某学院无线局域网络的规划设计.docx

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某学院无线局域网络的规划设计

湖南邮电职业技术学院

毕业设计

设计题目:

某学院无线局域网的规划与设计

班级：

三网融合122班

学号：

201202070212

姓名：

王权

指导教师：

陈雪蓉

完成日期：

2015年3月18日

摘要

摘要

目前，互联网越来越多的融入到人们的生活中，而在全世界范围内，校园网已经成为校园生活的重要组成部分，成为教师和学生获取资源和信息的主要途径之一。

而在我国，多数校园网均是建立在有线网络基础之上，随着信息技术的飞速发展，“随时随地获取信息”已成为广大师生们的新需求。

特别是应用数据、话音、视像多媒体的传输量的增加,校园网建设正向数字化、智能化方向发展。

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、大型会议室、阶梯教室、体育馆等许多不宜网络布线的场馆设施如何快速随时上网？

在教室、实验室特别是在宿舍楼等场合如何突破网络节点限制、实现多人同时上网的问题？

而校园无线局域网作为校园网的重要组成部分，因此在校园网中建设无线局域网作为有线校园局域网的重要补充显得尤为重要。

无线局域网是相当便利的数据传输系统，它利用射频技术，取代旧式的双绞铜线所构成的局域网络，使得用户能够利用其简单的存取架构，信息随身化、随时随地连接网络世界。

无线局域网弥补有线局域网络之不足，以达到网络延伸之目的。

本文主要介绍了校园无线局域网的应用需求，以及校园无线局域网的设计思路。

对校园无线局域网作出了物理和逻辑上的设计。

同时针对设计校区对其网络环境做了优化和扩展，使其以后能更加灵活的融入到网络生活中。

关键词：

无线局域网；校园网；IEEE802.11；信号覆盖

ABSTRACT

NowadaystheInternetisbecomingpopularinpeople’slife,andCampusNetworkwhichisamajorwayofobtainingresourceandinformationforteachersandstudents,hasbecomeasignificantpartinschoollifeworldwide.Howeverinourcountry,majorityofcampusnetworkisbuiltonthebaseofwiredlocalareanetwork,sotoobtaininformationwhereverandwheneverhasbecomethenewdemandofteachersandstudents.Withtherapiddevelopmentofinformationtechnology,especiallyinincreasingthroughputofapplicationdata,audioandvideomulti-media,campusnetworkisgoingtobedigitalizedandintelligentialized.ButtraditionalCampusNetworkhasmany‘networkblindspot’,suchashowtoquicklysurftheInternetwheneverinlibrary,largeconferenceroom,amphitheaterandstadiumwhereitisnotsuitableforwiring?

Howtobreaknetworknodeslimitationsandrealizepeopleonlinesimultaneously?

AsabigpartofCampusNetwork,constructingCampusWLANseemsvitalincampusasanimportantcomplementofCampusLAN.

CampusWLANisastronglyconvenientdatatransfersystemwhichutilizesRFtechnologyinsteadofoldlocalareanetworkformedbytwisted-paircopper.Itmakesuserstoadoptitssimpleframestructuretoletinformationconnecttothenetworkwheneverandwherever.TheWLANmakesupdeficiencyofLAN,aimingatnetworkextension.

ThisessaymainlyintroducestheapplicationdemandanddesignideasofcampusWLAN,andmakesadesignofCampusWLANphysicallyandlogically.Atthesametime,Italsoconductoptimizationandextensionfornetworkenvironmentofdesigningcampustomakeitintonetworklifemoreelastically.

KeyWords:

WirelessLAN；campusnetwork；IEEE802.11；signalcoverage

1前言

1.1无线局域网（WLAN）的特点

进入21世纪以来，人类科技不断发展，计算机技术也在突飞猛进，计算机的用户也越来越多，用户要求互连的计算机设备数量不断增加，可接入网络的个人终端设备比如上网本、手机、平板电脑、电纸书等也在迅猛增加，类型也更为复杂。

而传统的有线网络由于受到设计或环境条件的制约，在物理实现、逻辑和资金方面普遍存在着一系列的问题，特别是当涉及到网络移动和重新布局时，问题会更加明显。

所以发展一种可行的无线通信技术作为现有的数据连接扩充已成为一种需要。

自从上个世纪90年代以来，随着个人数据通信的发展，为了实现任何人在任何时间、任何地点均能实现数据通信的目标，要求传统的计算机网络由有线向无线，由固定向移动，由单一业务向多媒体发展，更进一步推动了无线局域网（WirelessLAN,）的发展。

