校园无线网络的应用与设计实现

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1、目 录一 无线网络技术介绍31 无线网络技术基本概念32 无线网络的协议标准4二 无线网络的应用71 无线网络的特点与优势72无线局域网拓扑结构83无线网络通信安全114无线网络的应用场合13三 无线网络设备141 无线网卡142 无线AP143无线路由164无线网桥175无线天线18四 校园网中的无线网络211无线校园网概述212校园网应用需求分析223无线校园网方案产品选择234 无线校园网关键技术235无线校园网可行性分析266网络设计原则267无线校园网网络拓扑图278无线校园网实施方案289无线校园网安全方案32五 无线校园网应用分析331雪中送炭的无线网络332画龙点睛的无线网络3

2、43无处不在的校园网34总结35结束语36参考文献37无线网络在校园网中的应用摘要 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。目前,越来越多的学生拥有笔记本电脑,在教室、实验室、图书馆、大型会议室、体育馆、室外广场等场合如何突破网络节点限制、实现多人同时上网的问题在应用中不可避免。 无线网络解决方案能有效缓解校园网建设中存在的传统有线网络无法解决的难题,无线网络技术具有无缝三维覆盖、可移动通讯等优点,弥补了有线网络的不足。如果校园网中采用无线接人,这一切

3、都会发生很大的变化。由于无线局域网技术和无线产品的成熟,无线网络已经被越来越多的用户接受,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,无论是校园部信息点的分布设计、校园建筑物的网络连接,还是学校本部和分部的联网,无线网络产品均有惊人的用武之地。此外,无线网络环境的引入,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一个崭新的天地。 本毕业设计课题将主要以校园无线网的建设来展开论证,从中可能用到各种技术资料及实施方案为设计导向,为校园无线网的建设提供理论依据和实践指导。关键字：无线网络、校园网、网络协议、无线路由、无线AP、WLAN引言学生们一

4、边坐在草地上,惬意的喝着饮料,一边通过无线网络与专家、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以通过手持无线设备进行自由沟通；奥运会比赛的时候,全校所有师生可实时在学校任何地方观看赛事直播这样一个美好校园网的实现,当然离不开无线网络在校园网中的应用。无线局域网络不仅可以覆盖课堂、教室、宿舍、阅览室等经常使用网络的场所,除此之外,校园的草坪、树林更是无线网络发挥功效的场所。由于以往室外环境无法提供上网条件,因此许多教学活动受到限制,而无线校园网络的建设恰巧弥补了这些环节的不足,把课堂延伸到易于激发学习热情的广阔空间上。无线网络技术可以实现终端设备移动漫游的功能,因此,在整个校园,

5、同一个设备可以在任何时候、任何地方与校园网络连接,不间断地访问校园网络资源。无线网络的特征是以一个固定的信息点为基础,形成一个网络覆盖面,将校园网络的覆盖面渗透到校园的任何地方,因而使网络无所不在。对于终端用户而言,直接能够感受到的是无线网络带来的便捷性。一 无线网络技术介绍1 无线网络技术基本概念WLAN是Wireless Local Area Network的缩写,指应用无线通信技术将计算机设备互联起来,构成可以互相通信和实现资源共享的网络体系。无线局域网本质的特点是不再使用通信电缆将计算机与网络连接起来,而是通过无线的方式连接,从而使网络的构建和终端的移动更加灵活。 无线局域网是计算机网

6、络与无线通信技术相结合的产物。从专业角度讲,无线局域网利用了无线多址信道的一种有效方法来支持计算机之间的通信,并为通信的移动化、个性化和多媒体应用提供了可能。通俗地说,无线局域网Wireless local-area network,WLAN就是在不采用传统缆线的同时,提供以太网或者令牌网络的功能。 但是,仅仅从缆线这个角度来看待无线局域网是不够的无线局域网已经重新定义了局域网。联接不仅仅是连接,本地的计量单位也从米延伸到了公里。基础设施不需要再埋在地下或隐藏在墙里,它已经能够随着公司的发展而移动或变化。2无线网络的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,The I

7、nstitute of Electrical and Electronics Engineers所制定的802.11标准包括802.11a 、802.11b 及802.11g等标准,蓝牙Bluetooth标准以及HomeRF家庭网络标准等。HomeRFHomeRF工作组是由美国家用射频委员会领导、于1997年成立的,其主要工作任务是为家庭用户建立具有互操作性的话音和数据通信网。它推出HomeRF的标准集成了语音和数据传送技术,工作频段为10GHz,数据传输速率达到100Mbit/s,在WLAN的安全性方面主要考虑访问控制和加密技术。HomeRF是对现有无线通信标准的综合和改进：当进行数据通信时

