无线网络在校园网中的应用.docx
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无线网络在校园网中的应用
目录
1.摘要………………………………………………………………………
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心得体会……
参考文献……
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无线网络在校园网中的设计和应用
中文摘要
随着无线局域网络技术和无线产品的成熟，教育需求和资源的变化、发展，无线系统正逐渐成为不少发达国家教育机构、院校或者部门的重要组成部分。
无线校园网已经成为提升教学环境品质，提高教育资源利用率，增加教育灵活性和交流性的重要方式。
在教育培训领域，越来越多的计算机网络系统设计师将无线网络吸纳成为一个必不可少的环节，无论是校园内部信息点的分布设计、校园内建筑的网络连接，还是学校本部和分布的联网，无线网络产品均有惊人的用武之地。
此外，无限网络环境的引入，为崭新的无线多媒体提供了应用平台，从而将教育信息化建设带入了一个崭新的天地。
利用无线网络和各种具备无线接收的数码设备，学生可以不受时间和空间的限制，随意分组，从而大大提高了协作学习的效率。
同时通过教室外的无线环境，学生可以随时地进入学校图书馆数据库查询所需要资料，使得校园网核心信息资源的利用和共享提高到了一个摆脱教育基础设施空间局域的“无限”的层次上。
[关键字]：
无线网络；校园网；网络协议；无线路由；WLAN
Thedesignandapplicationofthewirelessnetworkinthecampusnetwork
Englishsummary
AswirelessLANtechnologyandwirelessproductsmature,changesineducationalneedsandresources,development,andwirelesssystenmsisbecomingalotofdevelopedcountries,educationalinstitutions,collegesordepartmentsoftheimpertantpart.Wirelesscampushasbecomeateachingandlearningenvironmenttoenhancethequalityofeducationalresourcestoimproveefficiency,increasetheflexibilityofeducationandcommunicationofimportantways.
Inthefieldofeducationandtraining,moreandmorecomputernetworksystemdesignerstowirelessnetworksasanessentialcomponenttoabsorb,whetherthedistributionofinformationpointswithinthecampusdesign,campusbuildingnetworkconnection,ortheschoolheadquartersansub-Departmentofnetworking,wirelessnetworkingproductsareamazingarena.Inaddition,theintroducationofthewirelessnetworkenvironmentfornewwirtlessmultimediaapplicationplatformprovidedtotheeducationinformationtechnologyintoanewworld.
Useofwirelessnetworksanddigitaldeviceswithwirelessreceiver,studentscanbeexemptedfromtherestrictionsoftimeandspace,freegroup,thusgreatlyimprovingtheefficiencyofcollaborativelearning.Atthesametimethroughthewirelessenvironmentoutsidetheclassroom,studentscanentertheschoollibrarydatabasequeriesatanytimetheinformationrequiredtomakethecoreofcampusinformationresourcestoimprovethereuseandsharingtoafreeeducation,infrastructure,spacelimited’unlimited’level.
Thegraduationprojectwillbemainlyintheconstructionofthecampuswirelessnetworktoexpandthedemonstration,fromavarietyoftechnicalinformationmaybeusedforthedesignandimplementationofprogramsorientedtotheconstructionofthecampuswirelessnetworktoprovideatheoreticalbasisandpracticalguidance.
