述无线校园网的规划及实施.docx
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述无线校园网的规划及实施
新乡学院
毕
业
论
文
论文题目
无线校园网的规划及实施
院（系）名称
计算机与信息工程学院
专业名称
计算机信息管理
班级
08级信息管理02班
学生姓名
李洋少
学号
08060202037
指导教师姓名
邝涛
2011年4月完成
目录
内容摘要：
2
关键词：
2
Abstract：
2
Keywords:
2
一前言3
1.1概述3
1.2应用和需求4
二校园无线网的设计方案5
2.1概述5
2.2WLAN的工作机制5
2.3硬件设备的选购6
2.3.1核心交换机的选购6
2.3.2POE交换机的选购7
2.3.3光纤收发器的选购7
2.3.4服务器的选购8
2.3.5无线路由器的选购9
2.3.6室外AP的选购10
2.3.7室内AP的选购11
三无线校园网络设计12
3.1新乡学院校园网网络现状分析12
3.2校园用户的调查13
3.3无线校园网设计分析13
3.3.1设计原则13
3.4设计方案14
3.4.1室外区域无线覆盖方案14
3.4.2室内区域无线覆盖方案14
四无线校园网的实施15
4.1图文信息楼WLAN覆盖解决方案15
4.2、无线校园网室外WLAN覆盖解决方案16
4.2.1校园网的具体设计16
4.2.2以计算机与信息工程学院教学楼为实例具体实施17
第五章无线网络的安全部署18
5.1开放认证18
5.2共享密钥认证19
5.3无线局域网的加密技术19
结束语20
致谢20
参考文献21
内容摘要：
网络的发展极大地推动了教育系统的信息化进程，各院校在大力建设有线网络的同时，也日益关注无线网络在校园的应用。
同时，随着笔记本电脑的普以及无线局域网客户端适配器产品的价格逐步降低，更多的学生和老师有能力拥有无线网络客户端产品。
校园用户越来越要求尽可能方便、快速、移动式的使用网络，无线校园的建设正驶向快车道。
随着计算机及网络技术的飞速发展，网络组建、管理和维护技术已经广泛在我们身边获得了应用。
自1995年中国教育教研网（CERNET）建成后，校园网的建设已经进入到一个蓬勃发展的阶段。
校园网的建成和使用，对于提高教学和研究的质量、改善教学和科研条件、加快学校的信息化程度，开展多媒体教学与研究以及教学多出人才、科研多出成果有着十分重要而深远的意义。
关键词：
无线校园网，规划设计，网络组建，AP
Abstract：
Thedevelopmentofthenetworkgreatlypromotedtheeducationsystemofinformationization,theinstitutionsinvigorouslyconstructionofcablenetwork,whilealsoincreasingattentionintheapplicationofthewirelessnetworkofcampus.Meanwhile,aslaptopcomputersandwirelessLANdopplerclientadaptergraduallyreducethepriceoftheproduct,themorestudentsandteachershaveabilityhasawirelessnetworkclientproducts.Campususersmoreandmorerequirementsasconvenient,fast,andtheuseofwirelessmobilenetwork,theconstructionofcampusissailingfastlane.Alongwiththecomputerandnetworktechnologyrapiddevelopment,thenetworkorganization,managementandmaintenancetechnologyhasbeenwidelyinoursidewontheapplication.
