校园无线网络的规划与设计剖析.docx

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校园无线网络的规划与设计剖析

湖南软件职业学院

《无线校园网规划与设计》

姓名：

专业：

学号：

指导老师：

摘要.............................................................................................................................1

一、无线局域网络的定义与特点..........................................................................2

1.1无线局域网的定义...........................................................................................2

1.2无线局域网的特点...........................................................................................2

1.3无线局域网的需求分析...................................................................................4

二、无线校园网络的接入方式...............................................................................10

2.1、无线网卡...........................................................................................................11

2.2、无线接点与无线网桥......................................................................................11

2.3、无线天线发射与接收......................................................................................11

2.4、无线局域网接入控制器（AC）与认证服务器（AS）......................12

三、构建无线校园网络的基础架构.......................................................................12

3.1规划拓扑结构......................................................................................................12

3.2规划网络层次......................................................................................................13

3.3汇聚层和接入层设计.........................................................................................13

3.4主干网设计..........................................................................................................14

4、构建校园无线局域网的方案............................................................................17

4.1、WLAN网络规划流程..........................................................................................17

4.2、调研及勘查........................................................................................................18

4.3覆盖设计................................................................................................................18

五、信息化的实现，无线网络拓宽了校园网络的应用......................................22

六、网络通信与信息的安全.....................................................................................23

七、无线校园网络的实施方案................................................................................25

八、无线校园网络实施步骤与应用........................................................................27

总结...............................................................................................................................29

参考文献.......................................................................................................................30

致谢................................................................................................................................31

摘要

随着现代教育技术的应用手段的更新，校园网络的地位在学校教育教学中越来越重要，无线网络技术的不断成熟和普及，拓宽了有线校园网络的应用空间，无线网络解决方案更能满足校园网络的师生要求，并且拥有传统网络所不能比拟的易扩容性和移动性，已经逐渐成为众多网络建设的最佳方案选择。

在校园中安装无线接入点，学校师生教职员工可以很方便接入校园网络，为工作、学习带来方便和提高了效率，也提高了教学效果。

本文就湖南软件职业学院无线校园网络建设提供了一些技术性参考和设计意见。

一、无线局域网络的定义与特点

1.1无线局域网络的定义

无线局域网络WLAN（WirelessLocalAreaNetworks）是利用射频（RF）技术在空气中发送和接受数据，无需线缆介质，是一个相当便利的数据传输系统。

它是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，使用无线信道来接入网络，为通信的移动化，个人化和多媒体应用提供了传输实现手段，并成为宽带接入网络的有效方案。

无线网络取代了传统介质构成局域网络，提供有线局域网络的所有功能。

无线局域网的数据传输速率现已经能够稳定达到11MB/S，最新协议可以将无线传输的速度提高到54MB/S，传输距离可以达到20KM以上。

但根据目前的技术情况，无线局域网络不是用来取代有线局域网络，而是用来弥补有线局域网络的不足，以达到网络延伸的目的和追求。

目前，与有线局域网相比较，无线局域网具有开发运营成本低、时间短，投资回报快，易扩展，受自然环境、地形及灾害影响小，组网灵活快捷等优点。

无线局域网除能传输语音信息外，还能顺利地进行图形、图像及数字影像等多种媒体的传输。

而且随着ATM无线局域网的投入使用，其数据传输率将达到20M～25Mbps，可更好地满足用户的需求。

1.2无线局域网络的特点

1）、组网速度快、工程周期短，开发、运营成本低

在网络建设当中，网络布线的施工一般情况下是施工周期最长、对周边环境影响最大的。

在施工程时，往往需要破墙掘地、穿线架管。

而无线局域网最大的优点就是减少了繁杂的网络布线的工作量，一般只要安放一个或多个接入点AP（AccessPoint无线Hub）设备就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络，减少了对布线的需求和与布线相关的一些开支，还可以为用户提供灵活性更高、移动性更强、扩充性更方便的方式。

