關(guān)于無線校園網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與應(yīng)用

　　論文摘要:隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與校園信息化水平的提高,基于WLAN的無線校園網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)已成趨勢(shì),成為有線校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)延伸的重要手段之一。該文對(duì)無線局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)和有線校園網(wǎng)中存在問題進(jìn)行研究分析,提出校園網(wǎng)中使用無線局域網(wǎng)的必要性,探討無線局域網(wǎng)在校園網(wǎng)建設(shè)中的解決方案。

　　論文關(guān)鍵詞:無線局域網(wǎng);校園網(wǎng);IEEE802.11;AP;子網(wǎng)設(shè)計(jì)

　　隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用日益豐富,傳統(tǒng)局域網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能滿足師生對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的要求,無線局域網(wǎng)作為有線網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充手段,被更多的師生所認(rèn)同和接受。眾多師生開始在無線局域網(wǎng)中開展各種應(yīng)用業(yè)務(wù),教學(xué)、科研、、生活正在悄悄地改變。雖然如今無線局域網(wǎng)還不能完全脫離有線網(wǎng)絡(luò),但近年來,隨著無線局域網(wǎng)技術(shù)業(yè)趨向成熟,無線局域網(wǎng)與有線網(wǎng)絡(luò)的無縫連接,無線局域網(wǎng)正在以它的較高傳輸能力和很好的靈活性在高校各項(xiàng)應(yīng)用中發(fā)揮日益重要的作用。

　　1 無線局域網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)與架構(gòu)

　　1.1 無線局域網(wǎng)

　　無線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Network,WLAN)是指以無線信道作為傳輸媒介的局域網(wǎng)絡(luò),是與無線技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它以無線多址信道作為傳輸媒介,提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的功能,能夠使用戶真正實(shí)現(xiàn)隨時(shí)、隨地、隨意的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入。

　　1.2 無線局域網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

　　無線局域網(wǎng)是利用射頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)無線通信的局域網(wǎng)絡(luò)。該技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)80年代,WLAN主要是作為傳統(tǒng)布線LAN的延展和替代,它能支持較高數(shù)據(jù)速率(1～300Mbit/s)、采用微蜂窩、微微蜂窩結(jié)構(gòu)的,自主管理的計(jì)算機(jī)局部網(wǎng)絡(luò)。還可以采用無線電或紅外線作為傳輸媒質(zhì),采用擴(kuò)展頻譜技術(shù),移動(dòng)的終端可通過無線接人點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)對(duì)Internet的訪問。無線局域網(wǎng)有以下常用標(biāo)準(zhǔn):

　　1)IEEE802.11b

　　802.11b(通常又稱Wireless Fidelity,WI-FI),是現(xiàn)在最普及的無線標(biāo)準(zhǔn)之一。設(shè)備工作在2.4GHz的范圍內(nèi),帶寬可以達(dá)到11Mbps。

　　2)IEEE802.11a

　　802.11a標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)獲得正式批準(zhǔn)的無線以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。它工作在5GHz頻段上,使用正交頻分復(fù)用技術(shù),將5GHz分為多個(gè)重疊的頻率,在每個(gè)子信道上進(jìn)行窄帶調(diào)制和傳輸,以減少信道之間的相互干擾,使帶寬可以達(dá)到54Mbps。

　　3)IEEE802.11g

　　802.11g是一種混合標(biāo)準(zhǔn),能向下兼容傳統(tǒng)的802.11b標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.11g的54Mbps高數(shù)據(jù)吞吐量比802.11b快出5倍,將改善已有的應(yīng)用性能,使高帶寬數(shù)據(jù)應(yīng)用成為可能。802.11g的產(chǎn)品可以在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中與802.11b產(chǎn)品結(jié)合使用。

　　4)IEEE802.11n

　　IEEE802.11n將WLAN的傳輸速率從802.11a和802.11g的54Mbps增加至108Mbps以上,最高速率可達(dá)320Mbps。與以往的802.11標(biāo)準(zhǔn)不同,802.11n協(xié)議為雙頻工作模式(包含2.4GHz和5GHz兩個(gè)工作頻段)。這樣11n保障了以往的802.11a、b、g標(biāo)準(zhǔn)兼容。另外,天線技術(shù)及傳輸技術(shù)使無線局域網(wǎng)的傳輸距離大大增加,可以達(dá)到幾公里(并且能夠保障100Mbps的傳輸速度)。

