无线校园网的设计与优化正文文档格式.docx
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每个接入点都用最大的发射功率来设计校园网络不是一个很好的选择。
跟蜂窝电话接入系统一样，网络接入带宽的需求量决定了进行总体和分区域带宽设计的标准。
比方说，图书馆可以采用多个AP重叠的设计；
而有些地方，如室外的操场等场所，这些地方的上网需求不如图书馆，所以可以只设计一个接入AP。
在人员需要密集上网的地方，如学校的寝室，在设计WLAN的时候，可以结合学校现有的LAN来设计，因为无线网络在满足大量用户同时上网方面不如有线局域网的优势明显。
保证校园网内部AP设计科学合理，这是满足校园网应用资源的优化和合理配置的有效手段。
3．访问AP的权限
因为每个WLAN不可避免地需要上网登录，这就事先需要验证访问的权限，需要对WLAN在校园网进行内部管理以及解决如何分配WLAN的账号等问题。
比如说，可以配置为学院内部的教师只能登录学院内部的WLAN网络，学院的管理员统一分配学院内部的登录账号和密码，并不允许告知学院以外的人员。
根据学校的寝室上网人员的数目进行访问权限密码的分配，可以进行适当的收费管理。
4．对校园网WLAN的管理
对校园网的访问跟其他WLAN的控制访问没有什么区别，其中包括WEP加密技术和接入点具有的MAC地址过滤功能、外部防火墙等技术。
对校园WLAN内部使用的网络，应该根据运营的成本进行详细的规划设计，合理进行收费。
WLAN有它潜在的优势，但是，收费的合理性也会制约它应用的普及和发展。
5．无线局域网应用校园网暂时的弊端
（1）标准的不统一
我国的WAPI和WIPI标准的无线局域网产品现在存在不统一。
在这种前提下，现在遵循WIPI标准的产品很可能在新的兼容标准出台的时候出现不兼容的情况。
因此，学校对无线局域网的投资暂时应该慎重。
（2）网络安全问题
WIPI遵守IEEE802.11a和IEEE802.11b标准，而符合这种标准的产品存在安全隐患。
虽然IEEE802.11标准已经出台，但是，厂商投入研发这种产品还会有一个阶段，而且，满足新的标准的无线局域网设备，在开始阶段价格会比现在市场上的相关产品价格高。
（3）性价比暂时不高
无线局域网产品因为现在还没有固定的标准出台，因此现在投资的产品很可能没有良好的可扩展性。
但是随着厂商的投入加大，终端用户的需求量增加，必然导致无线局域网的价格更趋向于合理。
1.2无线传输技术
1.2.1802.11b——2.4GHz，11Mbit/s
802.11b采用2.4GHz直接序列扩频，最大数据传输速率为11Mb/s，无须直线传播。
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为300米，在办公环境中最长为100米。
802.11b使用与以太网类似的连接协议和数据包确认，来提供可靠的数据传送和网络带宽的有效使用。
1.2.2802.11a——5GHz，54Mbit/s
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。
1.2.3802.11g——2.4GHz，54Mbit/s
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为快速的协议和配置。
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。
1.3802.11b/802.11a/802.11g技术比较
802.11b
提及802.11b的最大缺点，想必大部分人都会对其速度略有微词。
虽然11Mbps（实际值为550～600kB/s）的传输速率对大多数宽带用户的接入速度来说已经足够，但该性能指标却不能满足日益增长的宽带网络的需求。
即便是个人用户，目前国内不少家庭的宽带接入速度也已超过1MB/s，无论802．11b如何改进，它已呈现出力不从心的态势。
802．11a
从另一个角度来看，WLAN的应用也不仅仅是满足于客户端计算机的Internet接入。