8、,采用IEEE802.11规中的TCP/IP传输协议；当进行语音通信时,则采用数字增强型无绳通信标准。但是,该标准与802.11b不兼容,并占据了与802.11b和Bluetooth相同的2.4GHz频率段,所以在应用围上会有很大的局限性,更多的是在家庭网络中使用。蓝牙Bluetooth蓝牙是一种短距的无线通讯技术,电子装置彼此可以透过蓝牙而连接起来,传统的电线在这里就毫无用武之地了。透过芯片上的无线接收器,配有蓝牙技术的电子产品能够在十米的距离彼此相通,传输速度可以达到10M/s。以往红外线接口的传输技术需要电子装置在视线之的距离,而现在有了蓝牙技术,这样的麻烦也可以免除了。不过Blueto

9、oth产品致命的缺陷是任何蓝牙产品都离不开Bluetooth芯片、Bluetooth模块较难生产,Bluetooth难于全面测试。这三点是蓝牙产品发展的瓶颈。802.11协议族IEEE 802.11a802.11a是802.11原始标准的一个修订标准,于1999年获得批准。802.11a标准采用了与原始标准相同的核心协议,工作频率为5GHz,使用52个正交频分多路复用副载波,最大原始数据传输率为54Mb/s,这达到了现实网络中等吞吐量的要求。如果需要的话,数据率可降为48,36,24,18,12,9或者6Mb/s。802.11a拥有12条不相互重叠的频道,8条用于室,4条用于点对点传输。它不能

10、与802.11b进行互操作,除非使用了对两种标准都采用的设备。由于2.4GHz频带已经被到处使用,采用5GHz的频带让802.11a具有更少冲突的优点。然而,高载波频率也带来了负面效果。802.11a几乎被限制在直线围使用,这导致必须使用更多的接入点；同样还意味着802.11a不能传播得像802.11b那么远,因为它更容易被吸收。IEEE 802.11bIEEE 802.11b是无线局域网的一个标准。其载波的频率为2.4GHz,传送速度为11Mbit/s。IEEE 802.11b是所有无线局域网标准中最著名,也是普及最广的标准。它有时也被错误地标为Wi-Fi。实际上Wi-Fi是无线局域网联盟W

11、LANA的一个商标,该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作,与标准本身实际上没有关系。在2.4-GHz-ISM频段共有14个频宽为22MHz的频道可供使用。IEEE 802.11b的后继标准是IEEE 802.11g,其传送速度为54Mbit/s。IEEE 802.11g为了解决IEEE80211a与80211b的产品因为频段与物理层调制方式不同而无法互通的问题,IEEE又在20XX11月批准了新的80211g标准。80211g既适应传统的80211b标准,在24GHz频率下提供每秒11Mbps的传输速率；也符合80211a标准,在5GHz频率下提供54Mbps的传输速率。80211g中

12、规定的调制方式包括80211a中采用的OFDM与80211b中采用的CCK。通过规定两种调制方式,既达到了用24GHz频段实现80211a54Mbps的数据传送速度,也确保了与80211b产品的兼容。IEEE 802.11n802.11n计划将WLAN的传输速率从802.11a和802.11g的54Mbps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5GHz两个工作频段。这样11n保障了与以往的802.11a b, g标准兼容。二 无线

13、网络的应用1 无线网络的特点与优势WLAN技术使网上的计算机具有可移动性,能快速、方便地解决有线方式不易实现的网络信道的连通问题。WLAN利用电磁波在空气中发送和接收数据,而无需线缆介质。 与有线网络相比,WLAN具有以下优点： 1. 安装便捷：无线局域网的安装工作简单,它无需施工许可证,不需要布线或开挖沟槽。它的安装时间只是安装有线网络时间的零头。 2. 覆盖围广：在有线网络中,网络设备的安放位置受网络信息点位置的限制。而无线局域网的通信围,不受环境条件的限制,网络的传输围大大拓宽,最大传输围可达到几十公里。 3.经济节约：由于有线网络缺少灵活性,这就要求网络规划者尽可能地考虑未来发展的需要

14、,所以往往导致预设大量利用率较低的信息点。而一旦网络的发展超出了设计规划,又要花费较多费用进行网络改造。WLAN不受布线接点位置的限制,具有传统局域网无法比拟的灵活性,可以避免或减少以上情况的发生。 4. 易于扩展：WLAN有多种配置方式,能够根据需要灵活选择。这样,WLAN就能胜任从只有几个用户的小型网络到上千用户的大型网络,并且能够提供像漫游Roaming等有线网络无法提供的特性。 5.传输速率高：WLAN的数据传输速率现在已经能够达到11Mbit/s,传输距离可远至20km以上。应用到正交频分复用OFDM技术的WLAN,甚至可以达到54Mbit/s。 此外,无线局域网的抗干扰性强、网络性