2）、使用灵活，具有高移动性

无线局域网络，通信范围不受环境条件的限制，拓宽了网络的传输范围。

在有线网络中，网络设备的安放位置受网络信息的限制。

无线局域网可以使用网络设备的位置选择变得更为容易，只要无线网的信号覆盖区域内，任何一个位置都可以接入网络。

3）、扩展能力强，管理方便

在已有无线网络的基础上，只需通过增加AP（无线接入点）及相应的软件设置即可对现有网络进行有效扩展。

同时，相对于有线网络，无线局域网的组建、配置和维护较为容易，一般的计算机教师和工作人员都可以胜任网络的管理工作。

4）、抗干扰性强，安全性能高

无线局域网采用特定的带宽频率传输信号，减少了外界信号的干扰，增强传输代码的可靠性，减少误码和错码的出现提高了抗干扰性。

另外，无线局域网以空气为介质，传输的信号可跨越很宽的频段，数据不容易被窃取，保证了网络传输的安全性，同时无线局域网采取网络隔离及网络认证措施；无线局域网设置有严密的用户口令及认证措施，防止非法用户入侵；同时，无线局域网设置附加的第三方数据加密方案，即使信号被盗听也难以理解其中的内容。

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。

5）、受自然环境、地形及灾害影响小。

无线网络由于本身特点，可根据客户需求灵活定制网络环境，覆盖范围大，几乎不受地理环境制约。

1.3需求分析

1.3.1建设背景

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。

就湖南软件职业学校的现状进行了分析和探讨。

决定对学校无线校园网的规划设计做一套合理的方案。

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软件学院平面图

1.3.2学校建设无线网络的目标

总体建设目标是以现有宿舍区和教学区内网络为依托，利用无线网络技术，改善教学区信息网络建设基础设施的环境，解决何时何地都能上网问题，进一步扩大教学区网络的使用范围，使师生们在任何时间、任何地点都能方便高效地使用信息网络。

（1）在学校实行无线覆盖。

在校园中，你是不可能做到每一个角落都一定可以网线到位的。

而随着校园信息化的发展，势必要求把网络延伸到校园的每一个角落，比如阶梯教室、体育场馆、会议厅、图书馆阅览室、办公楼内扩容、家属区上网，这些地方都无法采用有线网络来完成，只有WLAN可以解决这些问题。

（2）在学校能漫游。

用户在移动中，需要时刻保持与网内不同无线接入点的稳定连接以实现漫游。

室外无线接入点RG-P-780支持标准漫游协议，实现跨区域的无缝漫游，并自动寻找最佳信号质量的无线接入点建立连接。

（3）方便管理，迅速排错。

对设备的管理是网络管理的重要部分。

建成后的校园无线网络中，所有网络设备应当遵循统一的、标准的管理协议和兼容性，并满足集中、统一管理的功能需要，使得网络中心管理人员可以在网管工作站随时观察每一台网络设备的工作状态。

1.3.3具体实施目标

侧重实际应用，覆盖校园内大部分区域，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用802.11系列标准，因此校园无线局域网将主要支持802.11g（54M带宽）标准以提供可供实际应用的相对稳定的网络通讯服务，同时兼顾多种类型应用和将来的投资保护，需要同时支持801.11a，802.11b，实现双频三模技术。

但是为了长远利益着想我们的无线设备将采用支持802.11n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、无线安全等），以避免无线设备及软件之间的不兼容性或网络管理的混乱而导致的问题；保证网络访问的安全性；采用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，采用无线方式可以实现覆盖大范围室外空间的无线网络接入。

本次建设主要包括图书馆前后空地、食堂、学生宿舍（学生教室外学习的主要地方）。

有线网络使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，采用有线的方式只能提供少量接口，不能满足要求。