出于无线局域网“无线”的特性，许多个人及商业用户均希望将其相应的“家庭局域网”和“公司局域网”通过无线来组建，从而实现大容量数据的无线传输，此时相比有线局域网，WLAN的速度瓶颈则更加相形见绌。
再加上早期802.11b标准的安全性问题，注定了它与主流应用的无缘。
作为802.11b的继承者，802.11a和802.11g均具备优秀的素质。
首先，它们都是经IEEE（电子与电气工程师协会）批准的无线局域网规范，标准的确立也就意味着厂商们的认可和支持；
其次，它们都拥有高达54Mbps的传输速度（实际传输速率可达3MB/s之多），非常接近传统100M有线局域网传输速率的一半，如此一来，大容量数据传输便得到了一定的解决；
最后在安全性上，802.11a和802.11g较802.11b也要更胜一筹。
然而在目前的市场上，很少看见有基于802.11a标准的无线网络产品。
特别是随着IntelDothan处理器的发布，主流高端笔记本电脑上几乎清一色地配备了IntelPro2200b/g无线网卡，主流无线AP也大多为802.11b/g规范，是什么原因让802.11a标准受到市场的冷落？
802.11g与802.11a一样拥有54Mbps的传输速率。
其中802.11a在信道可用性方面更具优势。
这是因为802.11a工作在更加宽松的5GHz频段，拥有12条非重叠信道。
而802.11g只有11条（802.11b同为11条），并且只有3条是非重叠信道（信道1、信道6、信道11）。
因此802.11g在协调邻近接入点的特性上不如802.11a。
由于802.11a的12条非重叠信道能给接入点提供更多的选择，因此它能有效降低各信道之间的“冲突”问题；
此外，802.11a独特的5GHz工作频段也在抗干扰性上优于802.11b/g，因为在日常生活中，许多电子设备都是基于2.4GHz频段工作的，这正好与802.11b/g的工作频段相同并产生冲突（举个例子，如果你的家中同时安装有无线局域网和无绳电话，那么当你使用无绳电话时便会发现通话效果时好时坏，这就是典型的干扰问题），如蓝牙设备、微波炉等。
5GHz工作频段具有2.4GHz无法比拟的抗干扰优势，但同时也预示了802.11a的灭亡。
由于频段较高，使得802.11a的传输距离大打折扣。
以往802.11b无线AP的覆盖范围为80~100米（室内），而802.11a仅有30米左右。
5GHz频段的电磁波在遭遇墙壁、地板、家具等障碍物时的反射与衍射效果均不如2.4GHz频段的电磁波好，因而造成802.11a覆盖范围偏小的缺陷；
其次，由于设计复杂，基于802.11a标准的无线产品的成本要比802.11b高的多。
据一份市场调查显示，802.11a产品的售价至少比802.11b高出四倍以上，在价格敏感的前提下，它很难替代已成主流的802.11b；
最后就是802.11a致命的兼容性问题，其独特的5GHz频段无法与802.11b兼容，要知道目前全球有几千万个采用802.11b标准的无线局域网，如果从现有的802.11b网络过渡到802.11a，光是更换无线AP的费用就十分可观，更不用提数量更为庞大的无线网卡了。
尽管后来厂商们考虑到兼容性问题，将产品做成了802.11a/b双频、甚至802.11a/b/g三频模式，但也改变不了成本过高、802.11a大势已去的现状，在2002年几千万颗Wi-Fi产品的芯片出货量中，只有不到10万颗是基于802.11a标准。
802.11g
市场对802.11a的怀疑，让802.11g迅速成为厂商们追捧的对象。
和802.11a相比，802.11g在提供了同样54Mbps的高速下，采用了与802.11b相同的2.4GHz频段，因而解决了升级后的兼容性问题。
同时802.11g也继承了802.11b覆盖范围广的优点，其价格也相对较低。
当用户过渡到“g网”时，只需购买相应的无线AP即可，而原有的802.11b无线网卡则可继续使用，灵活性较802.11a要强得多。
802.11a已渐渐淡出市场，但它不会完全消失，至少在更新、更强、优点更出众的标准问世之前不会被市场完全抛弃。
随着WLAN在无线语音传输和矿山、医院等领域应用，其抗干扰性强和多信道的设计仍是802.11b/g所望尘莫及的。
因此有理由相信在未来的一段时间内，802.11a、802.11b、802.11g可能还会三足鼎立（虽然802.11a在市场份额上可能表现未必会很理想）。