15、好。对于有线局域网中的诸多安全问题,在无线局域网中基本上可以避免。而且相对于有线网络,无线局域网的组建、配置和维护较为容易,一般计算机工作人员都可以胜任网络的管理工作。2无线局域网拓扑结构1点对点模式 Ad-hoc 由无线工作站组成,用于一台无线工作站和另一台或多台其他无线工作站的直接通讯,该网络无法接入到有线网络中,只能独立使用。无需 AP ,安全由各个客户端自行维护。2 基础架构模式 Infrastructure 由无线访问点 AP 、无线工作站 STA 以及分布式系统 DSS 构成,覆盖的区域称基本服务区 BSS 。无线访问点也称无线 hub , 用于在无线 STA 和有线网络之间接收、

16、缓存和转发数据,所有的无线通讯都经过 AP 完成。无线访问点通常能够覆盖几十至几百用户,覆盖半径达上百米。 AP 可以连接到有线网络,实现无线网络和有线网络的互联。3多 AP 模式 是指由多个 AP 以及连接它们的分布式系统 组成的基础架构模式网络,也称为扩展服务区 ESS 。扩展服务区的每个 AP 都是一个独立的无线网络基本服务区 BSS ,所有 AP 共享同一个扩展服务区标示符 ESSID 。分布式系统 在 802.11 标准中并没有定义,但是目前大都是指以太网。相同 ESSID 的无线网络间可以进行漫游,不同 ESSID 的无线网络形成逻辑子网。4 无线网桥模式 利用一对AP连接两个有线

17、或者无线局域网网段。5无线中继器模式 无线中继器用来在通讯路径的中间转发数据,从而延伸系统的覆盖围。3无线网络通信安全由于无线局域网采用公共的电磁波作为载体,更容易受到非法用户入侵和数据窃听。无线局域网必须考虑的安全因素有三个：信息、身份验证和访问控制。为了保障无线局域网的安全,主要有以下几种技术： 物理地址过滤每个无线工作站的无线网卡都有唯一的物理地址,类似以太网物理地址。可以在AP中建立允许访问的MAC地址列表,如果AP数量太多,还可以实现所有AP统一的无线网卡MAC地址列表,现在的AP也支持无线网卡MAC地址的集中Radius认证。这种方法要求MAC地址列表必需随时更新,可扩展性差。 服

18、务集标识符匹配 对AP设置不同的SSID,无线工作站必须出示正确的SSID才能访问AP,这样就可以允许不同的用户群组接入,并区别限制对资源的访问。 有线等效 有线等效协议是由802.11标准定义的,用于在无线局域网中保护链路层数据。WEP使用40位钥匙,采用RSA开发的RC4对称加密算法,在链路层加密数据。WEP加密采用静态的密钥,各无线工作站使用相同的密钥访问无线网络。WEP也提供认证功能,当加密机制功能启用,客户端要尝试连接上AP时,AP会发出一个Challenge Packet给客户端,客户端再利用共享密钥将此值加密后送回存取点以进行认证比对,如果正确无误,才能获准存取网络的资源。40位

19、WEP具有很好的互操作性,所有通过Wi-Fi 组织认证的产品都可以实现WEP互操作。现在的WEP也一般支持128位的钥匙,能够提供更高等级的安全加密。 虚拟专用网络VPN是指在一个公共的IP网络平台上通过隧道以及加密技术保证专用数据的网络安全性,它主要采用DES、3DES以及AES等技术来保障数据传输的安全。 Wi-Fi保护访问 WPA技术是在20XX正式提出并推行的的一项无线局域网安全技术,将成为代替WEP的无线。 WPA是IEEE 802.11i的一个子集,其核心就是IEEE 802.1x和TKIP 。新一代的加密技术TKIP与WEP一样基于RC4加密算法,且对现有的WEP进行了改进,在现

20、有的WEP加密引擎中增加了密钥细分、消息完整性检查、具有序列功能的初始向量、密钥生成和定期更新功能等4种算法,极大地提高了加密安全强度。另外WPA增加了为无线客户端和无线AP提供认证的IEEE 802.1x的RADIUS机制。4无线网络的应用场合无线局域网络绝不是用来取代有线局域网络,而是用来弥补有线局域网络之不足,以达到网络延伸之目的,现在有线局域网技术已经发展得比较完善,但是什么情形需要使用无线局域网呢？因为无线局域网无线的特性具有常规网络无可比拟的优点。下面就是无线局域网大显身手的几种场合。1.接入网络信息系统：电子、文件传输和终端仿真。2.难以布线的环境：老建筑、布线困难或昂贵的露天区