[Keyword]：
networkwireless,networkwirlessrouter
1.论题的目的以及意义
1.1目的
1.1.1论题的目的
1.1.2论题的意义
目前绝大多数学校已拥有的有线网络，只能提供固定而有限的网络信息点，无法满足学校师生随时随地共享教育网络资源的需要。
无线校园网正是顺应了教育信息化建设的前进步伐，蓬勃发展起来的。
无线校园网最大的特点是具有的高度的空间自由性和灵活性；可以避免大规模铺设网线和固定设备投入，有效地削减了网络建设费用，极大地缩短了建设周期；无线局域网带宽很宽，适合进行大量双向和多向的多媒体信息传输。
目前教育网用户非常期待实现的许多需求，如网络信息点流动的需求、难以布线区域网络建设的需要、利用网络提高教学效率的需要、以及信息化建设中降低成本和保护投资的要求等，通过无线校园网的建设，都可以找到解决的基础和途径。
这都是研究本课题的意义所在。
2.无线校园网概论
无线校园网，就是通过无线局域网技术，在校园中建立的无缝无线通讯网络，使校园的每个角落都处在网络中，形成真正意义上的校园网。
目前绝大多数学校已拥有的有线网络，只能提供固定而有限的网络信息点，无法满足学校师生随时随地共享教育网络资源的需要。
无线校园网正是顺应了教育信息化建设的前进步伐，蓬勃发展起来的。
无限校园网最大的特点是具有的高度的空间自由性和灵活性；可以避免大规模铺设网线和固定设备投入，有效地削减了网络建设费用，极大地缩短了建设周期；无线局域网宽带很宽，适合进行大量双向和多向的多媒体信息传输。
目前教育网用户非常期待实现的许多需求，如网络信息点流动的需求、难以布线区域建设的需要、利用网络提高教学效率的需要、以及信息化建设中降低成本和保护投资的要求等，通过无线校园网的建设，都可以找到解决的基础和途径。
3.校园网应用需求分析
校园内不铺设网络的工程涉及面很广，无论是在室内还是在室外，均会对现有的校园环境产生不少影响，这一点在发展历史较长、校内新老建筑并举的校园内表现的尤为明显：
从投资、施工周期、网络维护、升级等多个方面着眼，学校需要一整套能满足预期的建设校园网络方案；现在大部分学校都已建有有线局域网，但是随着学校的发展对现有的校园王提出了更多更高的要求：
1.现代化教学需求。
现在学校大量开展网络化教学活动，很多课程或课件都要通过访问页面来获取，学生希望在任意时间在学校的任何地点访问课程主页和课件资源，并进行提交作业等活动。
2.端口数量的限制：
一般来说，有线局域网中在如教室、图书馆、会议室等地方不可能不舍太多信息点，随着以后学生中笔记本电脑的普及和现代化教学的普及，这些地方往往在同一时刻有大量的电脑，而目前的有限校园网没有办法使学生们在这些区域上网。
而采用无线方式，在端口上连接无线接入点，不需要布线就可以轻松从一个端口扩展到成百上千个端口的应用。
4.无线网络协议标准
目前常用的无线网络标准主要有美国IEEE（电机电子工程师协会，TheInstituteofElectricalandElectronicsEngineers）所制定的802.11标准（包括802.11a,802.11b以及802.11g等标准）。
IEEE802.11a
802.11a是应用于无线局域网的802.11规范族中的一个规范，主要用在接入式集线器中，为无线ATM系统提供规范。
使用802.11a规范的网络运行于无线频率在5.725GHz到5.850GHz之间的环境下。
这个规范使用正交频分复用技术，这种技术尤其适合应用于办公室局域网。
在802.11a规范中，数据速率可以达到54Mb/s，在干扰方面，它要优于802.11b规范，这是因为802.11a提供更多的可用信道，并且802.11b的使用频率和各种各样的家用器具及医疗设备的使用频率是共享的。
IEEE802.11b
802.11b采用2.4GHz的、直接序列扩频，最大数据传输速率为11Mb/s，无须直接传播。
动态速率转换当射频情况变差时，可将数据传输速率降低为5.5Mb/s、2Mb/s和1Mb/s。
使用范围支持的范围是在室外300米，在办公环境中最常为100米。
802.11b使用与以太网类似的连接协议和数据包确认，来提供可靠地数据传送和网络宽带的有效使用。
IEEE802.11g
随着无线IEEE802.11标准开始深入人心，各IC制造商开始寻求为以太网平台提供更加快速的协议和配置。