与有线局域网相比较，无线局域网具有移动性高、传输距离长、网络保密性好、开发运营成本低、易扩展、受自然环境影响小，组网方式灵活、管理方便等优点，在无线数据业务日益发展的今天，无线局域网（WLAN）作为一种灵活的数据通信系统，是现有局域网的有效延伸和补充。

通过无线射频技术实现在一定范围内的无线发送和接收数据，减少了对固定线路的依赖，提高了工作效率和生活乐趣，相对有线网络有着无可比拟的优势。

1.2无线局域网（WLAN）的现状和研究意义

无线局域网（WLAN）是无线通信技术与网络技术相结合的产物。

从专业角度讲，无线局域网就是通过无线信道来实现网络设备之间的通信，并实现通信的移动化、个性化和宽带化。

通俗地讲，无线局域网就是在不采用网线的情况下，提供以太网互联功能。

无线局域网（WLAN）与有线局域网通过铜线或光纤等导体传输。

不同的是，无线局域网使用电磁频谱来传递信息。

它是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。

无线网络用于一些布线困难、上网设备经常移动的环境，及搭建临时性的网络。

无线网络因其自身的优越特性被作为有线网络的补充技术被广泛的应用。

无线局域网是相当便利的数据传输系统，它利用射频技术，取代旧式的双绞铜线所构成的局域网络，使得用户能够利用其简单的存取架构，信息随身化、随时随地连接网络世界。

在信息化快速发展的今天，校园网已经成为校园生活的重要组成部分，是教职员工和学生获取资源和信息的主要途径。

它将校园里的院系、学生与从事社交、学术、业务活动的行政人员紧密地联系在一起，在教育系统中具有重要的作用。

如今，越来越多的师生拥有了笔记本电脑，上网本，平板电脑，手机终端等网络计算机设备，他们希望方便的在教室、实验室、图书馆和室外等场地随时随地的接入互联网或校园内网，及时的获得所需的信息。

在上述背景下，本设计对无线局域网的相关通信协议进行分析与研究，并在此基础上实现具体的校园无线局域网应用方案。

WLAN工程的实施，将实现三维于一体的校园网络、Internet快速的接入。

极大地推动学校的教学与师生信息的获取方式与交流方式，使WLAN用户无论何时何地实现个人与网络世界的联接。

2无线局域网（WLAN）

2.1无线局域网（WLAN）简介

无线局域网（WLAN）是利用无线通信技术在一定的局部范围内建立的网络，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，它以无线多址信道作为传输媒介，提供传统有线局域网LAN的功能，能够使用户真正实现随时、随地、随意的宽带网络接入。

计算机无线通信和计算机无线联网不是一个概念，其功能和实现技术有相当大的差异。

计算机无线通信只要求两台计算机之间能传输数据即可。

而计算机无线联网则进一步要求以无线方式相联的计算机之间资源共享，具有现有网络操作系统所支持的各种服务功能。

计算机无线联网常见的形式是把一个（远程）计算机以无线方式联入一个计算机网络中，作为网络中的一个结点。

使之具有网上工作站所具有的同样的功能，获得网络上所有服务；或把数个（有线或无线）局域网联成一个区域网。

无线局域网可以在普通局域网基础上通过无线Hub（多端口转发器）、无线接入站（AccessPoint，AP,亦译作网络桥接器）、无线网桥、无线Modem及无线网卡等来实现，以无线网卡最为普遍，使用最多。

与有线网络一样，无线局域网同样也需要传送介质。

但它不是使用双绞线或者光纤，而是红外（IR）或者射频（RF）波段,无线局域网一般普遍采用扩频微波技术

无线局域网常用的实现技术有：

IEEE（美国电气和电子工程师协会）的802.11系列协议族、家用射频工作组提出的HomeRF、Bluetooth（蓝牙）以及欧洲的HiperLAN2协议等。

以IEEE802.11协议为基础的无线局域网在标准之争中脱颖而出，成为目前事实上的占主导地位的无线局域网标准。

无线局域网的系统构成主要有点对点型、点对多点型和完全分布型三种形式。

其中点对点型和点对多点型是日常生活中接触最多的两种无线局域网。

它们都有结构组成和用户设备简单的特点，而且点对多点型无线局域网更可以与微蜂窝技术结合，并利用信号发射功率与有线局域网相连，使用户更加方便、快捷地使用网络。

从无线局域网的系统结构和它无线特点可以看出，无线局域网省去了难度大、费用高、耗时长的布线施工，减少了对施工周边环境的影响，节约了大量经济费用；安装简单快捷，一般只要安装一个或多个接入点AP（AccessPoint）设备，就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络，在这个信号覆盖区域内，任何一个位置都可以接入网络，用户使用极为方便。