21、域、城市建筑群、校园和工厂。3.频繁变化的环境：频繁更换工作地点和改变位置的零售商、生产商,以及野外勘测、试验、军事、公安和银行等。4.使用便携式计算机等可移动设备进行快速网络连接。5.用于远距离信息的传输：如在林区进行火灾、病虫害等信息的传输；公安交通管理部门进行交通管理等。6.专门工程或高峰时间所需的暂时局域网：学校、商业展览、建设地点等人员流动较强的地方；利用无线局域网进行信息的交流；零售商、空运和航运公司高峰时间所需的额外工作站等。7.流动工作者可得到信息的区域：需要在医院、零售商店或办公室区域流动时得到信息的医生、护士、零售商、白领工作者。8.办公室和家庭办公室SOHO用户,以及需要

22、方便快捷地安装小型网络的用户。三 无线网络设备1 无线网卡无线网卡的作用类似于以太网中的网卡,作为无线网络的接口,实现与无线网络的连接.无线网卡根据接口类型的不同,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式无线接入. PCI接口无线网卡适用于普通的台式计算机使用.其实PCI接口的无线网卡只是在PC转接卡上插入一块普通的PC卡. USB接口无线网卡适用于笔记本电脑和台式机,支持热插拨.不过,由于USB网卡对笔记本而言是个累赘,因此,USB网卡通常被用于台式机.2 无线AP无线APAcce

23、ss Point:即无线接入点,它是用于无线网络的无线交换机,也是无线网络的核心。无线AP是移动计算机用户进入有线网络的接入点,主要用于宽带家庭、大楼部以及园区部,典型距离覆盖几十米至上百米,目前主要技术为802.11系列。大多数无线AP还带有接入点客户端模式AP client,可以和其它AP进行无线连接,延展网络的覆盖围。无线APAP,Access Point,无线访问节点、会话点或存取桥接器是一个包含很广的名称,它不仅包含单纯性无线接入点无线AP,也同样是无线路由器含无线网关、无线网桥等类设备的统称。 各种文章或厂家在面对无线AP时的称呼目前比较混乱,但随着无线路由器的普及,目前的情况下如

24、没有特别的说明,我们一般还是只将所称呼的无线AP理解为单纯性无线AP,以示和无线路由器加以区分。它主要是提供无线工作站对有线局域网和从有线局域网对无线工作站的访问,在访问接入点覆盖围的无线工作站可以通过它进行相互通信。 单纯性无线AP就是一个无线的交换机,仅仅是提供一个无线信号发射的功能。单纯性无线AP的工作原理是将网络信号通过双绞线传送过来,经过AP产品的编译,将电信号转换成为无线电讯号发送出来,形成无线网的覆盖。根据不同的功率,其可以实现不同程度、不同围的网络覆盖,一般无线AP的最大覆盖距离可达300米。 多数单纯性无线AP本身不具备路由功能,包括DNS、DHCP、Firewall在的服务

25、器功能都必须有独立的路由或是计算机来完成。目前大多数的无线AP都支持多用户30-100台电脑接入,数据加密,多速率发送等功能,在家庭、办公室,一个无线AP便可实现所有电脑的无线接入。 单纯性无线AP亦可对装有无线网卡的电脑做必要的控制和管理。单纯性无线AP即可以通过10BASE-TWAN端口与置路由功能的ADSL MODEM或CABLE MODEMCM直接相连,也可以在使用时通过交换机/集线器、宽带路由器再接入有线网络。 无线AP跟无线路由器类似,按照协议标准本身来说IEEE 802.11b和IEEE 802.11g的覆盖围是室100米、室外300米。这个数值仅是理论值,在实际应用中,会碰到各

26、种障碍物,其中以玻璃、木板、石膏墙对无线信号的影响最小,而混凝土墙壁和铁对无线信号的屏蔽最大。所以通常实际使用围是：室30米、室外100米没有障碍物。 因此,作为无线网络中重要的环节无线接入点、无线网关也就是无线APAccess Point,它的作用其实就类似于我们常用的有线网络中的集线器。在那些需要大量AP来进行大面积覆盖的公司使用得比较多,所有AP通过以太网连接起来并连到独立的无线局域网防火墙。3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器一般都支持专线xdsl/ cable,动态xdsl,pptp四种接入方式,它还具有其它一些网

27、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Wireless Router好比将单纯性无线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ADSL MODEM或CABLE MODEM直接相连,也可以在使用时通过交换机/集线器、宽带路由器等局域网方式再接入。其置有简单的虚拟拨号软件,可以存储用户名和

28、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的无线路由器产品皆有。无线路由器适合于不带路由的ADSL、CM猫等用户以及带路由的ADSL、CM猫。无线路由器将多种设备合而为一,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。4无线网桥无

