校园无线网络规划设计与应用_毕业论文设计40论文41

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昆明理工大学楚雄应用技术学院

毕业设计（论文）

【论文题目】：校园通用无线网络规划设计与应用方案

作者学校：昆工楚院

班级：计算机网络技术101班

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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入，这一切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，无论是校园内部信息点的分布设计、校园内建筑物的网络连接，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

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引言

试想学生可以一边坐在草地上，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内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规划设计和广泛应用。

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，在整个校园内，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。

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一．校园网中无线网络规划设计

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

校园内部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、

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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(如学校的vod 点播系统)。

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。它可以将学校内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一些其他的活动，如运动会、人才交流活动等。

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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 XA–114 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，安装在室内的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。

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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、室内体育场等，面积较大，存在着有线无法达到的范围，这时就需要采用无线中继的方式，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

覆盖范围。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内狭小的空间，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。

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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。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

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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1~2Mbits,到11Mbits直至今天的54Mbits。新制订的802.11n标准，其传输速率提高到108Mbits，甚至高达500Mbits。

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、关键的设备应有冗余，一旦系统某些部分

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10 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。 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

室内方案

室内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。在大型建筑内，由于室内空间比较大，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置于室内，就可将信号覆盖到整个室内。在这里要考虑一件事情，一个大型会议室或者礼堂内如果召开会议，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，将严重影

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12 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，我们只要将会议室内的无线AP 设置为各自不同的频道，就不会造成信号覆盖重叠。

大型建筑解决范案

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：

普通建筑解决范案

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 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内为原则，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内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，可以实现室外广阔范

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围的无线网络覆盖。

1).楼宇间的连接

校园内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，以使这两个建

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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，使无线覆盖范围更大、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，而是无线局域网内数据传输的安全，用户接入访问无线局域网的安全。

无线局域网内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加密功能，这项功能能够对传输的数

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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范围内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主要是为网内用户自动分配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。

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二校园中无线网络的应用

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）.覆盖范围广：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范围，不受环境条件的限制，网络的传输范围大大拓宽，最大传输范围可达到几十公里。

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，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。

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5）.传输速率高：WLAN的数据传输速率现在已经能够达到11Mbits，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54Mbits。

此外，无线局域网的抗干扰性强、网络保密性好。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-）、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内，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。

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

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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）、频率范围

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相应的产品。

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2）、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。

无线天线有多种类型，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。

一室内无线天线

1、全向天线

室内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，适用于链接点距离较近，分布角度范围大，且数量较多的情况。

2、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

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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。

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。

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