校园无线网的设计与计划.docx

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校园无线网的设计与计划

昆明理工大学

题目：

校园无线（局域网）的计划与设计

学　　院化学工程学院

专业名称进程装备与设计工程

班　　级装控113班

姓　　名和玉明

指导教师杜黎

2021年　4　月　25　日

摘要

活着界范围内，无线局域网技术已迅速进展成为运算机网络中一个相当重要的组成部份，它的应用领域也在飞速扩大，随着无线局域网标准的制定成功，无线技术已摆脱了过去那种互不兼容的状态，从而能为无法采纳有线系统安装的领域提供了靠得住的、移动的网络互连方案。

本文第一介绍了无线局域网的基础知识，了解无线局域网的整体状况及相关于其他技术的优势。

然后重点介绍了无线局域网的设计进程、如何确信设计方式、无线组网所特有的设计规那么、无线网络与有线网络的结合等内容，并通过一个无线局域网工程设计实例来讲明了此工程项目的背景及概况、功能需求分析、项目系统计划、项目整体方案设计、无线网络系统具体设计及实现等内容，从而给出了一个完整的以无线局域网为关键性技术的网络工程设计方案。

最后，结合无线局域网当前存在的一些不足对尔后无线局域网的前景做进一步的展望。

关键词：

无线局域网（WLAN）校园网设计与计划

一、前言

概述

无线局域网（WLAN）技术于20世纪90年代慢慢成熟并投入商用，既能够作传统有线网络的延伸，在某些环境也能够替代传统的有线网络。

无线局域网具有以下显著特点：

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设备能够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；

综合本钱较低：

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转变的动态环境中，无线局域网技术能够更好地爱惜已有投资。

同时，由于WLAN技术本身确实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滑腻扩容，能够十分容易地从小容量传输系统滑腻扩展为中等容量传输系统；

随着WLAN技术的快速进展和不断成熟，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，向客户提供各类业务。

需求分析

建设背景

在信息迅猛进展的今天，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，愈来愈多的便携式运算机终端被带进了教室，愈来愈多的学生也开始拥有了带有无线网卡的运算机终端。

教师和学生对高校校园网的依托性相当之高，“随时随地获取信息”已成为广大师生们的新需求。

可是，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、实验室等场合如何冲破网络节点限制、实现多人同时上网的问题？

这就需要咱们在现有网络的基础上充分扩展和利用无线网络来解决。

整体建设目标

利用无线网络技术进一步扩展校园网的覆盖范围，使全校师生能够随时随地、方便高效地利用校园网络；

增进教学和科研进展，进一步拓展应用空间；

提升校园网络环境，提高治理水平和效率，推动学校信息化建设；

要覆盖部份原先没有有线网的空间，诸如：

食堂、会堂、教室；

由于本工程是在校园有线网的基础上加以无线扩充（即采纳无线路由器将无线网络接入到有线网络）。

具体实施目标

偏重实际应用，覆盖校园内大部份区域，为教学和学习生活提供切实可用的无线网络环境；

采取通行的网络协议标准：

目前无线局域网普遍采纳系列标准，因此校园无线局域网将要紧支持（54M带宽）标准以提供可供实际应用的相对稳固的网络通信效劳，同时兼顾多种类型应用和以后的投资爱惜，需要同时支持，，实现双频三模技术。

可是为了久远利益着想咱们的无线设备将采纳支持标准（300M带宽）的设备为以后的升级预留空间。

全面的无线网络支撑系统（包括无线网管、无线平安等），以幸免无线设备及软件之间的不兼容性或网络治理的混乱而致使的问题；

保证网络访问的平安性；采纳非独立型的无线网络结构选型（即：

有线无线结合）。

A、覆盖范围要求

有线网络无法接入的室外场所：

校园内一些场所很难实现网络有线接入，采纳无线方式能够实现覆盖大范围室外空间的无线网络接入。

本次建设要紧包括图书馆前后空地（学生室外学习的主腹地址）。

有线网络利用不便或受限的室内空间：

校园内一些室内场所空间较大，会产生许多人同时接入网络的需求，采纳有线的方式只能提供少量接口，不能知足要求。

用无线网络覆盖来解决相当数量的移动设备同时访问网络的问题。

要紧包括会堂、图书馆、办公楼、实验楼、各教学楼等。

B、平安、认证、和治理要求

实现针对用户治理、认证、操纵功能；

C、校园无线网网络结构要求

无线接入所需布设的无线路由器通过校园网的汇聚层设备接入到校园网中，在汇聚层都提供相应的接口给无线网。

D、工程布线和安装要求

室内部份：

定好较为开阔位置，将网线走暗线铺设到位，无线路由器可利用设备本身自带的安装附件进行安装；若是需要遮蔽，那么需要定制非金属安装盒；若是是挂在天花板上，那么依照天花板的情形而定，假设天花板是非金属结构，能够固定在天花板内。