29、线网桥是为使用无线微波进行远距离数据传输的点对点网间互联而设计。它是一种在链路层实现lan互联的存储转发设备,可用于固定数字设备与其他固定数字设备之间的远距离可达20km、高速可达11mbps无线组网。无线网桥有三种工作方式,点对点,点对多点,中继连接。特别适用于城市中的远距离高以及是否加用双向放大器。 从作用上来理解无线网桥,它可以用于连接两个或多个独立的网络段,这些独立的网络段通常位于不同的建筑,相距几百米到几十公里。所以说它可以广泛应用在不同建筑物间的互联。同时,根据协议不同,无线网桥又可以分为2.4GHz频段的802.11b或802.11以及采用5.8GHz频段的802.11a无线网桥

30、。 在无高大障碍山峰或建筑的条件下,一对速组网和野外作业的临时组网。其作用距离取决于环境和天线,现7km的点对点微波互连。一对27dbi的定向天线可以实现10km的点对点微波互连。12dbi的定向天线可以实现2km的点对点微波互连；一对只实现到链路层功能的无线网桥是透明网桥,而具有路由等网络层功能、在网络24dbi的定向天线可以实层实现异种网络互联的设备叫无线路由器,也可作为第三层网桥使用。 无线网桥通常是用于室外,主要用于连接两个网络,使用无线网桥不可能只使用一个,必需两个以上,而AP可以单独使用。无线网桥功率大,传输距离远最大可达约50km,抗干扰能力强等,不自带天线,一般配备抛物面天线实

31、现长距离的点对点连接。5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,或者传输速率明显下降,或者根本无法实现与AP或其他计算机之间通讯,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放大。无线设备本身的天线都有一定距离的限制,当超出这个限制的距离,就要通过这些外接天线来增强无线信号,达到延伸传输距离的目的。这里面要涉及到两个概念1、频率围 它是指天线工作的频段。这个参数决定了它适用于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相应的产品。2、增益值 此参数表示天线功率放大倍数,数值

32、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。 无线天线有多种类型,不过常见的有两种,一种是室天线,优点是方便灵活,缺点是增益小,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,室外天线的优点是传输距离远,比较适合远距离传输。一室无线天线 1、全向天线 室全向天线适合于无线路由、AP这样的需要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,适用于点距离较近,分布角度围大,且数量较多的情况。 2、定向天线 室定向天线适用于室,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

33、得它的指向方向与接收设备的角度方位相当集中。二 室外无线天线 1、全向天线 室外的全向天线也会将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,适用于点距离较近,分布角度围大,且数量较多的情况。 2、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。当远程点数量较少,或者角度方位相当集中时,采用定向天线是最为有效的方案。 3、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度围的覆盖,因此如果远程点在某一角度围比较集中时,可以采用扇面天线。 4、组合天线 上述三种天线各具一定的特性,因此

34、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。 无线天线相当于一信号放大器,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。四 校园网中的无线网络1无线校园网概述无线校园网,就是通过无线局域网Wireless Local Area Network,简称WLAN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

35、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。2校园网应用需求分析校园部铺设网络的工程涉及面很广,无论是在室还是在室外,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、校新老建筑并举的校园表现的尤为明显。从投资、施工周期、网络

36、维护、升级等多个方面着眼,学校需要一整套能够多快好省建设校园网络的方案。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,对现有的校园网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。同时,师生希望能有更便利的条件访问校园网上提供的其他资源。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布设太多信息点,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,而目前的有线校园网没有办法

37、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,不需布线就可以轻松从个端口扩展到成百上千个端口的应用。3. 分校间的连接。对于地理位置分布较远的多个校区之间的校园联网,采用无线局域网技术是最佳选择。它可以将学校所有校区的局域网联网,实现资源共享。还有有些布线不方便的校园建筑物之间也可通过无线局域网技术实现连接。4. 移动办公。随着教职员工的移动办公设备越来越多,并且对移动办公的要求也比较高,如会议、校长办公等都适合使用无线局域网。5 .临时性活动。随着学校的办学层次的提高,学校的学术氛围也日益浓厚,对外交流日趋频繁,各种学术活动越来越多地在学校举行。除此之外,学校每年也都会举办

38、一些其他的活动,如运动会、人才交流活动等。由于这些应用的特殊性和灵活性,有线局域网将不能满足校园网的需求。所以很有必要使用无线局域网技术对原有的有线网络进一步扩充,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。3无线校园网方案产品选择产品品牌/型号类型神州数码 DCWL-3000AP无线AP神州数码 DCWL-4000AP无线AP可立达 Orinda ON2000b无线网桥可立达 Orinda NB2405S功率放大器Axelwave XA-208全向天线Axelwave XA114定向天线4 无线校园网关键技术微蜂窝覆盖及漫游对于教学楼、会议培训、宿舍等场所,无线微蜂窝覆盖是最有效简

