南通大剧院无线网络设计

唐玉 范君

摘要：以南通大剧院无线网络的设计为背景，给出相关设实施方案，详细介绍了项目背景、无线设计、网络设计。其中，无线设计部分从无线设计需求、AP覆盖规划、AP部署设计、无线安全设计、无线产品选型等角度给予阐述。无线设计工作有效满足了大剧院无线数据业务需求，达到了最初的设计目标。

关键词：无线网络;AP;无线控制器

中图分类号：TP393        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）03-0045-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 项目背景

南通大剧院位于江苏省南通市中创区，项目规划用地面积107071平方米（160亩），总建筑面积105000平方米。其中，地面建筑面积75000平方米，地下建筑面36000平方米。建筑地上7层，地下3层，建筑总高度57米。

大剧院包含五个厅：歌剧院（1600座）、音乐厅（1200座）、戏剧场（600座）、多功能厅（400座）、少年活动中心儿童剧场（300座），这五个厅被一个公共的环形大厅串联起来。

2 无线设计

2.1 无线设计需求

本次涉及的无线项目的建筑物一共有6层，主要的场所为大厅、观众厅、化妆室、办公室。观众大多需要连接互联网，提供安全、稳定、可靠的无线网络接入服务是此次无线网络设计的主要目标。

此次无线网络建设需求，是实现南通大剧院实施无线网络的部署，剧场内的演员和观众可以通过个人电脑、手机或平板设备WIFI随时随地接入无线网，达到剧院内无线信号的全方位立体式无缝覆盖。剧场的无线网络设计要求与有线网络能够无缝对接，能够实现数据的畅通传输，同时具备相关的安全防御和认证管理功能，可以对有线和无线的流量统一管理，同时也需尽可能简化网络结构，提高网络访问速度与效率[1-2]。

本工程是大剧院无线设计，由于剧院目前正在建设中，本设计以剧院施工平面图纸为基础，借助无线地勘软件辅助设计。

2.2 AP覆盖规划

基于剧场的背景下，在双绞线或光纤布线受限的区域环境内，相当数量的移动设备同时访问网络所产生的无线数据接入和传输问题，需要通过使用无线网络覆盖来解决。其中高密集人员且长时间停留的观众厅、乐池在无线覆盖的同时也需要保证人员的上网质量;一般密度人员且长时间停留的办公室、会议室、小排练室等可在保证无线覆盖的同时添加几个有线的接口;一般密度人员且流动性强的主侧舞台、活动室、和大厅等只需无线覆盖即可。

从剧院中无线覆盖的应用情况，可以归纳为两大类：单AP室内覆盖、多AP重叠室内覆盖，下面则从这两类中进行展开描述：

1）单AP室内覆盖：

主要应用于活动室、会议室、办公室、贵宾室，使信号进行此空间内覆盖，无需要考虑到室外信息的覆盖。单AP室内覆盖的放装分二种情况，第一种情况的AP挂在墙壁上，第二种情况则是部分区域无法AP挂壁时则采用吸顶天线的方式进行覆盖空间。

在实施中，会存在部分信息外泄到室外，当室外布置AP覆盖门外空间时，则要使用根据情况而定。

2）多AP重叠室内覆盖：

多AP重叠室内覆盖主要应用于观众厅，主要根据覆盖用户数量实现上述空间内覆盖，无须考虑室外信息的覆盖。该类覆盖又分两种情况，划分原则主要是看是否将AP放置在座椅下侧，或者挂壁在阶梯的踢面。信道规划方面采用相邻AP可以选择无信道重叠的区域进行设置以避免信道冲突。

2.3 AP部署设计

基于剧院建筑结构的复杂，从选型和部署的角度产生三种方案。

方案一：采用经典的放装AP进行部署，优点是在观众厅中使用微蜂窝方案。

采用微蜂窩方案优点是微蜂窝不需要进行大量的天线方位调整，降低了工程调试难度，节约施工时间。此外，将AP部署在座椅下方，利用地面座椅位置对信号的阻挡，控制设备覆盖范围，优化干扰问题，增加部署点位，从而提升用户容量，保障超高密度用户的接入。方案一相比室内吊顶安装AP，不会造成信号自上而下覆盖又从地面反射，且信号更容易控制。

单纯使用方案一微蜂窝方案的缺点是剧院建筑物的结构多样复杂，墙体过多。需要使用过多地放装AP进行部署，形成浪费。

方案二：采用智分AP进行部署，适合剧院中办公室、活动室等地方，优点：单个AP的无线信号可以满足多个房间覆盖需求、单根天线可以覆盖一定区域的房间，若干个房间可以共享一根天线，即无须在每个房间部署AP。方案二缺点是了增加馈线部署工作，同时也增加了额外配置工作，另外剧院房间过多，且部分房间分散，导致部分地区无法形成有效部署。虽然方案二能够有效满足办公区域需求，但此方案不适合高密度人员的观众厅。智分AP单流/双流部署方式如图2所示。

方案三：采用智分+进行部署。优点：弱电间主机+微AP射频模块+百米以太网线的部署方式能良好地覆盖剧院大部分区域。缺点：部分区域距离弱电间较远且区域较小，如单独再添加一台设备就过于浪费;不适合高密度人员的观众厅。