安装进程中应充分考虑防盗问题。

室外部份：

依照设备位置有两种布线方式。

若是无线路由器设备放置在楼顶，那么需要走网线和电源线；若是无线路由器设备放置在室内，天线放置在室外，那么需要走天线馈线。

这两种方式馈线都需走铁管，贴防水胶方式处置，安装进程中应充分考虑防盗。

供电部份：

无线路由器的供电可采纳POE方式由接入的网络设备进行供电（无需本地供电）。

E、产品能力要求

产品支持AES、WEP加密等平安标准、漫游切换、支撑QOS能力

校园无线网在教育中的进展与应用

教学网络

通过校园无线网络覆盖机房、多媒体教室等。

为广大师生提供了一个更为有效的网络互动平台，增强了学习生活的交流，同时为学生在教室内的自习提供一个方便的查询资料的网络环境。

图书馆网络

通过无线校园网覆盖整个图书馆内所有的区域，教师和学生能够很方便地利用无线网络查阅到网络上的相关资料和阅读数字图书。

行政办公网络

通过无线校园网覆盖学校的各系、院办公楼和行政办公区，通过对办公区域提供无线网络，提高了各职能部门的效率，知足了教职员工的在线查询能力，大大提高了各职能部门的效劳质量。

教工、学生宿舍网络

在教工宿舍和学生宿舍提供了无线局域网无线覆盖，知足了教工和学生临时上网的要求。

无线应急网络

在显现需要突发性大规模网络效劳要求的场合，提供临时性的无线网络效劳，知足用户对网络的需求。

校园信息化建设一直是高质量、高效率教学办公的保障，随着无线局域网技术和无线产品的成熟，无线网络的应用将会为网络化学习、教学开辟新的应用模式；利用无线网络实现校内信息的发布、共享、传递，推动教学及治理信息化，拓展学生的知识面。

而有线网络只能提供师生们固定的、有限的网络信息点，随着时期的进步，笔记本电脑的普及，师生们希望不单单是在实验室才能将他们的运算机连上网络，而在校园的草坪上、宿舍区、图书馆等任何一个角落都能将他们的笔记本电脑随时随地、为所欲为的联入校园网或Internet、不肯再受有线的束缚。

WLAN技术的显现，学校采纳无线组建校园网，学生们不仅能够在宿舍和实验室固定的地址上网，还能够在课堂上、图书馆等许多地址很方便的接入，乃至依照自己的合理时刻安排，在学校宽敞空旷的花园草坪上上网查阅学习资料。

在考试前夕更能够减少机房、学校网吧等能够有线上网园区的压力，改良学校的学习环境，提高了学生的学习效率与成绩。

因此，关于学校来讲，一方面教学的互动性增强了，另一方面，教学的信息量大大增加了；在课堂上，学生再也不单单是被动的听者，也是互动教育的参与者，学生能够用自己的资料来参与教学，同时这些数据可随时共享，在课堂上现场做演示，并许诺教师和同窗们共享文件。

回到宿舍，学生也再也不为找网络接口而发愁，躺在宿舍的床上既可用笔记本无线上网，享受最前沿科技带来的便利和乐趣，周末期间可在多个宿舍之间自由共享文件进行学习探讨、学术交流、音乐视频点播等自由娱乐。

二、校园无线网的设计方案

概述

WLAN（WirelessLocalAreaNetwork，无线局域网）是通信行业的一个时兴词语，而且能够确信它是一种人人都想利用的技术。

WLAN变得如此流行的缘故是易于安装和利用。

通过WLAN系统，用户不必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，而效劳器或说接入设备是固定的。

利用WLAN解决方案，网络效劳商和企业能给他们的客户提供无线局域网效劳，这些效劳包括：

利用带有WLAN功能的设备组建一个无线网络。

那个网络能够成为接入固网或Internet的入口。

配置了无线PCI网卡的客户端能够与无线网络成立连接并访问固网或Internet。

WLAN客户端与传统的局域网的互连。

通过不同的加密和认证方式实现平安的访问。

WLAN功能利用户能够平安的访问网络而且能在同一移动区域内进行快速漫游。

WLAN的工作机制

WLAN由以下几个部份组成：

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彼此转换。

⑶AccessController（AC，无线操纵治理器）：

对WLAN内所有无线路由器进行治理和操纵的设备，通过与认证效劳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系统里利用无线电频率做为媒介。

