校园WLAN规划设计毕业论文.doc
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1、 编号 淮安信息职业技术学院毕业论文题 目校园WLAN规划设计学生姓名陈海洋学 号37011334院 系 计算机与通信工程学院专 业通信技术班 级370113指导教师龚佑红 讲师、工程师顾问教师杜文龙二一三年十月摘 要校园网已经成为校园生活的重要组成部分,是教师和学生获取资源和信息的重要途径。随着校园网络数据传输需要的增加,校园网的建设正向数字化、智能化的方向发展。校园无线局域网作为校园网的重要组成部分,在校园网的建设中显得尤为重要。本篇论文介绍了有关无线局域网的基础知识,无线局域网的整体状况及相对于其他技术的优点。列举了常用的无线网络设备并对校园无线网的需求背景做了概括。重点介绍了无线校园网
2、的规划和设计的过程。从校园网应用的需求分析、产品选择、可行性分析、设计原则、校园无线网络拓扑图的具体设计及其实现等内容进行说明,从而给出了一个完整的以无线局域网为关键技术的校园网络工程的设计方案。关键字:无线网络 校园网 无线路由 无线AP Abstract Campus network has become an important part of campus life , a teacher and student access to resources and information is one of the main ways . With the campus network d
3、ata transmission requires a gradual increase in the campus network construction forward digital, intelligent direction. Campus wireless LAN as an important part of the campus network , the construction of the campus network is particularly important.This paper introduces the basics of wireless LAN ,
4、 wireless LAN , and the overall condition of the advantages compared to other technologies . Lists commonly used in wireless network equipment and campus wireless network needs to do a background summary . Focuses on the wireless campus network planning and design process. From the campus network ap
5、plication needs analysis, product selection , feasibility analysis, design principles , campus wireless network topology design and realization of the specific content is described , which gives a complete wireless LAN as the key technology of the campus network engineering design. Keywords:wireless
6、 network;campus network;wireless router;wireless AP目 录摘 要IABSTRACTII目 录III第一章 绪论11.1无线校园网简介11.2无线校园网功能1第二章 无线局域网32.1无线局域网的简介32.1.2 WLAN的市场和发展32.1.3无线网络的特点与优势42.1.4无线局域网拓扑结构42.2无线局域网的协议标准72.2.1 HomeRF72.2.2蓝牙72.2.3 802.11协议族72.3无线网络的应用场合9第三章 无线网络设备113.1无线网卡113.2无线AP113.3无线路由器123.4无线网桥123.5无线天线13第四章 无
7、线校园网的规划设计154.1无线校园网建设目标154.1.1网络覆盖的问题154.1.2每个AP接入点的发射功率154.1.3访问AP的权限154.1.4对校园网WLAN的管理154.1.5无线局域网应用校园网的弊端164.2校园网应用需求分析164.3无线校园网方案产品选择174.4无线校园网关键技术174.5无线校园网可行性分析184.6网络设计原则184.7无线校园网网络拓扑图194.8无线校园网实施方案194.8.1室内方案194.8.2室外方案224.9无线校园网安全方案24第五章 总结与展望27致 谢29参考文献32第一章 绪论1.1无线校园网简介无线校园网,就是通过无线局域网(W
8、ireless Local Area Network,简称WLAN)技术,在校园中建立的无线通讯网络,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。无线校园网正是很好的解决了这个问题。无线校园网最大的特点是有很大的自由性和灵活性;可以避免大规模铺设网线和固定设备投入,大大减少了网络建设费用,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。校园网利用网络设备、通信介质和适宜的组网技术与协议及各类网络系统管理软件和应用软件,将校园内计算机和各种
9、终端有机地集成在一起,并用于教学、科研、学校管理、信息资源共享和远程教学等方面工作的计算机局域网络系统。校园网的概念最初是以硬件集成为主,校园网只是一个硬件平台。到了第二阶段,有提出了以教学应用软件集成为主的“软件建网”的校园网概念,这也是当今大多数校园网所采用的模式。校园网由硬件、软件这两部分共同组成,其中,硬件是基础,是校园网的载体,没有硬件的支持,根本无法谈及校园网;软件是应用,是建设校园网的根本需求的体现。就像普通的PC一样,建立在硬件上面的系统软件、应用软件让我们有了利用计算机的可能。校园网是为学校教师、学生提供教学、科研和综合信息服务的宽带多媒体网络。校园网应为学校教学、科研提供先
10、进的信息化教学环境。这就要求校园网是一个宽带、具有交互功能和专业很强的局域网络。1.2无线校园网功能校园网主要为学校提供如下功能:校园内部的网络环境;信息交流传递渠道;利用信息化环境实施教育过程;实现信息化管理;与城域教育网络环境的沟通渠道,上传数据,下载信息。具体的功能表现在以下方面:多媒体报告厅/教室、多媒体电子教室/网络教室、教师备课室、电子图书馆、电子阅览室、教学实时监控室、信息化办公室、校园卡环境、教师/学生、教育主管部门远程接入系统、网上学校、与Internet连接。第二章 无线局域网2.1无线局域网的简介WLAN是Wireless Local Area Network的缩写,指应