1.4网络设计原则
●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，不不设计成华而不实的网络，也不设计成利用率低下的网络，要以实用性的原则要求为依据，建设具有最低TCO（拥有的总成本最低）、最高性价比的WLAN。
●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，有给未来的发展留有余地。
●可靠性——系统必须可靠运行，主要的、关键的设备应有冗余，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。
●可扩充——系统是一个逐步发展的应用环境，在系统结构、产品系统、系统容量与处理能力等方面必须具有升级换代的可能，这种扩充不仅能充分保护原有资源，而且具有较高的性能价格比。
●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，使系统具有极高的可维护性。
●安全性——必须具有高度的保密机制，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机密信息的泄露。
2无线网络设计
2.1无线建网技术
无线通信中的一个基本问题是介质共享大气层。
如何使两个或更多个用户访问同一个介质而不会引起冲突？
此外，带宽直接受到访问介质的用户数量的影响。
在有线网络中，使用快速的集线器或迁移到交换式网络可以很容易地增加带宽。
而在无线网络中，增加带宽的最佳方法是增加覆盖单元的数量并降低覆盖单元的覆盖范围。
这样每个AP就可以分担少量的用户。
与此类似，某些厂商开发出了无线交换机“阵列”，它可以同时发送多个定向的波束。
另一种策略是混合使用2.4GHz和5GHz的设备。
本次无线局域网络设计环境是整个校园，设计时使用了无线双频（2.4GHz和5GHz）设备阵列，极大的增加了可用带宽，同时还设计将一定面积的区域划分为一个VLAN，整个校园将按照实际需求划分为多个VLAN，设计时每个VLAN将容纳至少30个用户。
同时要求公共区域必须有网络的覆盖，基于接入点的带宽共享机制，根据无线网络设计普遍适用于802.11a及802.11g网络的有效经验法则，是为每位用户4Mbps带宽，可以提供与用户在有线局域网上相同的使用感受。
适用于802.11b网络的经验法则是为每为用户分配1Mbps带宽，这可以提供类似与宽带ADSL连接类似的用户使用感受（但802.11b标准已经无法适应校园网络的应用需求，因此本次设计主要采用802.11a/g标准）。
因此如果要实现每间教室30人以上同时上网的性能需求，则要为每间教室分配至少120M的带宽。
由于电脑机房用户密度较大、信号传输环境很差，因此设计较小的蜂窝即接入点采用定向天线进行无线覆盖，仅为保证漫游需求在两房间交界处采用全向天线，接入方式上可以选择固定台式计算机接入、远程接入与移动笔记本接入的方式。
每台路由器大约能带动的用户上限为32左右，因此，四台无线路由器可以充分满足一间教室50人同时访问网络的需求，将信号功率上适当减小，具体数值需专业设备进行检测，将无线漫游及信号中继的功能完全转移到路由器及交换机上，最大限度的减少网络实验室区域内的无线辐射，同时可实现网络的轻松维护、控制与管理。
在网络的灵活性设计上采用了最先进的以太网供电系统，全面的实现了工作区域的按需规划的目标。
小带宽的分配可以采用配线板设计，根据需要灵活分配带宽，并冗余设计网络信息插座。
根据无线局域网的工作原理，在多个子频道同时工作的情况下，为保证频道之间不相互干扰，要求两个频道的中心频率间隔不能低于25MHz。
在一个蜂窝区（Cell）内，直序扩频技术最多可以提供4个不重叠的频道同时工作。
因此在配置时将位于每层楼楼道内的5个无线接入逻辑点的工作子频道分别设为：
1频道、6频道和11频道。
当用户感觉到有线网络性能下降的时候，也可以选择禁用有线连接，通过配置使用无线USB网卡接入同时存在的无线网络。
或申请在子层无线路由器的交换机端口内扩展接入无线接入点。
无线局域网络使用DMZ主机、透明代理、链路聚合、数据备份、VLAN划分等方式进行网络容错与安全保护。