　　2 校園無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與優(yōu)勢(shì)

　　無線局域網(wǎng)以其靈活布設(shè)、高帶寬和無線接人的優(yōu)勢(shì),可以突破有線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)限制、實(shí)現(xiàn)多人同時(shí)上網(wǎng)的問題,大大地增加了校園網(wǎng)絡(luò)信息點(diǎn),方便在校師生獲取信息,進(jìn)一步提升學(xué)校的信息化水平。

　　2.1 無線局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)

　　1) 安裝維護(hù)方便無線局域網(wǎng)的安裝簡(jiǎn)單,無需破墻、掘地、穿線架管,這樣避免對(duì)物及周邊影響,減少網(wǎng)絡(luò)布線工作量,一般只要安裝一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)AP設(shè)備,就可建成覆蓋整個(gè)建筑或地區(qū)的局域網(wǎng)絡(luò)。一旦發(fā)生事故,不必尋找損壞路線,只要檢查信號(hào)發(fā)送端與接收端的信號(hào)是否正常即可。

　　2) 易于擴(kuò)展

　　無線局域網(wǎng)技術(shù)有對(duì)等模式、中心模式、中繼組網(wǎng)模式等多種配置方式,能夠根據(jù)需要靈活選擇。

　　3) 節(jié)約

　　由于有線網(wǎng)絡(luò)缺少靈活性,這就要求網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃者盡可能地考慮未來發(fā)展的需要,這就往往導(dǎo)致預(yù)設(shè)大量利用律較低的信息點(diǎn)。而一旦網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展超出了設(shè)計(jì)規(guī)劃,又要花費(fèi)較多費(fèi)用進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)改造。而無線局域網(wǎng)可以避免或減少以上情況的發(fā)生。

　　4) 使用靈活在有線網(wǎng)絡(luò)中,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安放位置受網(wǎng)絡(luò)信息點(diǎn)位置的限制。而一旦無線局域網(wǎng)建成后,在無線網(wǎng)的信號(hào)覆蓋區(qū)域內(nèi)任何一個(gè)位置都可以接入網(wǎng)絡(luò)。

　　5) 傳輸速率高

　　無線局域網(wǎng)技術(shù)能夠提供高速數(shù)據(jù)帶寬,其中IEEE802.11g能提供的數(shù)據(jù)傳輸速率現(xiàn)在已經(jīng)能夠達(dá)到54Mbit/s�？梢詽M足用戶上網(wǎng)的實(shí)際需要。

　　2.2 無線校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

　　1)網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)�？梢酝ㄟ^無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行教學(xué),拓展了知識(shí)空間。

　　2)移動(dòng)教學(xué)。上課不用再聚集于教室,打破了空間的限制,拓展了地域空間。

　　3)隨時(shí)互動(dòng)輔導(dǎo)。師生不必在課堂上直接對(duì)話,拓展了教學(xué)空間。

　　4)科研與教學(xué)。校園師生可以隨時(shí)、隨地地從網(wǎng)上獲取學(xué)術(shù)信息,獲取無限的網(wǎng)絡(luò)資源。

　　5)無線多媒體業(yè)務(wù)。無線活動(dòng)教室;虛擬現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí);無線視頻監(jiān)控;校園語(yǔ)音電話及網(wǎng)上視頻點(diǎn)播。

　　3 校園無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)

　　3.1 網(wǎng)絡(luò)需求分析

　　本文所討論的無線校園網(wǎng)的規(guī)劃是以江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院為對(duì)象,本學(xué)院地處江陰市南郊,占地500畝。校園內(nèi)共有大小27幢,師生員工9000余人,環(huán)境簡(jiǎn)單,考慮滿足以下幾個(gè)方面的需求:

　　1)建設(shè)一個(gè)滿足教學(xué)和工作需要的安全可靠的無線校園網(wǎng)絡(luò);