由这三种方案可以看出剧院中AP部署方案不可单独选择其中的一种，应用两种或以上的方案最好。此次设计采用了以下的方案组合方式：

（1）将观众厅采用方案一的方式进行部署;

（2）非观众厅的其他区域采用方案三进行部署;

（3）区域面积较小的场所采用方案一或方案二;

（4）距离弱电间较远区域，因方案三无法良好部署，则只应采用方案一或方案二。

2.4 无线安全设计

在无线整体安全方面，设计无线数据进入汇聚交换机、无线控制器后，将流量送入到流量分析设备和入侵检测设备，经过流量的分析，确定流量的安全性后再转发。在无线控制器上，通过加密认证、基于数据帧过滤动态黑名单、用户隔离、非法AP检测及反制、动态ACL下发等技术对无线AP及接入的流量提供安全保护[8-9]。剧场办公室用户通过AP访问外网时需要先行经过Web认证方式，上述网络设备统一通过RADIUS服务器进行管理。

2.5 无线设备选型

无线设计的产品选型，以无线控制器AC和无线AP这两类设备为主[5-7]。

基于剧院的设计需求，此次剧院的AP的双频支持、传输协议、工作频段、空间流数、传输速率、最大接入用户数是设备选型的重点参数。以RG-AP850-AR（V2）产品为例，该型AP射频设计支持四路双频设计，即支持四路射频卡工作在5G频段，其中有两路射频卡支持2.4G/5G频段灵活切换。在传输协议方面，具备支持标准的802.11ax协议，可同时工作在802.11ax和802.11a/b/g/n/ac模式。在工作频段方面，支持2G（802.11b/g/n）和5G（802.11a/n/ac/ax）两个频段。空间流数，在2.4G频段最高支持4条空间流、5G频段最高支持8条空间流。整机最大无线协商速率4.134Gbps，最大接入用户数为1552。

无线控制器的设备选型的重点参数是可管理AP数、内置Portal最大支持用户数、VLAN支持数、漫游和转发功能支持等。此次设计方案中选用了RG-WS7880无线控制器。

3 网络设计

在大剧院的网络设计方案如图3所示，其中两台无线控制器分别旁挂在两台核心交换机，并开启热备。这两台核心交换机采用VSU提高转发带宽。所有交换机间设置成trunk，并开启生成树防止产生环路。核心设备之间的线路通过Aggregate Port提供线路冗余和可靠性[3-4]。使用聚合技术将带宽提升。由于使用的是光口，剧院四、五、六楼的弱电间主机只需连接一台汇聚交换机，避免了设备浪费。

网络无线部分的设计采用“无线控制器AC+瘦AP解决方案”进行了整体覆盖，无线控制器旁挂到核心交换机，在接入层接入交换机选择支持POE功能的型号。AP部署方案如下：

1）借助六类双绞线将AP接入POE交换机，通过双绞线为AP供電和数据转发。

2）部署在不同位置的微AP射频模块用采用六类双绞线连接到弱电间主机。

3）所有的AP在进行部署时，如有特殊原因（如供电、距离、机柜位置等），需要根据现场情况进行调整。由于南通大剧院分为六层，每层各不相同。每层图纸的区域进行设计时，对于信道规划必须细心谨慎。

其中五楼的分区1需借用四楼的分区1的弱电间的主机，通过百米六类双绞线连接微AP射频模块进行部署;六楼的分区2用五楼的分区1的弱电间主机借助百米六类双绞线连接微AP射频模块进行部署。各个建筑物的屋面和上空无须覆盖，其他依照正常部署方式。

4 结束语

本文以南通大剧院无线设计为背景，介绍了无线设计思路、设计方案、无线安全设计、无线设备选型、网络设计等内容。经过上述的规划和设计，有效满足了大剧院无线的设计需求，达到了最初的设计目标。

参考文献：

[1] 汪双顶，黄君羡，梁广民.无线局域网技术与实践[M].北京：高等教育出版社，2018.

[2] 黄君羡，汪双顶.无线局域网应用技术：场景项目式[M].北京：人民邮电出版社，2019.

[3] 汪双顶，武春岭，王津.网络互联技术-理论篇[M].北京：人民邮电出版社，2017.

[4] 汪双顶，袁晖，史振华.多层交换技术-实践篇[M].北京：人民邮电出版社，2019.

[5] 薛国斌.通信组网中计算机无线局域网技术的应用研究[J].通讯世界，2019，26（4）：86-87.

[6] 李可.企业级无线局域网中的流量控制关键技术研究[D].成都：电子科技大学，2019.

[7] 王喜来.浅析无线局域网在战术组网中的应用[J].计算机与网络，2020，46（5）：41.

[8] 王文英. 某酒店无线局域网建设技术方案[J]. 科教文汇， 2019， 453（3）：89-91.

[9] 简练，张璐璐，侯鹏亮，等.移动办公中的无线局域网安全分析及解决方案[J].保密科学技术，2019（4）：14-16.

【通联编辑：王力】