毕业论文本科题目：无线校园网的设计与优化 - 图文

无线校园网的设计与优化

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Intel Dothan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Intel Pro 2200 b/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

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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 市场展望

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。

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? 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2.4 GHz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（2.4 GHz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

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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。

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