无线局域网络使用扩展星型拓扑结构，支持目前和将来各种无线网络应用与网络扩展。
在干扰避免上，选择蓝牙数据包类型改变、频率分离、模式切换等方法解决蓝牙网络与无线局域网信号的冲突与传输频率的干扰。
2.2无线网络拓扑
校园WLAN的目标就是形成具有充分移动性的访问系统。
WLAN允许用户从未布线的户外访问信息，如从食堂、偏僻的研究室、教室甚至运动场中进行访问。
但是不应该认为WLAN取代了有线网络，相反，它们是为现有网络添加功能的一种途径。
遍布校园的无线部署可以为那些难于达到的或者临时场所提供网络连接，否则，这些地方就会完全不被考虑。
校园WLAN的一个最大好处就是人们可以坐在公共场合一起工作，同时轻松地进行网络连接。
在许多资源有限的教学机构中，这种方式可以减少对固定有线计算机的争用。
2.3无线网络安全
网络安全是保护数字信息资产的过程。
其目标是保证信息的完整性、机密性和可用性。
计算机技术（包括无线技术）的发展给人们的生活和工作带来了许多好处。
因此，所有的网络都应该保证它们的潜力得到最大限度的发挥。
无线局域网（WLAN）给网络安全带来了独特的挑战。
2.3.1安全基础
安全的目标是保护资产、维持网络和商业流程。
从历史上的大部分情形来看，安全意味着修建强大的防护墙，安装更小并且守得很好的门，为一小部分人提供安全访问。
这种策略更适合有线局域网。
移动商务和无线网络的兴起使得这种模型不合适宜。
一台防火墙设备不再能够提供安全性，因为无线信号很难进行物理隔离，因此，WLAN必须采用另外一些技术和策略。
大多数人在谈论安全问题的意思是保证用户只能执行授权的操作，只能访问授权的信息。
其实，安全还意味着用户不能破坏系统的数据、应用和操作环境。
安全不仅需要防范恶意攻击，也需要控制错误和设备失效带来的影响。
能够阻止一种无线攻击的安全措施应该能够阻挡其他类型的麻烦。
2.3.2 WLAN安全技术
大多数无线安全事件的发生都是因为系统管理员没有采用有效的防范措施。
因此，问题的关键不仅仅承认存在技术弱点和采取可用的应对措施，还需要验证应对措施是否处于适当的位置并且工作正常。
制定WLAN安全策略以开始应用安全措施非常有用。
这些策略值得花费时间和精力去开发。
一种好的安全策略应该达到如下目标：
提供审核现有无线安全的过程；
提供实现安全的总体框架；
定义哪些行为是允许的，哪些是禁止的；
帮助定义组织需要的工具和过程；
帮助关键决策者之间传递信息，定义用户和管理员的反馈；
定义处理破坏无线网络行为的过程；
如果需要，创建采取法律行动的基本原则。
一种有效的无线安全策略可以保证组织的网路资源得到保护，免遭破坏和非
法访问（包括有意的和无意的）。
所有的无线安全特性都应该与组织的无线安全策略保持一致。
如没有安全策略或者已经过时，它应该在决定如何配置和部署无线设备前创建或得到更新。
2.4站点勘查和安装
RF勘察
无线电波传输、接受数据的能力以及传输速度受到周围环境中各种物体的影响。
因为无线信号是直线传播的，每遇到一个障碍物，无线信号就会被削弱一部分，尤其是浇注的钢筋混凝土墙体。
实验表明，在10米的距离，无线信号穿过两堵砖墙后，仍然可以达到标称的最高的传输速率，但再穿过一层楼板后，传输速率将只有标称速率的一半了。
可见，钢筋混凝土墙体会极大地削弱无线信号。
另外的其他一些建筑物材质，也是无线信号的或大或小的杀手。
覆盖范围
环境勘查的下一步就是确定覆盖范围，由此确定需要部署AP的个数。
无线信号的重叠是非常重要的，它保证漫游的顺利实现，但是它们必须工作在不同的信道上，减少干扰的发生。
WLAN的应用场合主要是在大楼内或大楼间，因此，建筑物的体积、布局、建材以及办公环境内各式各样的干扰源都是影响信号传输质量的因素。
同样的一套WLAN设备在一个地方信号有效传输距离可能是100多米，换个地方可能连50米都不到。
所以，在确定AP位置时，设备的标称值只能作为一个大致的参考，精确的位置必须要通过场地信号强度测试仪和比较试验来定。
许多网络厂商都有面向企业的场地信号强度测试产品，效果都不错。
场地信号强度测试工具的种类很多，有基于笔记本、袖珍PC的，也有基于PDA的。