而蓝牙产品和无线局域网（802.11b）产品的逐步应用，解决了两种技术之间的干扰问题显得日益重要。
为此，IEEE成立了无线LAN任务工作组，专门从事无线局域网802.11g标准的制定，力图解决这一问题。
802.11g其实是一种混合标准，它既能适应传统的802.11b标准，在2.4GHz频率下提供每秒11Mbit/s数据传输率，也符合802.11a标准在5GHz频率下提供54Mbit/s数据传输率。
IEEE802.11n
802.11n计划将WLAN的传输速率从802.11a和802.11g的54Mbps以增加至108Mbps以上，最高速率可达320Mbps,成为802.11b、802.11a、802.11g之后的另一场重头戏。
和以往地802.11标准不同，802.11n协议为双频工作模式（包含2.4GHz和56GHz两个工作频段）。
这样11n保障了与以往的802.11a，b，g标准的兼容。
目前IEEE802.11b最常用，但是IEEE802.11g更具有下一代标准的实力，802.11n也在快速发展中。
5.无线网络设备
组成无线局域网络的设备有无线网卡（WirelessLANCard）、无线接入点（AP）、无线网桥、介入控制器（AC）、认证服务器（AS）。
此外还包括天线、POE供电设备、适配器等等。
其中常见的设备有无线网卡、无线网桥、无线天线等。
无线网卡
无线网卡的作用类似于以太网中的网卡，作为无线局域网的借口，实现与无线局域网的连接。
无线网卡根据借口类型的不同，主要分为三种类型，即PCMCIA无线网卡、PCI无线网卡和USB无线网卡。
PCMCIA无线网卡仅适用于笔记本电脑，支持热插拔，可以非常方便地实现移动无线介入。
PCI无线网卡适用于普通的台式计算机使用。
其实PCI无线网卡只是在PCI转接卡上插入的一块普通的PCMCIA卡。
USB接口无线网卡使用于笔记本和台式机，支持热插拔，如果网卡外置有无线天线，那么，USB接口就是一个比较好的选择。
接入点（AP）
AP充当无线网络用户的中心通信点，它可以连接有线和无线网络。
在有多个AP的情况下，多个AP可以被配置成允许无线用户在AP之间漫游而不会被中断。
AP还可以充当一个无线转发器，或者是无线网络的一个扩展点。
网络管理员可以通过命令行和WEB界面来控制盒配置AP。
也可以使用诸如简单网络管理协议（SNMP）的传统协议进行管理。
根据天线的安装方式而定，选用各种类型的天线可以不同程度的增加覆盖范围和速率。
AP可以是单频的，例如Cisco1100AP；也可能是双频的，如Cisco1200AP。
AP的重要特性包括如下：
继承的网络管理——使用现有的网络管理来支持借口的SNMP和系统日志是一个基本要求。
此外，WEB或命令行管理也是必须的。
根据网络管理架构的不同，Cisco发现协议（CDP）可能会提供一些附加的管理信息。
系统安全——可能需要限制一些用户访问AP管理系统。
因此，必须迟滞加密和有线等效加密（WEP）或动态WEP。
此外，还需要支持802.1x以提供认证。
过滤——需要协议过滤器来防止或允许通过AP使用特定的协议。
此外，还需要对单播和组播包的转发与过滤进行控制。
固件——固件应该是可以升级的，并且应该支持复制和恢复配置。
备用——该特性允许AP作为另一个AP的备份，以提供不中断的连接。
用于国际游客的World模式——全世界不同地区的频率制略有不同。
这个功能允许来自日本的游客在一个客户端设备上使用World模式，以便关联到美国的一个AP，并自动切换到正确的区域设置。
负载平衡——这个特性根据用户数、比特误差率、可用无线宽带和信号强度等因素，将客户端设备自动定向到能够提供最佳网络连接的AP。
无线网桥
无线网桥的设计目的是连接两个或者多个网络（通常位于不同的建筑物中），它可以为数据密集型视距内应用提供很高的数据传输率和初涉的吞吐率。
可以连接各种难以布线的场所、不相邻的楼层、分支机构、校园或者企业园区网络、临时性网络和仓库。
它们可以针对点对点或者点对多应用进行设置，从而让多个场所可以共享单一、告速的互联网连接。
为了提供灵活的功能，网桥还可以设置为一个接入点。
无线网桥之间的高速连接能够提供比E1/T1线路高几倍的吞吐量，而成本只是后者的一小部分，从而使得用户无须使用昂贵的专线或者难以安装的光纤电缆。
因为网桥不会带来重复费用，所以用户可以通过节约专线费用，迅速地回收前期的硬件投资。