如图2.1所示，无线局域网是固定网络的一种延伸，对于用户来说是完全透明的，使用起来和有线网络一样。

图2.1

图2.2为有线局域网和无线局网的对比

图2.2

2.2无线局域网（WLAN）的优点

局域网络管理的主要工作之一就是铺设电缆或是检查电缆是否断线这种耗时的工作，很容易令人烦躁，也不容易在短时间内找出断线所在。

再者，由于配合企业及应用环境不断的更新与发展，原有的企业网络必须配合重新布局，需要重新安装网络线路。

虽然电缆本身并不贵，可是请技术人员来配线的成本很高，尤其是老旧的大楼，配线工程费用就更高了。

因此，架设无线局域网络就成为最佳解决方案。

无线局域网具有以下优点：

灵活性和移动性。

在有线网络中，网络设备的安放位置受网络位置的限制，而无线局域网在无线信号覆盖区域内的任何一个位置都可以接入网络。

无线局域网另一个最大的优点在于其移动性，连接到无线局域网的用户可以移动且能同时与网络保持连接。

安装便捷。

无线局域网可以免去或最大程度地减少网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点设备，就可建立覆盖整个区域的局域网络。

易于进行网络规划和调整。

对于有线网络来说，办公地点或网络拓扑的改变通常意味着重新建网。

重新布线是一个昂贵、费时、浪费和琐碎的过程，无线局域网可以避免或减少以上情况的发生。

故障定位容易。

有线网络一旦出现物理故障，尤其是由于线路连接不良而造成的网络中断，往往很难查明，而且检修线路需要付出很大的代价。

无线网络则很容易定位故障，只需更换故障设备即可恢复网络连接。

易于扩展。

无线局域网有多种配置方式，可以很快从只有几个用户的小型局域网扩展到上千用户的大型网络，并且能够提供节点间"漫游"等有线网络无法实现的特性。

由于无线局域网有以上诸多优点，因此其发展十分迅速。

最近几年，无线局域网已经在企业、医院、商店、工厂和学校等场合得到了广泛的应用。

3校园无线局域网

3.1校园局域网简介

网络现在已经成为人们日常生活中不可分割的一部分，校园网络的建设是学校向信息化发展的必然选择，而无线局域网是对校园现有有线局域网的一个很好的补充。

经过这些年有线网络建设、运行、维护，从实践结果来看，由于目前网络是有线的，所以在有些应用领域会出现困难。

例如，有些高校在前期布网时不能顾及所有区域，只布置了宿舍办公楼等区域，而布置网线的教室、图书馆数量有限；有些高校经费比较紧张，很难投入较大的财力来铺设光缆；有些高校的建筑物具有一定的历史意义，不适合钻孔布线；有些高校由多个校区组成，校区之间联网成本较高，等等。

校园是一个信息交流极快的特殊环境,教师和学生对高校校园网的依赖性非常高，随着我国经济的发展,校园中的移动设备如手提电脑、掌上设备等越来越多,高校学生对移动的获取网络知识,随时随地利用这些移动设备上网也相当关注。

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、大型会议室、体育馆等许多不宜网络布线的场馆设施如何联网？

而在这些环境或其他因素的影响下无法架设网线或不方便使用网线的情况下,无线局域网则是一个补充。

再比如本设计中所涉及的校区，面积较大，楼和楼之间相隔较远，如果全部铺设有线网络，不仅费材费时费力，一旦出现故障很难排查。

因为某条线路或者某个交换机故障而影响到整个区域的网络将是一个十分棘手的问题。

所以在校园中建设无线局域网是一个势在必行的决策。

3.2校园无线网的应用

（1）提供基本的数据传输将室外的教学楼,图书馆,学生宿舍等建筑物通过无线网桥（bridge）加以桥接,并且对室内的内的体育场、会议室、草坪等应用场合使用无线局域网方式（WLAN）加以无线覆盖。