Since1995ChinaeducationresearchnetsCERNETiscompleted,theconstructionofnetworkhasenteredastageofvigorousdevelopment.Campusnetworkconstructionanduse,toimprovethequalityofteachingandresearch,improvetheteachingandscientificresearchconditions,accelerateschoolinformationization,multimediateachingandresearchandteachingmoreoutstandingpersonnel,researchgivemoreachievementsisveryimportantandfar-reachingsignificance
Keywords:
wirelessnetwork,planninganddesign,networkcomposing,AP
一前言
1.1概述
随着网络技术的发展和网络产品价格不断的下调，众多高校都开始搭建网络平台，组建自己的校园网络。
一个校园网络的组建并不是我们想象中用几个交换机就能实现，它是一项庞大而又复杂的工程，它需要覆盖整个校园，要将校园内的计算机、服务器和其它终端设备连接起来，实现校园内部数据的流通，实现校园网络与互联网络的信息交流，并且它还要涉及到网络的安全，涉及到网络的管理。
因此，一个校园网络系统的组建需要从多方面进行考虑。
无线局域网（WLAN）技术于20世纪90年代逐步成熟并投入商用，既可以作传统有线网络的延伸，在某些环境也可以替代传统的有线网络。
无线局域网具有以下显着特点：
简易性：
WLAN网桥传输系统的安装快速简单，可极大的减少铺设管道及布线等繁琐工作；
灵活性：
无线技术使得WLAN设备可以灵活的进行安装并调整位置，使无线网络达到有线网络不易覆盖的区域；
综合成本较低：
一方面WLAN网络减少了布线的费用，另一方面在需要频繁移动和变化的动态环境中，无线局域网技术可以更好地保护已有投资。
同时，由于WLAN技术本身就是面向数据通信领域的IP传输技术，因此可直接通过千兆自适应网口和企业、学校内部Intranet相连，从体系结构上节省了协议转换器等相关设备；
扩展能力强：
WLAN网桥系统支持多种拓扑结构及平滑扩容，可以十分容易地从小容量传输系统平滑扩展为中等容量传输系统；
随着WLAN技术的快速发展和不断成熟，目前在国内外具有较多的中大规模应用，诸如荷兰的阿姆斯特丹市的全城覆，向客户提供各种业务。
在经历一系列改革后，为了进一步提升自身实力，很多高校都开始改建自己的校园网，大量新教学楼拔地而其，在新建设的建筑大楼中一般都布有网络线，这给校园组网带来了一定的方便。
不过还有一部分老式的建筑大楼并没有布网络线，如果我们在这里也使用有线网络，不但会带来布线的麻烦，还会影响建筑大楼的美观。
在一所校园内，总有一部分区域是有线网络不能涉及的范围，如果强行布置有线网，后果非常严重。
所以，在上面提到的这些地方需要布置无线局域网，才能让整个校园都被网络覆盖。
当然我们也不能在一所高校内全部布置无线局域网，毕竟无线局域网的数据传输速度较慢，并不适合一些高带宽业务的处理。
因此，一所校园的校园网应该是一个有线、无线网络的有机结合
1.2应用和需求
在信息迅猛发展的今天，国内所有高校均实现了有线校园的建设。
但随着教学设施的完善，越来越多的便携式计算机终端被带进了教室，越来越多的学生也开始拥有了带有无线网卡的计算机终端。
教师和学生对高校校园网的依赖性相当之高，“随时随地获取信息”已成为广大师生们的新需求。
但是，传统的有线校园网存在着诸多“网络盲点”，比如在图书馆、食堂等许多不宜网络布线的场馆设施如何联网？
在教室、实验室等场合如何突破网络节点限制、实现多人同时上网的问题？
这就需要我们在现有网络的基础上充分扩展和利用无线网络来解决。
1.2.2总体建设目标
设想一下，在教室、礼堂、会议室、图书馆，甚至在迎新大道、体育馆、足球场、操场等有线网络无法延伸到的场所连接到校园网，学生们一边坐在草地上，惬意地喝着饮料，一边通过无线网络自由地与专家、老师进行网上讨论、访问图书馆电子资源;课堂上老师和学生可通过手持无线设备进行自由沟通和交流;奥运会比赛的时候，通过无线，全校所有师生可实时在校内任何地方看到赛事直播，使全校师生能够随时随地、方便高效地使用校园网络；