　　2)無線與有線的統(tǒng)一:高校網(wǎng)絡(luò)一般已經(jīng)建設(shè)了有線網(wǎng)絡(luò),無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)必須在原有的有線網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行,并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、認(rèn)證計(jì)費(fèi)、安全防御等方面與有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行良好的兼容和互補(bǔ)。這就要求校園有線網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)不需要任何改變,只需用原有的網(wǎng)管、認(rèn)證、計(jì)費(fèi)系統(tǒng)就可以對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行和統(tǒng)一認(rèn)證。

　　3)所有教學(xué)樓及實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)大樓:各層走廊和教室均要求信號(hào)覆蓋;所有學(xué)生宿舍樓:鑒于各宿舍都有有線接通,盡量覆蓋各宿舍(不做要求);籃球場(chǎng)及足球場(chǎng):信號(hào)要求完全覆蓋;室內(nèi)體育館:信號(hào)要求完全覆蓋;各建筑周圍的草坪和場(chǎng)所:信號(hào)要求完全覆蓋;樓:要求信號(hào)完全覆蓋;學(xué)生食堂:要求信號(hào)完全覆蓋;教師宿舍樓:要求信號(hào)完全覆蓋;要求能提供1000并發(fā)用戶能力;

　　4)各信號(hào)輸出點(diǎn)信號(hào)強(qiáng)度10-15dbm;將按照2.4G工作頻段2.412～2.462GHz(FCC)分為channel1、channel6、channel11三個(gè)完全不干擾頻段設(shè)計(jì);要求室內(nèi)容許最大覆蓋距離為35—100米,室外容許最大距離100—400米。

　　5)校園無線網(wǎng)絡(luò)在支持?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)、語(yǔ)音等多種業(yè)務(wù),網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有其它智能業(yè)務(wù)擴(kuò)展的能力,滿足學(xué)院的多功能發(fā)展需求;

　　6)現(xiàn)在建設(shè)高校無線網(wǎng)絡(luò),除了要考慮對(duì)現(xiàn)有IPv4網(wǎng)絡(luò)終端的無線接入,還要支持高性能的IPv6的用戶接入,以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì),并保護(hù)網(wǎng)絡(luò)。

　　3.2 無線校園網(wǎng)的設(shè)計(jì)

　　3.2.1 校園無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　對(duì)于局部無線網(wǎng)絡(luò),主要采用的是以AP或者無線交換機(jī)等為中心結(jié)點(diǎn)的星型結(jié)構(gòu),其目的是為了滿足多用戶的需求。而如果建設(shè)全局無線校園網(wǎng),可將網(wǎng)絡(luò)劃分為核心層、分布層、接入層進(jìn)行設(shè)計(jì),在整體上一般采用以樹型和星型混合的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　3.2.2 校園無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　本校已經(jīng)建成了“千兆主干,百兆交換到桌面”,信息點(diǎn)覆蓋教學(xué)、辦公、圖書和實(shí)驗(yàn)等大樓主要部分的校園網(wǎng),在目前的校園網(wǎng)環(huán)境下,借助于輕型AP模式架構(gòu),可以在現(xiàn)有校園有線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上建立獨(dú)立的無線網(wǎng)絡(luò)。

　　通常模式下所有無線數(shù)據(jù)及控制流量均交由無線控制器來處理,所以我們采用現(xiàn)有校園網(wǎng)的交換機(jī)/路由器組成集中控制管理的“覆蓋式”(Overlay)無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),如圖1所示。

　　修改現(xiàn)有校園網(wǎng)交換機(jī)的VLAN參數(shù)設(shè)置、路由設(shè)置,使得AP盡量不與一般有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備混合在同一個(gè)VLAN中,避免有線設(shè)備的異常流量阻斷AP和無線控制器之間的通訊;將連接在同一交換機(jī)端口下的所有AP放置在一個(gè)受保護(hù)的VLAN中,設(shè)計(jì)時(shí)統(tǒng)一分配給這些AP靜態(tài)IP地址,以便于管理;采用核心交換機(jī)搭配無線控制模塊的方式,進(jìn)一步減小AP和無線控制器的AP-Manager之間端到端環(huán)回延遲,保證AP能夠順利連接在現(xiàn)有的校園網(wǎng)接入交換機(jī)上。

