现恶意接入点（无论服务集标识符[SSID]是否被广播）、恶意客户端、临时客户端和干扰接入点。

 

在缺省情况下，每个接入点只用0.2%的时间进行信道外扫描。这项任务会在所有接入点之间进行统计分配，以确保相邻接入点不会同时进行扫描，对WLAN的性能造成不利的影响。这使得管理员可以通过每个接入点搜集到的信息，了解他们的WLAN的运行状况，将网络可见度提高到重叠式网络所无法提供的水平，解决为每三到五个接入点部署无线监视器这一做法可能出现的“隐藏节点”问题。

 

注意：在必要情况下，思科轻型接入点可以被专门部署为无线监视器，但是成本因素和对更高网络可见度的要求通常会促使最终用户采用上述方式。

 

802.11 MAC功能需要采用一种基于二进制指数退避的冲突避免机制，即带有冲突检测的载波侦听多路存取（CSMA/CA）。802.11 MAC层由一个四路交换协议定义：

Request to Send (RTS) <–> Clear to Send (CTS)

Data <–> ACK

 

当某个基站需要发送信息时，它会将其提供给介质。如果介质是闲置的，接入点将会允许该基站发送它的数据。否则，基站将被告知等到其他正在使用介质的基站完成任务之后再发送数据。这可以防止两个客户端同时在同一个信道上发送数据，导致数据帧受损。

 

在使用CSMA/CA时，同一个信道上的两个接入点（位于同一个区域）与两个不同信道上的两个接入点相比，将获得其一半的容量。这可能会导致问题。例如，某个在咖啡厅中查看电子邮件的用户可能会对相邻企业中的接入点的性能造成不利的影响。即使位于不同的网络之中，在信道1上向咖啡厅网络发送流量的用户也可能会导致使用同一个信道的企业数据遭到破坏。思科无线局域网控制器可以通过动态分配接入点信道，避免冲突，从而解决这个问题和其他同频干扰问题。因为思科轻型解决方案通过它的RRM工具而具有覆盖整个企业的可见度，所以信道可以被“重复利用”，以避免浪费宝贵的RF资源。换句话说，信道1将会分配给一个远离该咖啡厅的接入点。相比之下，其他WLAN系统在这种情况下通常要求完全禁止使用信道1。因此，思科的解决方案更为有效。

 

思科无线局域网控制器的动态信道分配功能还有助于最大限度地减小思科轻型WLAN解决方案中的相邻接入点之间的同频干扰。例如，在使用802.11a时，信道35和40不能同时使用54Mbps，具体取决于接入点和客户端的摆放位置。通过分配信道，思科无线局域网控制器可以隔离相同信道，从而避免这个问题（如图2.1-4所示）。

 

 

33%效率                 100%效率

思科无线局域网控制器可以通过分析多种实时RF特性，有效地处理信道分配。这些特性包括：

接入点接收能量――这取决于网络的静态拓扑；这项功能可以让信道获得最高的网络容量。

噪声――这个因素会限制客户端和接入点的信号质量。噪声的增大会导致有效网格的减小。通过优化信道和避免噪声源，思科无线局域网控制器可以在优化网络覆盖范围的同时，保持系统容量不变。如果某个信道因为噪声过高而无法使用，该信道将会被避开。

802.11干扰――如果存在其他无线网络，思科无线局域网控制器将会改变信道的使用方式，以避免与其他网络的干扰。例如，如果一个网络使用的是信道6，另一个相邻WLAN将被分配信道1或者11。这可以通过限制频率重叠，提高网络容量。如果因为某个信道的使用量过高而导致没有可用容量，思科无线局域网控制器将会选择避开这个信道。

利用率――在启用这项功能时，容量计算将会考虑到某些接入点传输的流量多于其他接入点（例如一个休息室相对于一个工程区域）。因此，那些需要最多带宽的接入点将在信道分配方面获得更高的重视。

客户端负载――通过在调整信道结构时考虑客户端负载，可以最大限度地减少客户端对于WLAN的影响。思科无线局域网控制器会周期性地监控信道分配情况，搜寻“最佳的”分配方式。只有在可以显著提高网络性能，或者改进某个性能低下的接入点的性能时，才会进行调整。

 

思科无线局域网控制器可以将RF特性信息与智能算法相结合，执行针对整个系统的决策。利用软决策机制，可以满足互相冲突的需求，为最大限度地减少网络干扰确保最佳的选择。最终结果是在一个三维空间中实现最佳的信道配置，而位于楼层上方和下方的接入点在总体WLAN配置中扮演着重要的角色。

 

“干扰”的定义是任何不属于某个思科WLAN系统的802.11流量，包括恶意接入点、蓝牙设备或者相邻WLAN。思科轻型接入点一直在扫描所有信道，寻找主要的干扰源（如图2.1-5所示）。

如果802.11干扰幅度超过了预定的阈值（缺省值为10%），一个消息就会被发送到思科无线控制系统（WCS）。思科无线局域网控制器将设法重新分配信道，以便在存在干扰的情况下提高系统性能。这可能会导致相邻思科轻型接入点位于同一个信道上，但是这显然要比让接入点继续留在一个因为某个干扰接入点而无法使用的信道上好得多（考虑到利用率因素）。

管理员可以从思科WCS实时地查看RF环境的情况（如图2.1-5所示）。这有助于了解无线空间的运行状况，尤其是试图诊断WLAN故障时。