这样一个美好的无线校园网的实现，需要一个强有力的无线网络来支撑，当前校园无线的规模越来越大，从覆盖范围看，无线从校园局部覆盖扩展到了整个校园内的覆盖，包括室内、室外马路、操场等的覆盖;从无线AP的数量看，也从最初的几个发展到几十个甚至上百个AP。
无线校园的建设对系统的安全性、稳定性、扩展性、管理性等各方面都提出了更高的要求。
由于本工程是在校园有线网的基础上加以无线扩充（即采用无线路由器将无线网络接入到有线网络）。
二校园无线网的设计方案
2.1概述
WLAN（WirelessLocalAreaNetwork，无线局域网）是通信行业的一个时髦词语，而且可以肯定它是一种人人都想使用的技术。
WLAN变得如此流行的原因是易于安装和使用。
通过WLAN系统，用户无须考虑复杂的线路连接和布置问题。
可是WLAN系统也不是完全的“无线”，因为只有客户端是可移动的，而服务器或者说接入设备是固定的。
使用WLAN解决方案，网络服务商和企业能给他们的客户提供无线局域网服务，这些服务包括：
使用带有WLAN功能的设备组建一个无线网络。
这个网络可以成为接入固网或者Internet的入口。
配置了无线PCI网卡的客户端可以与无线网络建立连接并访问固网或Internet。
WLAN客户端与传统的802.3局域网的互连。
通过不同的加密和认证方式实现安全的访问。
WLAN功能使用户能够安全的访问网络并且能在同一移动区域内进行快速漫游。
2.2WLAN的工作机制
WLAN由以下几个部分组成：
⑴Client（客户端）：
带有无线网卡的便携机。
⑵AccessPoint（无线路由器，接入点）：
执行桥接操作的设备，在客户端（Client）和局域网（LAN）之间对无线帧和有线帧进行相互转换。
⑶AccessController（AC，无线控制管理器）：
对WLAN内所有无线路由器进行管理和控制的设备，通过与认证服务器的通信来进行信息过滤。
⑷WirelessMedium（无线媒介）：
用于客户端间进行帧传输的媒介。
在WLAN系统里使用无线电频率做为媒介。
2.3硬件设备的选购
2.3.1核心交换机的选购
H3CS9512主要参数
交换机类型
纠错路由交换机
应用层级
纠错三层
传输速率
纠错10Mbps/100Mbps/1000Mbps
网络标准
纠错IEEE802.1P、IEEE802.1Q、IEEE802.1d、IEEE802.1w、IEEE802.1s、IEEE802.1ad、IEEE802.3x、IEEE802.3ad、IEEE802.3、IEEE802.3u、IEEE802.3z、IEEE802.3ab、IEEE802.3ae、IEEE802.3af
端口结构
纠错模块化
接口介质
纠错10Base-T、100Base-T、1000BASE-X、1000BaseT
传输模式
纠错全双工/半双工自适应
交换方式
纠错存储-转发
背板带宽
纠错1.8Tbps
VLAN支持
纠错支持
QOS支持
纠错支持
网管支持
纠错支持
MAC地址表
纠错16K
模块化插槽数
纠错14
电源电压
纠错DC:
输入电压:
-48V～-60V,AC:
输入电压:
100V～240V
环境标准
纠错工作温度:
0℃-45℃、相对湿度:
10%-90%（非凝结）
产品尺寸（mm）
纠错436×753×450
产品重量（Kg）
纠错100
其它技术参数
纠错通过了CE、FCCPART15、TUV-GS、UL、VCCI和C-TICK的认证
2.3.2POE交换机的选购
H3CS5500-28C-PWR-EI
主要参数
传输速率
10Mbps/100Mbps/1000Mbps/10000Mbps
端口数量
28
背板带宽
192Gbps
包转发率
95.2Mpps
支持
VLAN支持、QOS支持、网管支持
网管功能
支持命令行接口（CLI）,Telnet,Console口进行配置
支持SNMPv1/v2/v3，WEB网管
其它技术参数
支持:
以太网供电PoE
2.3.3光纤收发器的选购
NCCGE-1000S-B13（15）
基本规格
设备类型
光纤收发器
接口类型
10/100/1000M,单纤单模SC
符合协议标准
IEEE802.3、IEEE802.3u、IEEE802.3ab、IEEE802.3z、IEEE802.3x
传输速率
10/100/1000Mbps
最大传输距离
20000米
2.3.4服务器的选购
IBMSystemx3850X5（7145N09）