　　3.2.3 無線校園網(wǎng)的構(gòu)建方法

　　校園無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的兩種方法。第一,閥值法。通過調(diào)整AP的閥值設(shè)置,控制AP接入覆蓋范圍,從而在相同覆蓋面積條件下,通過增加AP數(shù)量,提高系統(tǒng)容量。第二種,頻率復(fù)用。學(xué)校人群主要由人員、教師、科研人員和大量學(xué)生構(gòu)成,以上人群工作和學(xué)習(xí)生活分布在以下區(qū)域:、教學(xué)樓、辦公樓、實(shí)驗(yàn)研究樓、學(xué)生宿舍、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)以及各類休閑場(chǎng)地(草坪廣場(chǎng)等)。

　　因此,在同一覆蓋范圍內(nèi)的多個(gè)AP利用802.11g規(guī)定的13個(gè)可用信道中相互干擾最小信道1、6、11三個(gè)信道進(jìn)行設(shè)計(jì),客戶端無線網(wǎng)卡根據(jù)各AP信號(hào)強(qiáng)度,選擇不同信道工作,從而提高系統(tǒng)容量。

　　3.2.4 室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)組建

　　室內(nèi)的范圍主要包括所有的教室、實(shí)驗(yàn)室、辦公室等,在這些場(chǎng)合中主要需要解決兩大問題,即AP的覆蓋范圍和AP的容量問題。由于AP是通過微波來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?室內(nèi)要考慮的首要問題就是信號(hào)覆蓋的問題。由于辦公室、教室、實(shí)驗(yàn)室被各種墻面分割,這對(duì)信號(hào)的衰減影響很大,因此在室內(nèi)構(gòu)建無線局域網(wǎng)時(shí)必須對(duì)物的信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行詳細(xì)測(cè)試。在合理地分析各個(gè)AP的容量與覆蓋面后,還需考慮信號(hào)衰減因素,適當(dāng)?shù)卦黾覣P個(gè)數(shù)來減少數(shù)據(jù)盲區(qū)。室內(nèi)組建簡(jiǎn)圖見圖2。

　　兩個(gè)AP的放置要保證AP覆蓋區(qū)域無間隙并且AP重疊區(qū)域最小。相鄰AP工作在不同頻道,以1、6、11三個(gè)頻道實(shí)現(xiàn)全方位的覆蓋。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值,當(dāng)相鄰AP設(shè)定相同頻點(diǎn)時(shí),要求間隔25米以上;當(dāng)相鄰AP設(shè)定相鄰頻點(diǎn)時(shí),要求AP間隔16米以上;當(dāng)AP設(shè)定相隔頻點(diǎn)時(shí),要求間隔12米以上。

　　對(duì)于房間多、用戶數(shù)量不多但分布較分散的樓宇,如教學(xué)樓等,用戶主要為學(xué)生、教師,因此應(yīng)用肯定會(huì)比較頻繁,由于樓長(zhǎng)、墻體結(jié)構(gòu)厚、房間多等特點(diǎn),所以在該下覆蓋AP安裝在樓道內(nèi),通過內(nèi)置天線覆蓋樓道兩側(cè)房間,微波通過房間的門窗傳輸?shù)绞覂?nèi),實(shí)現(xiàn)了比較細(xì)膩的覆蓋環(huán)境,AP通過有線接入到樓層交換機(jī)。

　　3.2.5 室外無線網(wǎng)絡(luò)組建

　　室外設(shè)備的AP使用數(shù)量基本也遵循室內(nèi)的條件,但室外AP的放置和設(shè)計(jì)又有它自己的特點(diǎn)。由于室外環(huán)境的特殊性和不確定性,我們放置的設(shè)備必須是在密封盒內(nèi)的,天線布置應(yīng)該增加避雷器防止雷擊,不提供本地供電的場(chǎng)所選用遠(yuǎn)程供電設(shè)備。我們通過室外無線接入點(diǎn)外接增益天線的方式覆蓋室外區(qū)域,體現(xiàn)覆蓋范圍最大化的覆蓋原則來保證無線用戶需求。