无线信号覆盖到校园的任何角落,整个校园变成了一个巨大的教学空间。

校园内各个建筑物之间的固定无线接入,建筑物内则使用有线方式和无线方式互相补充的连接。

（2）通过无线网络建立校园内的安全监控网络在校园内建立安全监控网络可以有效的避免校园暴力、盗窃等事件的发生,从而为师生提供良好的工作、研究和学习的环境。

安全监控网络要求网络稳定性高,视频信号传输清晰,网络安全性好。

利用无线传输的优势可以完全避免有线方式带来的种种限制,隐蔽性好,见效快,而且监控点的位置可以根据需要随时做出调整,设备可以重复使用。

3.3校园无线网的接入方式

分析目前校园网的应用需求和实际情况,无线局域网的应用主要分为两种,即楼宇内和楼宇间。

楼宇内的应用根据应用情景和场所的不同,主要可采用对等和接入两种连接方式。

3.3.1对等连接方式（Ad-Hoc模式）

对等连接方式较适合未建网的用户。

如果学校组建临时性的小型活动,如临时流动会议等时则可采用这种方式。

对等（PeertoPeer）连接方式下的无线局域网,不需要单独地具有总控接转功能的接入设备AP,所有的节点都能对等地相互通信。

只需要为每个需要通信的移动终端设备配置相应的无线适配器,便可通过无线信号进行互通,实现资源共享的目的。

网络架设简单,成本低,但是它的缺点也很明显。

两个节点之间的通信距离比较短,而且由于各节点无线网卡的发射和接收功率都非常有限,所以这种网络所能连接的节点数也是非常有限的。

另外它只能一对一互传数据,不能进行多点同时通信。

如图3.1所示。

图3.1Adhoc模式示意图

3.3.2接入连接方式

根据覆盖面的大小,可考虑采用单AP或多AP接入方式。

单AP接入方式以星形拓扑为基础,以AP为中心,所有的节点通信都要通过AP转接。

这种方式AP可以单独使用,也可以与有线局域网相连,但只能用在教室和会议室等一些小范围区域内。

在图书馆等比较大的区域里,由于单AP点的覆盖面积十分有限,如果节点移动过快或超出了该范围都会失去与网络的连接,无法继续进行通信,所以往往使用多AP接入方式。

多AP接入方式是单AP接入方式的扩展,AP之间通过有线主干网连接,这样可以让节点实现区内漫游。

在使用多AP接入方式规划和部署时,有些关键问题必须考虑:

规划无线网络的覆盖区域和容量。

在利用多AP设计无线局域网时要保证无缝覆盖,这样节点在移动时能始终保持在线。

但在一些高用户密度的地方,更重要的是还应考虑提供足够的容量。

规划时应充分估计区域内的节点数量,同时考虑所在区域对网络带宽,网络速度的要求等。

网络容量规划之后就可以确定AP的数量。

部署AP时则应多考察环境。

安装人员可以通过地点调查来确定AP的位置。

在为临时活动组建的无线局域网中,接入点经常放置在桌面上。

但在固定部署中,接入点通常都安装在天花板上。

安装在天花板上的接入点具备许多优势,不仅可让干扰信号的障碍物减至最少,而且可防止他人随意乱动接入点设备。

AP部署同时还要考虑到无线电信号损耗因素,门、窗、箱体和墙壁都会吸收和消弱无线电频率信号。

楼宇间可采用室外网桥连接方式。

这种方式是建立在接入原理之上的通过两个无线设备点对点（PointtoPoint）链接,由于独享信道,较适合两个局域网的远距离互连（架设高增益定向天线后,传输距离可达到50公里）。

局域网之间的通信是通过各自的无线网桥来实现的。

3.4无线AP的组网方案

3.4.1AP模式

AP（AccessPoint，接入点模式），这是我们无线AP的基本工作模式，用于构建以无线AP为中心的集中控制式网络，所有通信都通过AP来转发，类似于有线网络中的交换机的功能。