11、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
12、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。2.1.2 WLAN的市场和发展(1)WLAN的市场 在过去的二十世纪九十年代初到二十一世纪初期的十几年的时间里,网络和无线团体期望每年都是“WLAN年”,但WLAN技术自从二十世纪九十年代就经历不成功的起步,具体原因如下: 将无线定位为独立的解决方案; 技术不成熟:吞吐量低、速度慢; 技术的纵向边缘化:制造、医疗、零售、教育; 缺乏标准化。因为存在技术不成熟、安全担忧、连接速度慢等多方面的因素,所以也就阻碍WLAN技术成为有线LAN的替代者。过去的二十世纪九十年代后期到二十一世纪初这几年为人们最终接受无线技术提供了必要的基础。
13、(2)WLAN的发展 影响无线技术的接受程度的主要因素如下: 速度IEEE 802.b所提供的11Mbit/s数据速率能够满足企业的性能标准,IEEE802.11a能够提供54Mbit/s数据速率。 定位通过将WLAN定位完善LAN/WAN网络解决方案的方法,将有利于简化技术采纳的决策,也将鼓励客户在自已的策略连网规划中包括无线技术。 价值通过以更低成本提供可接受的性能,将使得无线方案成为替换有线方案的有力选择。 安全伴随着日益增加的攻击和安全破坏行为,客户和商业机构也更加关心网络防护的问题。 易于实施即时解决方案和易于实施都加快了市场接受的节奏。2.1.3无线网络的特点与优势 WLAN技术使
14、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。它的安装时间比安装有线网络时间要少很多。 (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
15、。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的拓展。 (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
16、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。2.1.4无线局域网拓扑结构 (1)点对点模式 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。图2-1 点对点模式 (2)基础架构模式 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、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
17、连接到有线网络,实现无线网络和有线网络的互联。图2-2 基础架构模式 (3)多AP模式 是指由多个AP以及连接它们的分布式系统(DS)组成的基础架构模式网络,也称为扩展服务区(ESS)。扩展服务区内的每个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(DS)在 802.11 标准中并没有定义,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。图2-3 多AP模式 (4)无线网桥模式 利用一对AP连接两个有线或者无线局域网网段。图2-4 无线网桥模式 (5)无线中继器模式 无线中继器
18、用来在通讯路径的中间转发数据,从而延伸系统的覆盖范围。图2-5 无线中继器模式2.2无线局域网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 Institute 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)标准等。2.2.1 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,2001年8月推出HomeRF2.0版,集成了语音和
19、数据传送技术,工作频段在10GHz,数据传输速率达到10Mbps,在WLAN的安全性方面主要考虑访问控制和加密技术。HomeRF是针对现有无线通信标准的综合和改进:当进行数据通信时,采用IEEE802.11规范中的TCP/IP传输协议;进行语音通信时,则采用数字增强型无绳通信标准。2.2.2蓝牙Bluetooth(蓝牙)是一种短距的无线通讯技术,电子装置彼此可以通过蓝牙而连接起来。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内彼此相通,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内的距离,而现在有了蓝牙技术,这样的麻烦也可以免除了。不过Blueto
20、oth产品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。2.2.3 802.11协议族 (1)IEEE 802.11a 802.11a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(20Mb/s)的要求。如果需要的话,数据率可降为48,36,24,18,12,或者6Mb/s。802.11a拥有12条不相互重叠的频道,8条用
21、于室内,4条用于点对点传输。它不能与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几乎被限制在直线范围内使用,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。 (2)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
22、Wi-Fi。实际上Wi-Fi是无线局域网联盟(WLANA)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。 (3)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2001年11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
23、准,在5GHz频率下提供54Mbps的传输速率。80211g中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。 (4)IEEE 802.11n 802.11n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
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