基本类别
产品类型
企业级
产品类别
机架式
处理器
CPU类型
XeonX7550CPU频率：
2000MHz三级缓存：
18MCUP核心：
8核
处理器描述
标配2个XeonX7550处理器最大支持4个处理器
内存
内存类型
DDR316GB
最大内存容量
1TB
存储
硬盘大小
4*146GB最大支持8个热插拔硬盘
网络
网络控制器
两个千兆以太网卡
软件系统
系统支持
MicrosoftWindowsServer2008（Standard、Enterprise和DataCenterEdition、32位和64位）、32位和64位
RedHatEnterpriseLinux
SUSEEnterpriseLinux（Server和AdvancedServer）
VMwareESXServer/ESXi4.0
2.3.5无线路由器的选购
TP-LINKTL-WR1043N
主要性能
网络标准
IEEE802.11n、IEEE802.11g、IEEE802.11b、IEEE802.3、IEEE802.3u、IEEE802.3ab
最高传输速率
300Mbps
频率范围
2.4-2.4835GHz
信道数
13
网络协议
CSMA/CA、CSMA/CD、TCP/IP、DHCP、ICMP、NAT、PPPoE
灵敏度
270M:
-68dBm@10%PER、130M:
-68dBm@10%PER、108M:
-68dBm@10%PER、54M:
-68dBm@10%PER、11M:
-85dBm@8%PER、6M:
-88dBm@10%PER、1M:
-90dBm@8%PER
网络接口
1个WAN口、4个LAN口
网络功能
安全性能
提供64/128/152位WEP加密,支持WPA/WPA2、WPA-PSK/WPA2-PSK安全机制
网络管理
全中文WEB管理界面,支持免费WEB软件升级
注：
以上设备的样图、详细信息和报价均来自中关村在线网站
2.3.6室外AP的选购
主要性能
网络标准
IEEE802.11a、IEEE802.11g、IEEE802.11b
数据传输率
108Mbps
有效工作距离
室外500米（环境的因素会影响无线传输的距离）
频率范围
5.15GHz-5.875GHz、2.4GHz-2.4835GHz
调制方式
BPSK、QPSK、16QAM、64QAM、OFDM、DQPSK、DBPSK、DSSS、CCK
天线
天线增益:
5dBi
状态指示灯
Power、10/100Mbps、802.11a、802.11b/g
工作电压
48VDC
安全性能
WEP数据加密64/128/152位、WPATKIP/PSK、WPA2AES
认证
FCCclassB、CE
产品尺寸
277.7*155*45mm
其它技术参数
工作温度:
0℃-55℃、存储温度:
-20℃-65℃、湿度:
5%-95%无凝结
其它特点
双频三模室外无线接入点
2.3.7室内AP的选购
主要性能
网络标准
纠错802.11g、802.11b
数据传输率
纠错108、54、48、36、24、18、12、11、9、6、5.5、2、1Mbps
有效工作距离
室内100米、室外500米（环境的因素会影响无线传输的距离）
频率范围
纠错2.4GHz-2.4835GHz
灵敏度
纠错54Mbps-72dBm、48Mbps-72dBm、36Mbps-73dBm、24Mbps-77dBm、18Mbps-80dBm、12Mbps-80dBm、9Mbps-84dBm、6Mbps-87dBm、2Mbps-89dBm、1Mbps-92dBm
调制方式
纠错802.11b11MDSSS:
DBPSK、DQPSK、CCK,802.11g54MOFDM:
BPSK、QPSK、16QAM、64QAM
天线
外置增益5dBi×2
网络接口
纠错1个自适应LAN10/100M
状态指示灯
纠错Power绿色、LAN绿色、802.11b/g绿色
工作电压
纠错48VDC
安全性能
纠错64/128/152位WEP及WPA、WPA2最新无线安全标准
认证
纠错FCCclassB、CE
产品尺寸
纠错277.7*155*45mm
其它技术参数
纠错支持无线接入点、点对点、点对多点网桥功能
三无线校园网络设计
3.1新乡学院校园网网络现状分析
本设计的主要目标是针对校区的无线网络进行设计，学院校区校园网网络主干采用H3CS9512核心交换机，整个网络只有两层结构，保证了数据的快速交换，同时，网络主干全部使用光纤，桌面接入全部实现百兆接入，保证了校园网对多媒体数据流的需求。