基于袖珍PC的测试工具用起来比笔记本灵活，但功能和适应性稍差。
如果选用基于PDA的测试工具，最好挑能接标准PC卡的那种，因为在标准PC卡上附加无线收发功能已是时下非常流行的做法。
场地信号强度测试工具比较知名的品牌和型号有：
思科的AironetNIC、SymbolSpectrum24以及AgereOrinoco。
模型选择
WLAN的优化设计不仅要从覆盖范围的角度来考虑，还要考虑其负载能力，以保证服务质量。
以布置WLAN教室为例，假设实际的需求是要保证30个学生同时点播多媒体课件，一个AP不能满足要求，需要在同一教室里面布置两个AP。
由于用户需求是动态变化的，AP的实际负载可能会加重或减轻，这些变化可以通过对WLAN监视得知。
网络管理员应根据实际变化对AP的数量和分布作出调整。
第三个重要因素就是用户使用WLAN的目的，不同的应用采用的不同的WLAN设计方案。
举例来说，咖啡店的WLAN使用者可能是学生,而旅馆更多是商务人士。
学生上网喜欢聊天、网络游戏和语音对话，而商务人士更可能的是连接到企业的企业网、收发电子邮件和处理商务。
在进行环境勘查时需要了解用户在WLAN上将运行哪些应用，因为这也将决定网络的带宽。
网络应用需要的带宽乘上同时在线的用户数量，就是网络需要最少出口带宽。
例如，如果网络应用需要200kbps的带宽，而同时最多有5个在线用户，那么就需要1Mbps的互联网带宽。
总之，良好的WLAN设计不仅可以保证较好的服务质量，也可以减少AP的使用数量从而节约成本，其前提是事先经过充分的实地测量和评估。
AP的覆盖范围与布放
AP的位置首先应根据实际的场景和需求初步进行选择，然后再通过实地测量进行调整。
定位需要遵循以下原则：
AP覆盖区域之间无间隙，AP之间重叠区域最小。
第一条原则保证所有的区域都能覆盖到，而第二条原则是要尽可能减少所需的AP数量。
AP覆盖区域的确定需要根据接收到的信号强度来决定，做法是先设定一个信号强度阈值，例如为满足某个区域的WLAN终端点播流媒体课件的需求，通过测量得知信噪比SNR＝10dB是能够保证点播流媒体课件质量稳定的最低信号强度，所以可将10dB作为阈值，凡是信号强度不低于这个阈值的区域就确定为AP的覆盖区域；
然后进行实地测量，并记录产生AP的覆盖区域图，最后根据定位原则进行调整，直到满意为止。
由于各个区域的用户密度不同，一般情况下用户密度大的区域情况更复杂，所以应先在用户密度高的区域进行AP的布置，然后再布置用户密度低的区域。
在空旷的户外可用对称圆形和球形来划定AP覆盖区域；
而在规则的狭长或矩形建筑物内可用线形或矩形将AP对称分布。
但是由于室内建筑结构的复杂性，例如金属防盗门、铝合金门窗等，应当在初步选择AP位置后进行仔细的测量，以确保所布置的AP能够覆盖所有区域。
如果要通过增加AP来提高覆盖能力和范围时，一定要在详细的规划和设计后再作出决定。
在WLAN中，传送的数据是利用无线电波在空中辐射传播，它可以被发射机覆盖范围内任何WLAN客户机所接收到。
无线电波可以穿透天花板、地板和墙壁，发射的数据可能到达预期之外的、安装在不同楼层、甚至是发射机所在的大楼之外的接收设备，这样就可能会有人非法使用你的WLAN，更糟糕的是破坏或者攻击网络。
所以你必须从安全的角度出发，仔细考虑AP的布放位置。
另外，在布放AP时，你还必须详细考虑信道的安排和单元大小。
为了实现完美的信道规划，你必须仔细阅读AP的说明书或者厂商的支持网站，详尽了解该AP的无线信号覆盖范围。
总而言之，站点布放步骤如下：
●收集建筑物的设计图和公文，从而了解房间电源和结构基础（例如金属防火通道、墙、门口和通道）；
●评估建筑物的环境，选择对无线信号影响最小的AP布放点；
●测试无线信道，确保没有干扰；
●选择全向或者定向天线的布放点；
●配置多样化的天线避免或者减少干扰。
3无线网络管理
3.1全程管理
随着用户数量的增加，以及WLAN越来越多地用于高速传输和重大应用，使WLAN实现集中化管理尤其重要。
全程管理可使网络管理人员能够发现、管理和提升整个网络中的AP，并为增加功能和带宽管理能力创造条件。
网络管理部门可以通
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