这种模式下连接方式大致如图3.2所示：

图3.2AP接入点模式

AP即可以和无线网卡建立无线连接，也可以和有线网卡通过网线建立有线连接。

我们的501G只有一个LAN口，一般不用它来直接接电脑，而是用来与有线网络建立连接，直接连接前端的路由器或者是交换机。

在这种模式下，无线1到13。

选择中应该注意的是，如果周围环境中还有其他的无线网络，尽量不要使用相同的频率段。

然后选择501G工作的模式，我们的501G支持11Mbps带宽的802.11b、54Mbps带宽的802.11g模式（兼容802.11b模式）。

同时注意开启无线功能，就是不要选中‘关闭无线功能’的这个选项即可。

选中‘AccessPoint’选项，设置好SSID号即可。

注意，通过无线方式与我们的无线AP建立连接的无线网卡上设置的SSID号必需与我们无线AP上设置的SSID号相同，否则无法接入网络。

3.4.2AP客户端模式

首先是设置该网络工作的频段，选择的范围从APclient模式下，即可以有线接入网络也可以无线接入网络，但此时接在无线AP下的电脑只能通过有线的方式进行连接，不能以无线方式与AP进行连接。

工作在APclient模式下的无线AP建立连接的方式大致的如图3.3所示：

图3.3AP客户端模式

图中的无线设备A，即可以是无线路由器，也可以是无线AP。

注意在进行连接时，我们的无线AP所使用的频段最好是设置成与前端的这个无线设备A所使用的频段相同。

首先当然是频段、模式等基本设置，注意开启无线功能。

然后选择AP的工作模式，使我们的501G工作在APclient模式下，并注意关闭WDS功能，否则无法与无线路由器建立无线连接。

在client模式下，可以有两种方式使无线AP接入前端的无线路由器，一种就是通过设置和无线路由器相同的SSID号，从而连接无线路由器；另一种就是通过在‘AP的MAC地址’处填写无线路由器的LAN口的MAC地址来建立连接。

注意：

在这种工作模式下，无线AP下面只能通过有线的方式连接一台电脑。

因为我们的501G工作在APclient模式下，并且关闭WDS功能时，它只学习一个MAC地址。

如果需要下面还可以连接多台电脑的话，可以在我们的501G下面连接一个路由器，501G的LAN口与路由器的WAN口连接，路由器LAN口下面可以接多台电脑。

当需要我们工作在APclient模式下的无线AP再与另外的无线AP建立连接时，连接的无线AP可以是AP模式，也可以是repeater模式。

此时APclient模式下的WDS功能即可以是开启的，也可以是关闭的。

当与设置为AP模式的无线AP进行连接时，我们设置为APclient模式下的无线AP可以通过设置一个SSID号，使这个SSID号与设置成AP模式下的无线AP的SSID号相同来建立连接；也可以通过在client模式下的AP的MAC地址栏中填写前端设置为AP模式的无线AP的MAC地址来进行连接。

当前端的AP设置为repeater模式时，它并没有SSID号，因此，我们设置为APclient的无线AP要与它建立连接，只能通过在AP的MAC地址’栏中填写前端AP的MAC地址来实现连接。

3.5校园无线局域网的拓扑

3.5.1接入点和网桥

AP、无线网桥和工作组网桥都工作在OSI（开放式系统互联）参考模型的第一层和第2层。

接入点

一个接入点（AP）就是一个收发器，可以作为一个独立无线网络的中心。

一个AP也可以作为无线网络之间的连接点。

在大型网络中，多个AP可以提供漫游功能，允许用户在区域内自由移动而仍能保持不中断和无逢的网络接入。

无线网桥

无线网桥用于连接2个或2个以上的网络，特别是位于不同建筑物内的网络。

采用了802.11a技术的网桥可以实现提供最大为54Mbit/s的带宽。

而用了802.11a技术的网桥可以实现提供最大为11Mbit/s的带宽。

工作组网桥

工作网桥一般应用于将远程工作组连接到一个有线LAN，如图3.4所示

图3.4无线网桥拓扑图

3.5.2WLAN拓扑

有线LAN要求用户始终呆在一个位置上。

是对有线LAN的扩展，也可以完全取代传统的LAN网络。

接入的用户可以实现以下功能：

在设施周围自由移动；享受以接近有线以太网的速度实时方问有线LAN;访问有线LAN中的所有资源。

为了使用户可以在一个大的区域内实现无线网络信号覆盖。

我们可以将两个或两个以上的基本服务单元（一个AP提供的覆盖范围）实行覆盖。

如下图3.5所示

图3.5　两个基本服务单元无线拓扑图

3.5.3漫游

在一个大的区域内，为保证客户端的在不同的AP之间无缝漫游。

如图3.6所示。

在设计能为开机的移动设备提供无逢漫游的时，我们必须满足的条件：

必须为整个路径提供充分的覆盖范围；整个路径能够分配一个可用的IP地址。

图3.6无线局域网漫游图拓扑图

3.6安全运用校园无线网

因为