硬件设备的选购

核心互换机的选购

H3CS9512

主要参数

交换机类型

路由交换机

应用层级

三层

传输速率

10Mbps/100Mbps/1000Mbps

网络标准

IEEE、IEEE、IEEE、IEEE、IEEE、IEEE、IEEE、IEEE、IEEE、IEEE、IEEE、IEEE、IEEE、IEEE

接口介质

10Base-T、100Base-T、1000BASE-X、1000BaseT

背板带宽

支持

VLAN支持、QOS支持、网管支持

POE互换机的选购

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

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

其他技术参数

支持:

以太网供电PoE

效劳器的选购

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/ESXi

无线路由器的选购

TP-LINKTL-WR1043N

主要性能

网络标准

IEEE、IEEE、IEEE、IEEE、IEEE、IEEE

最高传输速率

300Mbps

频率范围

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

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

网络

符合协议标准

、、、、

传输速率

10/100/1000Mbps

最大传输距离

20000米

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。

校园无线网设计分析

设计原那么

无线局域网的要紧指标决定了设计无线局域网的原那么是以数量尽可能少的无线路由器来为所有网络用户提供效劳。

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量来为用户提供靠得住效劳。

前者要紧考虑覆盖范围这一因素，后者那么要紧考虑单位面积系统容量这一因素。

设计原那么：

无线覆盖设计将遵循依照信号范围最大化原那么，在全校全面覆盖的前提下，重点选择部份区域进行加倍细腻的覆盖。

而且，保证无线网络稳固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，为尔后网络扩容做好预留。

⑴一样来讲室内允许最大覆盖距离为35~100米，室外允许最大距离100~400米；

⑵障碍物阻挡；

⑶要观测无线覆盖周围的障碍物确信无线路由器的数量和放置位置。

电磁波关于各类建筑材质的穿透损耗的体会值如下：

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

各类建筑材料对无线讯号的阻碍如下：

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距离一座木板墙时，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距离一座玻璃墙时，无线路由器的传送距离约剩下<15米有效距离。

因此在安装选点时，必然要注意以躲开墙、柱子等。

设计方案

要紧拓朴图

校园无线网络的三种典型应用及解决方案

第一：

户外公共区域的覆盖；第二：

局部开放的室内大环境，如大型公共教室、大会堂、阅览室等无线覆盖；第三：

房间多、用户分散的楼宇（教学楼、办公楼、宿舍区等）的无线覆盖。

A、室外区域无线覆盖方案

学校运动场、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。

依照需覆盖的室外区域的实际情形，设计成立多个无线覆盖点，采纳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。

具体的实施如下：

要实现无线漫游，就需要将多个无线路由器的信号覆盖范围彼此重叠一小部份，只是要想漫游成功，还需要对各个无线路由器进行适当的设置。

第一需要登录进无线路由器的参数设置界面，在其中找到SSID设置选项，然后将所有无线路由器的SSID名称设置成相同，如此才能确保漫游用户在同一网络中漫游；接着还要修改每一个无线路由器的IP地址，让所有无线路由器的IP地址属于同一网段当中；

还需要修改信号相互覆盖的无线路由器的频道。

考虑到相邻的两个无线路由器之间有信号重叠区域，为保证这部份区域所利用的信号频道不能相互覆盖，具体地说信号相互覆盖的无线路由器必需利用不同的频道，不然很容易造成各个无线路由器之间的信号彼此产生干扰，从而致使无线网络的整体性能下降。

目前一个无线路由器能够利用的频道总共有11个，其中只有一、六、11这三个频道是完全不被覆盖的，因此你能够将相邻的无线路由器设置成利用这些频道，来确保无线漫游成功。

B、室内区域无线覆盖方案一

室内覆盖区域的大小和建筑结构的复杂程度往往不同专门大，需要依照具体需求，设计多种室内覆盖解决方案。

一样来讲，针对局部开发的室内大环境，如图书阅览室、会堂、体育馆、大教室等，网络用户数量较多而集中，采纳多个多个无线路由器整合交叉覆盖形成大面积覆盖区域，每一个无线路由器都独立接到互换机上，以保证有更高的带宽。

C、室内区域无线覆盖方案二

针对办公楼、教学楼、宿舍等结构较为复杂的室内区域，可依照建筑结构具体情形，选用以下两种方案：

方案一：

采纳多个无线路由器整合交叉覆盖形成大面积覆盖区域，每一个无线路由器都独立接到互换机上，以保证有更高的带宽。

方案二：

采纳室外覆盖方式，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。

D、机房无线覆盖方案

机房内容量和布置相对固定，一样可不能有太大变更，能够采纳传统的以太网。

如有必要能够将无线局域网作为有线网络的扩展，以达到增加机房容量的成效。

三、平安防范

概述

平安问题一直是制约无线局域网技术的推行的关键因素之一，越来多的决策者以为平安问题是阻碍他们做出无线局域网部署决定的首要因素。

事实上，IEEE和Wifi联盟、Microsoft、Cisco等无线局域网标准的制定机构和软硬件厂商，一直致力于从头概念和改良无线局域网平安标准，以便无线局域网能经受恶劣的平安环境的考验。