　　從整體上對(duì)學(xué)院室外部分進(jìn)行規(guī)劃,通過室外建設(shè)WLAN射頻基站對(duì)室外和室內(nèi)用戶進(jìn)行無線覆蓋。室外射頻基站由室外型AP、外接天線(全向、扇區(qū))以及配套避雷設(shè)備組成。根據(jù)復(fù)雜的室外建筑結(jié)構(gòu),外接天線的選擇更加尤為重要。選擇天線型號(hào)時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境考慮增益、水平波束寬度、垂直波束寬度、極化方式、視覺效果(尺寸、外形、重量)等因素。

　　學(xué)校體育場(chǎng)、足球場(chǎng)、教學(xué)樓宇間區(qū)域等,一般是學(xué)校需要實(shí)現(xiàn)無線覆蓋的室外公共區(qū)域。根據(jù)需覆蓋的室外區(qū)域的實(shí)際情況,可以設(shè)計(jì)建立多個(gè)無線覆蓋基站,采用重疊交叉無線覆蓋的方式,完成區(qū)域的無縫無線覆蓋。選用室外型無線路由器,在空曠地方,信號(hào)傳輸距可以達(dá)到300M~600M左右,視空間大小可以使用多個(gè),或者使用室外無線AP,配合室外大夾角定向天線,成功實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)。簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)如圖3所示。

　　4 無線校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)計(jì)

　　當(dāng)一個(gè)無線局域網(wǎng)組建成功后,用戶最關(guān)心的是無線局域網(wǎng)的安全問題。為了保證網(wǎng)絡(luò)安全,我們可以從以下幾個(gè)方面考慮:

　　1)用戶接入認(rèn)證控制:原有線校園網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)部署了用戶認(rèn)證系統(tǒng),建成后的無線網(wǎng)絡(luò)必須完全融合進(jìn)該認(rèn)證系統(tǒng)中。

　　2)基于用戶的訪問策略:不同的用戶可能有不同的上網(wǎng)行為,包括HTTP、FTP、語(yǔ)音等,針對(duì)不同的應(yīng)用,應(yīng)加以配置不同的行為控制權(quán)限,保障不同用戶的網(wǎng)絡(luò)互訪的安全性。

　　3)受保護(hù)的無線數(shù)據(jù)傳輸:無線網(wǎng)絡(luò)安全事件往往會(huì)發(fā)生在數(shù)據(jù)傳輸階段。因此,建成的無線網(wǎng)絡(luò)必須能夠滿足合法的無線用戶與無線接入點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩��?以及無線接入點(diǎn)與上行網(wǎng)絡(luò)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩�性�?/p>

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　校園網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為一種不可代替的獲得資源的重要手段。在校園網(wǎng)各區(qū)域分別布設(shè)無線局域網(wǎng)絡(luò)以后,教師和學(xué)生就可以在這些區(qū)域漫游使用,大大增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力,更好地為教學(xué)服務(wù),對(duì)整合資源,改變教學(xué)模式,提高學(xué)校的信息化水平有著巨大的作用,為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化校園建設(shè)打好基礎(chǔ)。

　　論文相關(guān)查閱：畢業(yè)論文范文、計(jì)算機(jī)畢業(yè)論文、畢業(yè)論文格式、行政管理論文、畢業(yè)論文

【無線校園網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與應(yīng)用】相關(guān)文章：

談?wù)劯咝�無線網(wǎng)絡(luò)安全部署和應(yīng)用05-23

以就業(yè)為導(dǎo)向　構(gòu)建特色校園文化08-06

網(wǎng)絡(luò)教育資源在高校中的應(yīng)用05-17

論網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下高校德育工作目標(biāo)的構(gòu)建08-06

短距離無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)初探08-02

網(wǎng)絡(luò)文化視閾中高校心理健康教育模式的構(gòu)建08-22

談自組織理論在校園網(wǎng)絡(luò)文化建設(shè)中的應(yīng)用08-13

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用論文08-05

談網(wǎng)絡(luò)安全教育的應(yīng)用與實(shí)踐08-16

數(shù)字化語(yǔ)言實(shí)驗(yàn)室教學(xué)環(huán)境構(gòu)建及應(yīng)用績(jī)效研究08-22