这款无线网桥可以将分散的建筑物连接到一个单一的LAN中，即使它们之间被高速公路、铁路、河流等障碍物隔开，无法铺设铜缆或者光纤电缆也是如此。
无线局域网接入控制器（AC）
无线局域网接入控制器（AC）是为用户实现安全、易管理、高可靠性的无线局域网必不可少的核心设备。
与现有的交换机、防火墙、认证服务器以及其他网络架构无缝集成，主要用于对域内的多个AP进行统一安全管理，全面的无线网络控制器，可以解决无线数据传输、认证、系统隔离等无线网络中的安全问题。
无线接入控制器需要能够提供完善的认证方式，除提供标准的802.1x认证外应提供Web认证，通过DHCP+WEB方式，在用户打开网页的时候自动弹出认证页面。
同时，与认证服务器配合，提供灵活多样的计费和用户管理，支持多种计费方式，如包月制、预付费、按时长计费、按流量计费等。
提供多种营运模式，可以喝现有的移动网络以及固定网络计费系统整合，最大限度的保护用户现有投资。
认证服务器（AS）
提供与WLAN无线接入区域之间的IP认证和计费信息接口。
AS、AC、AP之间使用标准的RADIUS协议传送认证、鉴权和计费信息。
AS能支持多个AC和AP，即能够满足大范围的WLAN接入需求。
无线天线
当计算机与无线AP或其他计算机相距较远时，随着信号的减弱，或者传输率明显下降，或者根本无法实现与AP或者其他计算机之间的通讯，此时，就必须借助于无线天线对所接收或发送的信号进行增益。
无线设备本身的天线对数据传输都有一定距离的限制，当超过这个限制的距离，就要通过这些外界天线来增强无线信号，达到延伸传输距离的目的。
这里面要设计到这两个概念。
超频范围
它是指天线工作的频段。
这个参数决定了它使用与哪个无线标准的无线设备。
比如802.11a标准的无线设备就需要频率范围在5GHz的天线来匹配，所以在购买天线时一定要认准这个参数对应的产品。
增益值
此参数表示天线功率放大倍数，数值越大表示信号的放大倍数就越大，也就是说当增益数值越大，信号越强，传输质量就越好。
无线天线有多重类型，不过常见的有两种，一种是室内天线，优点是方便灵活，缺点是增益效，传输距离短；一种是室外天线。
室外天线的类型比较多，一种是锅状的定向天线，一种是棒状的全向天线，室外天线的有点是传输距离远，比较适合远距离传输。
室内无线天线
全向天线
室内全向天线适合于无线路由、AP这样的需求广泛覆盖信号的设备上，他可以将信号均匀分布在中心点周围360度全方位区域，使用与连接点距离较近，分布角度范围大，且数量较多时的情况。
定向天线
室内定向天线适用于室内，它因为能量聚集能力最强，信号的方向指向性也极好。
在使用的时候应该使得它的只想方向与接收设备的角度方位相当集中。
室外无线天线
全向天线
室外的全向天线也会将信号均匀分布在中心点周围360度全方位区域，要架在较高的地方，适用于链接点距离较近，分布角度范围大，且数量较多的情况。
定向天线
室外的定向天线的能量聚集能力最强，信号的方向指向性极好。
同样因为是在室外，所以也应架在较高的地方。
当远程链接点数量较少，或者角度方位相当集中时，采用定向天线是最有效地方案。
扇面天线
扇面天线具有能量定向聚集功能，可以有效地进行水平180度、120度、90度范围内的覆盖，因此如果远程链接点在某一角度范围内比较集中式，可以采用扇面天线。
组合天线
上述三种天线各具一定的特性，因此在实际项目中，经常会出现组合使用的情况。
例如利用多幅扇面天线，或者扇面天线和定向天线相结合使用。
无线天线相当于信号放大器，主要用来解决无线网络传输中因传输距离、环境影响等造成的信号衰减。
无线路由
无线路由器：
就是带有无线覆盖功能的路由器，它主要应用于用户上网和无线覆盖。
市场上流行的无线路由一般都是支持专线xdsl/cable，动态xdsl,pptp四种接入方式，它还具有其他一些网络管理的功能，如dhcp服务、nat防火墙、mac地址过滤等等功能。
无线路由器好比将单纯无线AP和宽带路由器合二为一的扩展型产品，它不仅具备单纯性无线AP所有功能如支持DHCP客户端、支持VPN、防火墙、支持WEP加密等等，而且还包括了网络地址转换（NAT）功能，可支持局域网用户的网络连接共享。
可实现家庭无线网络中的Internet连接共享，实现ADSL和小区宽带的无线共享接入。