本方案对无线局域网各类平安标准和协议进行分析与研究，提出了选择无线局域网的平安策略，并给出了无线局域网平安技术在校园网工程建设中的应用。

无线局域网的平安认证

在无线客户端和无线无线路由器互换数据之前，它们之间必需先进行一次对话。

在标准制按时，IEEE在其中加入了一项功能：

当无线客户端和无线无线路由器对话后，就当即开始认证工作，在通过认证之前，设备无法进行其他关键通信。

这种认证方式有两种：

开放认证和共享密钥认证。

开放认证

开放认证方式是标准中默许的认证方式，在明文状态下进行认证，认证进程如下图：

客户端向无线路由器发送认证请求，无线路由器确认认证，注册客户端；客户端发送连接请求给无线路由器，无线路由器确认请求，注册客户端。

通常无线路由器的开放认证有三种策略：

第一种策略为默许方式，许诺任何客户端认证；第二种是只许诺认证带有合法效劳器标识ID（实际为SSID）的客户端，SSID相当于密码的作用;第三种是无线路由器只许诺认证MAC地址在无线路由器的访问操纵列表中的客户端。

共享密钥认证

共享密钥认证是基于WEP共享密钥的认证方式，前提是客户端和无线路由器中己经预先手动设置好了共享密钥，共享密钥认证与开放认证相似，只只是它利用WEP对认证进程进行加密，因此其平安性要高于开放认证。

无线局域网的加密技术

加密技术是网络平安的一项重要技术。

IEEE为无线局域网提供了三种平安性爱惜协议:

WEP、TKIP、CCMP。

要紧的方式有无线局域网E无线路由器策略、无线局域网辨别与保密基础架构W无线路由器I和标准中的WPA等等。

其中W无线路由器I是我国自主研发的、拥有自主知识产权的无线网络平安标准而TKIP要紧进行无线网络产品的互通性测试。

但是，这些还联够，还需要一些增强方式和策略等。

选择无线局域网平安策略的原那么

确保无线局域网网平安能够说“三分靠技术，七分靠策略”，无线局域网部署中要适当应用平安技术，合理选择平安策略。

在部署无线局域网时，只要结合自身的网路平安实际需求，合理选择无线局域网的平安策略，提供足够的网络平安防护，就能够够安心的享受无线接入的便利，同时也能保证重要数据的平安。

第一对无线局域网的各类平安方法和无线路由器类型进行比较，最后选择大体平安、增强平安和扩展平安三种无线局域网部署方案。

终止语

通过最近两个多月的课程学习，我对无线局域网、无线路由器、和无线设备以平安防范等系列知识都有了必然的了解。

由于在此之前关于无线网络组建和无线设备知识的了解都比较片面，学到的也只是片面知识，并非能专门好的运用到实际操作中去，因此从一开始就碰着许多困难。

在整个方案设计时期感受最为深刻的是把握学习的方式和解决问题的方式。

第一是解决问题的方式，尽管面临的信息很多，可是如何从大量的信息中挑选出所需的信息，有效的信息，才是解决问题的关键，另外一个确实是解决问题的方式，就像我在解决设计中的很多问题一样，一开始老是在看书，和书上的进行比对，尽管书本上的只是大部份都是有价值，正确的，但事实上每一个人的设计思路和计划方式、都是不同的，这就求咱们必然要通过实践才能找到解决问题的方案。

在整个设计的进程中，我深刻的体会到了这一点的重要性，也牢记主了这一点，在尔后的学习和研究中我也会继续将这种方式延续下去。

本设计方案还存在许多不足，专门是在无线局域网的平安防范中，随着无线技术的不断更新给无线局域网的进展带来了专门大的进展，也对无线局域网的平安带来了前所未有的挑战。

随着IPV6的进展趋势，无线局域网的进展也得随着IPV6的进展而进展。

参考文献

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[6]冯锡平，刘元安.MIMO一oFDM技术与标准.现代电信科技，2005，（03）

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[8]（美）阿斯皮沃.无线网络安装调试与保护[M].北京：

电子工业出版社,2007

[9]刘晓芳.无线传感器网络路由协议比较研究[D].北京：

北京邮电大学，2020

[10]李志球.运算机网络基础.北京：

电子工业出出版社，2006