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。

主要包括图书馆、行政楼、学生餐厅、教学楼、宿舍等。

B、安全、认证、和管理要求

实现针对用户管理、认证、控制功能；

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

室内部分：

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；如果需要遮蔽，则需要定制非金属安装盒；如果是挂在天花板上，则根据天花板的情况而定，若天花板是非金属结构，可以固定在天花板内。

安装过程中应充分考虑防盗问题。

室外部分：

根据设备位置有两种布线方式。

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

这两种方式馈线都需走铁管，贴防水胶方式处理，安装过程中应充分考虑防盗。

供电部分：

无线路由器的供电可采用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加密等安全标准、漫游切换、支撑QOS能力

1.4校园无线网在教育中的发展与应用

1.4.1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，加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。

1.4.2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，教师和学生可以很方便地利用无线网络查阅到网络上的相关资料和浏览数字图书。

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，满足了教职员工的在线查询能力，大大提高了各职能部门的服务质量。

1.4.3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，满足了教工和学生临时上网的要求。

1.4.4无线应急网络

在出现需要突发性大规模网络服务要求的场合，提供临时性的无线网络服务，满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802.11g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、教学开创新的应用模式；利用无线网络实现校内信息的发布、共享、传递，推进教学及管理信息化，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，随着时代的进步，笔记本电脑的普及，师生们希望不仅仅是在实验室才能将他们的计算机连上网络，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、随心所欲的联入校园网或Internet、不愿再受有线的束缚。

WLAN技术的出现，学校采用无线组建校园网，学生们不仅可以在宿舍和实验室固定的地方上网，还可以在课堂上、图书馆等许多地方很方便的接入，甚至根据自己的合理时间安排，在学校宽阔空旷的花园草坪上上网查阅学习资料。

在考试前夕更可以减少机房、电子阅览室等可以有线上网园区的压力，改进学校的学习环境，提高了学生的学习效率与成绩。

所以，对于学校来说，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，学生不再仅仅是被动的听者，也是互动教育的参与者，学生可以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，并允许老师和同学们共享文件。

回到宿舍，学生也不再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捷和乐趣，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、无线校园网络的接入方式

局域网组建规划是多学科知识的综合，涉及系统工程学、通信技术、网络技术、安全技术、软件工程等领域。

如图2-1：

图2-1

无线局域网（WLAN）技术大致有蓝牙（Bluetooth）、IEEE802.11系列、HiperLAN、HomeRF技术等。

目前得到广泛应用的较成熟的技术是IEEE802.11系列：

分为有IEEE802.11b、IEEE802.11b和IEEE802.11g。

其中，IEEE802.11b支持11Mbps共享接入速度，采用2.4GHzISM频段；IEEE802.11b技术，它采用了5GHz频段，其速率高达成54Mbps；而IEEE802.11g是一种混合标准，它即能适应IEEE802.11b标准，又符合IEEE802.11a标准，但技术不是很成熟。