无线路由器可以与所有以太网接的ADSLMODEM或者CABLEMODEM直接相连，也可以再使用时通过交换机/集线器、宽带路由器等局域网方式接入。
其内置有简单的虚拟拨号软件，可以存储用户名和密码拨号上网，可以实现为拨号接入Internet的ADSL、CM等提供自动拨号功能，而无需手动拨号或占用一台电脑做服务器使用。
此外，无线路由器一般还具备相对更加完善的安全防护功能。
此外，大多数无线路由器还包括一个4个端口的交换机，可以连接n台使用的有线网卡的电脑，从而实现有线和无线网络的顺利过渡。
在接入速度上，目前符合11Mbps、54Mbps、108Mbps的无线路由器产品都有。
无线路由器适合不带路由的ADSL、CN猫等用户以及带路由的ADSL、CM猫。
无线路由器将多种设备合二为一，亦比较适合于初次建网的用户，其集成化的功能可以使用户只用一个设备而满足所有的有线和无线网络需求。
6.无线校园网络建设目标
随着802.11系列标准的推出，从技术上来讲无线网络已经逐步成熟。
无线传输速率从最初的1～2Mbit/s，到11Mbit/s直至今天的54Mbit/s。
而且有理由相信今后无线传输速率还会有进一步的提高。
对于一般用户而言，当前的无线性能与有线连接的性能已无明显差异。
使用128比特加密和其他可选安全机制（例如TKIP[TemporalKeyIntegrityProtocol,临时密钥完整性协议]、MIC[MessageIntegrityCheck,消息完整性检查]和802.11x认证等）来增加安全，上述安全措施已经降低了人们对不恰当的保密和控制的畏惧。
同时覆盖距离离更长的AP增加了解决方案的可行性。
对于一个设计优良的WLAN校园网络，必须具备如下要求：
①高可用性——通过系统冗余和适当的覆盖区域技术，WLAN解决方案能够达到高可用性。
系统冗余包括在各个频率使用冗余的AP；适当的覆盖区域设计包括漫游、信号强度减弱时的自动速率协商、适当的天线选择，以及通过使用中继器将覆盖区域扩展到不能使用AP的区域。
②可扩展性——通过在每个覆盖区域使用多个AP（使用不同的频率），WLAN解决方案就能实现可扩展性。
此外，AP也可以根据预期来执行负载均衡。
③可管理型——诊断工具能够完成WLAN内的大部分管理工作。
通过业界标准的API（包括SNMP和WEB方式），或者通过主流的企业管理解决方案，例如Cisco公司的WLSE（WirelessLANSolutionEngine,无线局域网解决方案引擎）、Wavelink和Airwave等公司的产品，用户应当能够管理WLAN设备。
④开房式体系结构——通过遵从IEEE802.11a和802.11g等标准，或者参加Wi-Fil联盟等互操作性协会，或者获得美国FCC的认证，WLAN的开放性都能够得到保证。
⑤安全性——如果需要在空气中传送数据分组，那么对它们进行加密是基本的要求。
对于大型安装的情况，WLAN解决方案不仅需要几种的用户认证，还需要集中管理密钥。
7.无线校园网络关键技术
目前，随着越来越多的学校尝试将笔记本电脑、平板电脑和只能手机运用到课堂上，无线网络已经逐渐发展成为教学过程中不可或缺的一部分。
学生会在课堂上制作视频等多媒体文件并且即时上传到校园网，也会访问一些专门的网站下载课件等教学资料。
例如广西财经学院，老师已经陆续开始使用Web程序进行教学、考试、测验、评分、记录考情等。
对于学校来说，它们需要的是更快、更可靠并且更为经济的下一代无线校园网。
这种无线校园网必须足覆盖大规模校园环境，包括宿舍、图书馆、学术报告厅、教学楼、食堂、运动场等等，甚至是教室的每个角落，同时还要确保为教职工提供安全接入，并且能够为多媒体应用提供稳健的连接性。
首先，移动设备的大规模普及和高使用率一定会带来移动流量的增长，这就要求校园部署的无线网络不仅要能够支持足够的覆盖范围，而且要提供相当高的吞吐量和良好的传输速率，从而为校园这一高密度用户环境提供有力保障。
其实，像iPad、智能手机这样的移动设备不同于传统的笔记本电脑或台式电脑，它们在使用中用户会不停地变换设备方向，它们的位置也时常会改变。
哪怕只是设备中最细微的天线方向变化，也会导致明显的无线性能波动，因为信号路径的完整性处于持续的改变状态中。
对于今天的学校来说，需要打造无所不在的校园覆盖，利用尽可能少的接入点覆盖校园
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