39、洁的无线网络铺设方案。由于每个AP 的发射功率均有严格控制,同时,安装在室的AP 会受建筑物本身的影响,因此单个AP 所覆盖的面积可能无法满足无线覆盖的规划,例如需要覆盖整个教学楼。由于IEEE802.11b 标准规定了AP 的多频道工作模式,因此可以采用多个AP 进行合理分布和配置,将单个覆盖区域扩大成较大的覆盖区域。在整个覆盖区域中,无线终端设备将自动检测信号的强度,建立最高质量的无线链路。微蜂窝覆盖及漫游无线中继无线中继点由于微蜂窝覆盖技术中,每个AP 需要与有线网络相连,在学校的有些环境中例如大礼堂、阶梯教室、室体育场等,面积较大,存在着有线无法达到的围,这时就需要采用无线中继的方式,

40、也就是通过无线中继点来进行网络接力,进一步扩大无线网络的覆盖围。中继点的构建,只需要将两个AP 互联,接收前一AP 的无线信号,并形成新的覆盖区域,从而达到无线信号覆盖全场的目的。覆盖开阔区域有了无线覆盖技术,网络就不仅仅局限于室狭小的空间,更广阔的学习空间被利用起来,草坪、操场、树阴下不再是网络的终点站,连接了放大器和天线的AP 完全可以将无线信号覆盖到校园的任何角落,每一寸土地都被利用起来,整个校园变成了一个巨大的教学空间。无线网络覆盖开阔区域无线网桥无线网络除了覆盖应用以外,无线桥接是另一项重要的应用。利用无线桥接设备,可以为两个或者多个独立的局域网络建立带宽高达11Mbps 的空中连接

41、。对于无线链路具有很强大的管理功能,不仅具有链路质量检测、数据安全加密、带宽控制等功能,而且无线桥接网桥具有非常成功的应用经验,桥接距离从几百米到几十公里均有不同的全套方案以及配套设备。无线网桥的构成包括：IEEE802.11b 无线桥接器、2.4GHzWLAN 专用天线、信号放大器以及其他一些附件设备,例如2.4GHz 信号分配器和避雷器。从网桥的拓扑形式分类,无线网桥支持点对点方式以及单点对多点的方式。构建无线网桥5无线校园网可行性分析1.技术可行性无线传输速率从最初的12Mbit/s,到11Mbit/s直至今天的54Mbit/s。新制订的802.11n标准,其传输速率提高到108Mbit

42、/s,甚至高达500Mbit/s。2.经济可行性随着网络产品价格的不断下调和性能的日益提高,使其性价比逐步提高。相对于有线网络,无线投入远低于有线,其一次性投入比为1：5,甚至1：7。3.操作可行性组网速度快,工程周期短 ；实施极为便利,免去布线的困难 ；网络可扩展能力强,应变性好,使用灵活。 6网络设计原则1.实用性遵循面向应用,注重实效,急用先上,逐步完善的原则；充分保护已有投资,已实用性原则为依据,建设具有最低TCO拥有总成本最低、最高性价比的WLAN。2.先进性采用先进成熟的网络概念、技术、方法与设备,既反映当今先进水平,又给未来的发展留有余地。3.可靠性系统必须可靠运行,主要的、关键

43、的设备应有冗余,一旦系统某些部分出现故障,应能很快恢复工作,并且不能造成任何损失。4.可扩充系统是一个逐步发展的应用环境,必须具有升级换代的功能。5.可维护系统具有良好的网络管理、网络监控、故障分析和处理能力6.安全性必须具有高度的机制,灵活方便的权限设定和控制机制,以使系统具有多种手段来防备各种形式的非法侵入和信息的泄露。7无线校园网网络拓扑图无线校园网拓扑图8无线校园网实施方案室方案室无线局域网主要针对不方便进行大规模布线或不宜布设太多信息点的建筑,如：图书馆、办公大楼、网络教室、会议室和报告大厅等,无线校园网络整体解决方案如图。无线校园网整体方案1、大型建筑无线网络解决方案该方案针对难以

44、进行全面布线的礼堂、图书馆、会议室等,用户可以利用已经存在的有线网络接口,轻松解决无线局域网的安装布设。可以方便、快捷地扩展信息接入点密度,实现移动办公。在大型建筑,由于室空间比较大,没有墙壁阻挡,在这里布置的无线AP不用像在大楼中那样用多个无线AP来实现无线网络信号的覆盖。大型建筑组建无线局域网有一个特点,在大型建筑周围一般都有有线网络的接入点,可使用网线实现接入点与无线AP的连接,然后将无线AP置于室,就可将信号覆盖到整个室。在这里要考虑一件事情,一个大型会议室或者礼堂如果召开会议,其笔记本数量肯定不会少,而无线AP在通常情况下能够连接20多台无线接入终端,如果无线接入终端数量过多,将严重