综合目前技术情况考虑，IEEE802.11b无论是传输距离还是传输速率都占有优势，因此，大部分无线校园网可选择IEEE802.11b标准。

无线局域网的组成包括无线网卡、无线接入点（AccessPoint，简称AP）和无线天线，以及接入控制器AC和认证服务器AS。

无线局域网利用常规的局域网（如10/100/1000M以太网）及其互联设备（路由器、交换机）构成骨干支撑网。

利用无线接入点（AP）来支持移动终端（MT）的移动和漫游。

配有无线网卡的台式PC机、笔记本电脑或其他设备就可以与无线网络连接起来。

2.1、无线网卡

对于客户端，无线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，主要有三种类型：

PCMCIA无线网卡、PCI无线网卡和USB无线网卡。

1）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。

2）PCI接口无线网卡适用于普通的台式计算机使用。

3）USB接口无线网卡适用于笔记本电脑和台式机，支持热插拔。

这种类型的网卡一般外置有天线，拆卸方便，是一种非常好的选择。

2.2、无线接点与无线网桥

无线接入点AP（AccessPoint）的作用是完成WLAN和LAN之间的桥接。

其作用类似于以太网中的集线器。

当网络中增加一个无线AP之后，即可成倍扩展网络覆盖直径。

根据产品特性，一个AP可以支持的接入计算机的数量相关很大，一般产品可供接入的计算机数目是30-40台，最多可以支持到100台左右。

由于无线AP基本上都拥有一个以太网接口，可以很方便与有线网络实现无缝连接。

许多无线AP还拥有代理服务器和路由功能，借助于ADSL或CableModem等连接，从而实现Internet接入共享。

无线网桥（Bridge）是在以太网之间提供高速、远距离（30Km以内）的连接。

一般用于连接两个或多个LAN（每个LAN位于不同建筑物内），适合高吞吐量的应用，以及有线难以铺设的场所和环境。

2.3、无线天线发射与接收

WLAN工作站也可漫游（Roaming）在不同的AP之间。

AP的覆盖理论上可达到约250m左右，在半开放性空间，或有间隔的区域，也只能达到30-50m左右。

由于微波是直线传播，所以微波都是小角度穿透几面墙体，墙体将减弱信号，如果墙体为钢筋混凝土，信号则会更弱。

所以，在实际情况下，都要加装外接增益天线（天线主要有全向和指向天线），对所接收或发送的信号进行增益，使距离到达更远、信号更强。

2.4、无线局域网接入控制器（AC）与认证服务器（AS）

无线局域网接入控制器（AC）是WLAN和IP骨干网和外部网络之间的接口网关。

在非802.1x的WLAN中，AC负责发起认证请求，监视用户实时使用情况并采集计费信息送入AS中进行计费。

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，即能够同时满足大范围的WLAN接入需求。

三、构建无线校园网络的基础架构

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。

3.1规划拓扑结构

拓扑结构

中小型、小型局域网一般可采用星型结构；大中型局域网络考虑链路传输的可靠性，可采用冗余结构。

考虑因素

1）地理环境

2）传输介质与距离

3）可靠性如图2-7

星型星型冗余

图2-7

3.2规划网络层次

局域网分层是按照网络规模划分为三个层次：

（1）核心层

（2）汇聚层

（3）接入层如图2-8：

如图2-8

（4）中小型、小型局域网一般可采用核心/接入层；

（5）大型、大中型局域网络一般可采用核心/汇聚/接入层。

3.3汇聚层和接入层设计

汇聚层:

存在与否，取决于网络规模的大小。

当建筑楼内信息点较多（比如，大于22个点）超出一台交换机的端口密度，而不得不增加交换机扩充端口时，就需要有汇聚交换机。

交换机间如果采用级连方式，即将一组固定端口交换机上联到一台背板带宽和性能较好的汇聚交换机上，再由汇聚交换机上联到主干网的核心交换机。

如果采用多台交换机堆叠方式扩充端口密度，其中一台交换机上联，则网络中就只有接入

接入层:

即直接信息点，通过此信息点将网络资源设备（PC等）接入网络。

汇聚层采用级连还是堆叠，要看网络信息点的分布情况。

汇聚层、接入层:

一般采用100Base-TX快速交换式以太网，采用10/100Mbps自适应交换到桌面，传输介质是超五类或五类双绞线。

要根据应用需求可选择支持1–2个光端口模块.

3.4主干网设计

主干网技术的选择，要根据以上需求分析中用户网络规模大小、网上传输信息的种类和用户可投入的资金等因素来考虑。

主干网用来连接建筑楼宇和服务器群，可能会容纳网络上50–80%的信息流，是网络大动脉。

连接建筑群的主干网一般以光缆作传输介质，典型的主干网技术主要有100Mbps-FX以太网、1000MbpsSX/LX以太网等。

3.5局域网设计

你是否有这样的愿望？

在校园的任何一个角落，无论在操场上，草坪上或者教室，办公室，亦或教职工小区或者学生宿舍区。

只要有一台笔记本电脑（或者台式机），