校园网的网络拓扑如下图所示。
图3.1总结构图
3.2校园用户的调查
新乡学院是教育部批准的一所省属全日制普通本科院校，学院教职工及学生有2万多，现对我校无线用户的调查问卷统计分析：
我校用现拥有笔记本数量的比例约18.9%，现高校用的智能手机支持wi-fi无线上网的数量比例约36.8%，其使用大都聚集在住宿区和教学楼周围，在校园内使用的数量不是很密集。
3.3无线校园网设计分析
3.3.1设计原则
无线局域网的主要指标决定了设计无线局域网的原则是以数目尽可能少的AP来为所有网络用户提供服务。
用户相对疏散区域只需要布置少数AP即可，以AP覆盖范围最大为宜：
用户相对密集区域需要通过增加单位面积内AP数目来为用户提供可靠服务。
前者主要考虑覆盖范围这一因素，后者主要考虑单位面积系统容量这一因素。
与校园网骨干网相连的以太网交换机、AP和远程无线网桥将不同容量、分布在不同的局域网连入校园网从而实现了个分组局域网通过校园网骨干网接入中国教育网（CERNER）。
无线局域网的主要指标决定了设计无线局域网的原则是以数目尽可能少的无线路由器来为所有网络用户提供服务。
用户相对疏散区域只需要布置少数无线路由器即可，以无线路由器覆盖范围最大为宜：
用户相对密集区域需要通过增加单位面积内无线路由器数目来为用户提供可靠服务。
前者主要考虑覆盖范围这一因素，后者则主要考虑单位面积系统容量这一因素。
设计原则：
无线覆盖设计将遵循按照信号范围最大化原则，在全校全面覆盖的前提下，重点选择部分区域进行更加细腻的覆盖。
并且，保证无线网络稳定性并与绝大多数主流无线网卡兼容，同时兼顾考虑网络扩容，为今后网络扩容做好预留。
（1）一般来讲室内容许最大覆盖距离为35~100米，室外容许最大距离100~400米；
（2）障碍物阻挡；
（3）要观测无线覆盖周围的障碍物确定无线路由器的数量和放置位置。
2.4G电磁波对于各种建筑材质的穿透损耗的经验值如下：
A.水泥墙（15~25cm）:
衰减10~12dB
B.木板墙（5~10cm）:
衰减5~6dB
C.玻璃窗（3~5cm）:
衰减5~7dB
各种建筑材料对无线讯号的影响如下：
当无线路由器与终端隔一座水泥墙时，无线路由器的可传送覆盖距离约剩下<5米有效距离。
当无线路由器与终端中间隔一座木板墙时，无线路由器的传送距离约剩下<15米有效距离。
当无线路由器与终端中间隔一座玻璃墙时，无线路由器的传送距离约剩下<15米有效距离。
所以在安装选点时，一定要注意以避开墙、柱子等。
3.4设计方案
3.4.1室外区域无线覆盖方案
学校体育场、图书馆前后空地是学生课外学习较为集中的区域，也是学校最为需要实现无线覆盖的室外公共区域。
根据需覆盖的室外区域的实际情况，设计建立多个无线覆盖点，采用重叠交叉无线漫游的覆盖方式，即可成功实现设计要求和目标。
3.4.2室内区域无线覆盖方案
针对办公楼、教学楼、宿舍等结构较为复杂的室内区域，可根据建筑结构具体情况，选用以下两种方案：
方案一：
采用多个无线路由器整合交叉覆盖形成大面积覆盖区域，每个无线路由器都独立接到交换机上，以保证有更高的带宽。
方案二：
采用室外覆盖方式，选用室外无线路由器，通过天线聚集无线信号，使无线覆盖范围更大、更远，穿透能力更强。
设备与天线安置于楼宇顶部，以无线信号向下整体覆盖楼宇。
四无线校园网的实施
4.1图文信息楼WLAN覆盖解决方案
原定方案为AP多蜂窝覆盖方法。
将需要无线信号覆盖的大范围区域划分为多个范围较小的区域范围，在这些较小的区域范围内使用一个AP实现覆盖的。
通过使用多个AP对小的区域范围覆盖来达到整体大范围无线射频信号覆盖的目的。
通过对图书馆进行无线覆盖测试，我们发现该方案存在以下缺点：
（1）易受WLAN高频和低功率的限制，房间建筑格局特点也会对AP信号覆盖的效果产生很大的影响
（2）802.11b/gAP在从2.4—2.4835GHz的频段范围内只有3个完全不重叠的频点，如果在无线覆盖中不将相邻AP的频点错开就会出现同频干扰而影响正常的数据通信。
（3）系统内部的直接干扰。
即工作在相同频点的两个AP的距离小于载波侦听距离时，其中一个AP发送数据，那么另一个AP将侦听到载波繁忙，而暂停数据收发，等待信道空闲。
为了满足室内房间面积过大，无线上网需求及其密度大的环境特点要求，我们将802.11/g
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