45、影响网络性能,为了不影响网络性能实现更多的无线接入终端接入无线局域网中,可在这里多增加无线AP。多个无线AP在同一个地方使用,信号覆盖一定会重叠,造成对网络性能的影响。要解决这一问题,就必需将无线AP上的频段进行设置,无线AP一般都提供了11个频道,我们只要将会议室的无线AP设置为各自不同的频道,就不会造成信号覆盖重叠。大型建筑解决犯案2、普通建筑无线网络的解决方案校园中大多数场合如普通教室、宿舍、办公室、实验室等,可以直接将神州数码的普通型AP接入校园网的以太网端口,作为有线网络的补充,如下图所示：普通建筑解决犯案不同楼层网络的布设情况如下图所示,采用多个无线接入点AP,每个AP 可带30

46、个左右的用户,AP 间距可以根据各楼层的实际结构和无线节点的数量和分布情况而定。在楼道或房间中布置若干个AP,以实现上网区域都可以被无线信号完全覆盖为标准,这样可以承受较多用户同时上网的要求时,而不至于使网络堵塞或者瘫痪。AP 的放置与无线客户端尽可能视线以为原则,可以放在天花板、墙壁等地方,这样可以尽可能地覆盖其中所有无线用户区域。每个AP 通过普通的五类双绞线与交换机相连,再将校园骨干网与楼已经布好的交换机接口相连,就可以与校园网连通。每个AP 都应该有一个固定的IP 地址,只做网管使用,与无线用户端IP 无关。不同楼层布设方案室外方案覆盖室外环境也是大学无线网络较多的一个应用。例如覆盖广

47、场、操场、花园、以及室外大型活动等应急的室外网络接入需求,利用神州数码的企业级无线接入产品,通过配合不同种类的天线,可以实现室外广阔围的无线网络覆盖。1.楼宇间的连接校园的两幢建筑物或者分校之间不方便布线,则可采用室外无线桥接方式。所谓无线桥接是指通过无线的方式,点对点,或点对多点的连接两个建筑物的网络,主要有以下两种应用：1.通过一个已经布设有线网络的建筑和一个还未布设有线网络的建筑物之间的无线桥接,实现后者接入校园网络。如：某栋楼距离学校主体区域较远,如果通过布光纤的方式连接,成本太大,则可以选择无线桥接的方式,成本抵,容易操作。2. 在两个都已经拥有无线网络的建筑物之间做无线桥接,以使这

48、两个建筑物之间拥有第二条备份链路,以提高重点建筑物的网络可靠性。2.开阔区域的覆盖无线AP通过连接放大器和天线完全可以将无线信号覆盖到校园的任何角落。选用室外无线AP,通过天线或者放大器聚集无线信号,使无线覆盖围更大、更远,穿透能力更强。开阔区域的覆盖9无线校园网安全方案当一个无线局域网组建成功后,最应该关心的还是无线局域网的安全问题。这里所说的安全不是指互联网中黑客带来的威胁,而是无线局域网数据传输的安全,用户接入访问无线局域网的安全。无线局域网数据是通过无线链路进行数据传输,有一些非法用户通过截获无线链路中的数据给无线局域网用户带来损失,要解决这一问题,就必需使用到无线AP中的WEP加密功

49、能,这项功能能够对传输的数据进行加密,即使非法用户获得这些数据,也无法破译,所以我们组建无线局域网成功后必需将这项功能开启。用户接入访问安全是指一个无线局域网组建成功后,它的信号覆盖面积大,有些非法用户在信号覆盖围通过无线网卡连接到无线局域网中。要解决这个问题,必需使用到无线AP中的三项功能,MAC地址绑定,DHCP服务和认证功能。采用MAC地址绑定功能主要是因为每一块网卡只有全球唯一的一个MAC地址,通过设置MAC地址绑定功能后,其他没绑定MAC地址的终端就不能接入无线局域网;DHCP主要是为网用户自动分配IP地址,所有有些用户就通过获取IP地址进入无线局域网中,只要将DHCP功能关闭就能杜

50、绝这类事件的发生;目前,网络中最常用的认证方式就是802.1x端口认证技术,通过这项功能限制非法用户访问无线局域网。在大部分的无线AP中,提供了一种SSID功能,这项功能主要是用来区分不同的网络,实际上这就是无线局域网的名称,一般同一厂家的无线AP都采用同一种SSID,所以在无线局域网组建成功后最好将SSID进行重新设置。通常情况下,无线AP都是将SSID进行广播,为了防止其他用户搜索到SSID,最好将这项功能关闭,不过关闭之后对性能有影响,但无线局域网的安全却得到了提高。五 无线校园网应用分析1雪中送炭的无线网络1.免去布线的困难,利用无线网络迅速架构校园网络环境2.克服网络施工的造成的环境

51、破坏,利用无线网络空中连接校园建筑物3.方便的连接分校与本部的校园网络,解决校园外地域网络施工的难题4.建设临时性的校园网络设施或环境2画龙点睛的无线网络1.在已经建成的校园网基础上,增添无线网络环境,扩大网络使用围2.为移动多媒体教学应用提供移动平台3.进一步便于便携式电脑使用网络4.支持个人数字助理的网络应用5.使得校园网络的应用更为灵活多变6.为外来的宾客提供便捷的网络接入服务3无处不在的校园网教学楼无线覆盖利用有线网络作为骨干,将信息点扩大成信息区,从而使得网络的服务区域覆盖整个教室。对于原先没有建设教室信息点的教学楼,可以迅速地建立有线骨干网络,然后进一步铺设无线设施。无线网络使得每

52、个教室的任何座位都可以直接连接校园网络,同时教师从办公室到教室授课,也可以毫不费力地与校园网络连接。会议培训场所会议培训场所的格局要比教室复杂得多,根据每次会议或是培训的容形式不同、参加的对象以及人数的不同,对整个场所信息点的安排是截然不同的。以往一般只能采用墙面或是底板安装固定的信息点,而无线网络设备使得会议培训场所的座位摆放可以随心所欲,根本无需顾虑以往无法安排网线的尴尬。一个AP可以完全覆盖一般规模的会议培训场地,并且可以提供至少3050 人同时上网的环境,确保便携式计算机或是个人数字助理自由地使用。学生宿舍在高校以及寄宿校园,宿舍是学生除课堂以外又一个重要的学习生活场所,越来越多的学生

53、宿舍配备了个人计算机,并且正在通过各种方式连接校园网络甚至是Internet。虽然目前已经存在多种技术可以完成宿舍环境的网络建设,但是,从网络建设成本、网络扩充性能、网络性能以及建设周期等综合因素分析,在宿舍楼建设无线网络无疑是更为明智的选择。对于一个一般规模的宿舍楼层而言,若干个AP即可以形成覆盖整个层面的无线覆盖区域,满足至少100 个以上的并发终端用户使用类似于、访问等应用。总结本文设计的无线校园网最大的特点是：摆脱了连接网线的束缚,能够使学习远离教室,可以在网络覆盖的围的任何地方上网；带宽很宽,适合进行大量双向和多向多媒体信息传输；通过无线终端与网络连接,可以做到人手一部终端而无需进行

54、大量的综合布线、设备配置等工作。无线校园网以上突出的特点,给高等教育带来了极大的便利,其便利程度超出了以往任何时期。这些便利的条件为高校实现教育理论的实践、进行深层次的教学改革提供了极大的潜力空间,必然引领着高校按照新的条件进行教学理念、教学方法、教学评估和教学管理等方方面面的改变,从某种程度上说,这种改变是革命性的。表面上看,无线校园网还是在技术方面对教学进行支持,但是由于这种支持可以深入到教学的核心部分,因此,必将引发高等教育教学改革的新一轮高潮。校园网是一个庞大而复杂的工程,需要根据具体的环境来组建网络,涉及的面也比较广,本文这套方案只是针对无线校园网络建设提出的一种设计思路,在具体设计

55、过程中没有进行本文中提到的收集建筑图纸和实地勘测的工作,因而在很多方面都只能说是一种设想,倘若要具体实施,就必须需要专业人员针对具体校园环境作出一个完整的解决方案,所以这只是一个基础,如果要组建校园网还需要对各个地方进行改进,这样才能节省校园网络成本,才能最大限度发挥出校园网的性能。结束语在这篇论文的研究和实现过程中,我得到了学校老师的悉心指导和帮助,对此,我向各位老师表达我最真诚的感谢,特别是我的指导老师,他在课题选择、容安排等许多方面都给了我不少非常好的意见,同时还给我在熟悉无线设备、组建无线网络方面给了我很大的帮助,使我在研究探索的道路上少走了许多弯路,让我的论文得以顺利完成。在此我特别向您表示我的感谢和祝福,预祝您今后工作顺利,身体健康！参考文献1汤金松等.无线网络在教育系统中的应用分析J.中国远程教育,200360-62.2雷朝铨.无线网络技术与校园网的组建J.师专学报,2003：116-119.3伍永锋.无线局域网在高校信息化建设中的应用探讨J.福脑,20044神州数码无线校园网解决方案5 AboveCable无线校园网构建方案l37 / 37