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      學院無線網絡構建與運用

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      學院無線網絡構建與運用

      摘要:隨著無線網絡技術的開展與校園信息化程度的進步,基于WLAN的無線校園網絡構建技術已成趨向,成為有線校園網網絡延伸的重要手腕之一。該文對無線局域網的優點和有線校園網中存在問題停止研討剖析,提出校園網中運用無線局域網的必要性,討論無線局域網在校園網建立中的處理計劃。

      關鍵詞:無線局域網;校園網;IEEE802.11;AP;子網設計

      隨著網絡應用日益豐厚,傳統局域網絡曾經不能滿足師生對挪動網絡的請求,無線局域網作為有線網絡的補充手腕,被更多的師生所認同和承受。眾多師生開端在無線局域網中展開各種應用業務,教學、科研、管理、生活正在悄然地改動。固然往常無線局域網還不能完整脫離有線網絡,但近年來,隨著無線局域網技術業趨向成熟,無線局域網與有線網絡的無縫銜接,無線局域網正在以它的較高傳輸才能和很好的靈敏性在高校各項應用中發揮日益重要的作用。

      1無線局域網根底學問與架構

      1.1無線局域網

      無線局域網(WirelessLocalAreaNetwork,WLAN)是指以無線信道作為傳輸媒介的計算機局域網絡,是計算機網絡與無線通訊技術相分離的產物,它以無線多址信道作為傳輸媒介,提供傳統有線局域網的功用,可以運用戶真正完成隨時、隨地、隨意的寬帶網絡接入。

      1.2無線局域網的技術規范

      無線局域網是應用射頻技術完成無線通訊的局域網絡。該技術產生于20世紀80年代,WLAN主要是作為傳統布線LAN的延展和替代,它能支持較高數據速率(1~300Mbit/s)、采用微蜂窩、輕輕蜂窩構造的,自主管理的計算機部分網絡。還能夠采用無線電或紅外線作為傳輸媒質,采用擴展頻譜技術,挪動的終端可經過無線接人點來完成對Internet的訪問。無線局域網有以下常用規范:

      (1)IEEE802.11b

      802.11b(通常又稱WirelessFidelity,WI-FI),是如今最提高的無線規范之一。設備工作在2.4GHz的范圍內,帶寬能夠到達11Mbps。

      (2)IEEE802.11a

      802.11a規范是一個取得正式批準的無線以太網規范。它工作在5GHz頻段上,運用正交頻分復用技術,將5GHz分為多個堆疊的頻率,在每個子信道上停止窄帶調制和傳輸,以減少信道之間的互相干擾,使帶寬能夠到達54Mbps。

      (3)IEEE802.11g

      802.11g是一種混合規范,能向下兼容傳統的802.11b規范。IEEE802.11g的54Mbps高數據吞吐量比802.11b快出5倍,將改善已有的應用性能,使高帶寬數據應用成為可能。802.11g產品能夠在同一個網絡中與802.11b產品分離運用。

      (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320Mbps。與以往的802.11規范不同,802.11n協議為雙頻工作形式(包含2.4GHz和5GHz兩個工作頻段)。這樣11n保證了以往的802.11a、b、g規范兼容。另外,天線技術及傳輸技術使無線局域網的傳輸間隔大大增加,能夠到達幾公里(并且可以保證100Mbps的傳輸速度)。

      2校園無線網絡應用與優勢

      無線局域網以其靈敏布設、高帶寬和無線接人的優勢,能夠打破有線網絡節點限制、完成多人同時上網的問題,大大地增加了校園網絡信息點,便當在校師生獲取信息,進一步提升學校的信息化程度。

      2.1無線局域網的優點

      (1)裝置維護便當無線局域網的裝置簡單,無需破墻、掘地、穿線架管,這樣防止對建筑物及周邊環境影響,減少網絡布線工作量,普通只需裝置一個或多個接入點AP設備,就可建成掩蓋整個建筑或地域的局域網絡。一旦發作事故,不用尋覓損壞道路,只需檢查信號發送端與接納端的信號能否正常即可。

      (2)易于擴展

      無線局域網技術有對等形式、中心形式、中繼組網形式等多種配置方式,可以依據需求靈敏選擇。

      (3)經濟節約

      由于有線網絡短少靈敏性,這就請求網絡規劃者盡可能地思索將來開展的需求,這就常常招致預設大量應用律較低的信息點。而一旦網絡的開展超出了設計規劃,又要破費較多費用停止網絡改造。而無線局域網能夠防止或減少以上狀況的發作。

      (4)運用靈敏在有線網絡中,網絡設備的安放位置受網絡信息點位置的限制。而一旦無線局域網建成后,在無線網的信號掩蓋區域內任何一個位置都能夠接入網絡。

      (5)傳輸速率高

      無線局域網技術可以提供高速數據帶寬,其中IEEE802.11g能提供的數據傳輸速率如今曾經可以到達54Mbit/s。能夠滿足用戶上網的實踐需求。

      2.2無線校園網的網絡應用

      (1)電子網絡課堂教學。能夠經過無線網絡停止教學,拓展了學問空間。

      (2)挪動教學。上課不用再匯集于教室,突破了空間的限制,拓展了地域空間。

      (3)隨時互動輔導。師生不用在課堂上直接對話,拓展了教學空間。

      (4)科研與教學。校園師生能夠隨時、隨地地從網上獲取學術信息,獲取無限的網絡資源。

      (5)無線多媒體業務。無線活動教室;虛擬理想的學習環境;無線視頻監控;校園語音電話及網上視頻點播。

      3校園無線網絡的規劃與設計

      3.1網絡需求剖析

      本文所討論的無線校園網的規劃是以江陰職業技術學院為對象,本學院地處江陰市南郊,占地500畝。校園內共有大小建筑27幢,師生員工9000余人,天文環境簡單,思索滿足以下幾個方面的需求:

      (1)建立一個滿足教學和工作需求的平安牢靠的無線校園網絡;

      (2)無線與有線的統一:高校網絡普通曾經建立了有線網絡,無線網絡建立必需在原有的有線網絡上停止,并完成網絡互聯、認證計費、平安防御等方面與有線網絡停止良好的兼容和互補。這就請求校園有線網絡的架構不需求任何改動,只需用原有的網管、認證、計費系統就能夠對無線網絡停止管理和統一認證。

      (3)一切教學樓及實訓實驗大樓:各層走廊和教室均請求信號掩蓋;一切學生宿舍樓:鑒于各宿舍都有有線接通,盡量掩蓋各宿舍(不做請求);籃球場及足球場:信號請求完整掩蓋;室內體育館:信號請求完整掩蓋;各建筑四周的草坪和場所:信號請求完整掩蓋;行政樓:請求信號完整掩蓋;學生食堂:請求信號完整掩蓋;教員宿舍樓:請求信號完整掩蓋;請求能提供1000并發用戶才能;

      (4)各信號輸出點信號強度10-15dbm;將依照2.4G工作頻段2.412~2.462GHz(FCC)分為channel1、channel6、channel11三個完整不干擾頻段設計;請求室內允許最大掩蓋間隔為35—100米,室外允許最大間隔100—400米。

      (5)校園無線網絡在支持數據轉發的同時支持數據、語音等多種業務,網絡應該具有其它智能業務擴展的才能,滿足學院的多功用開展需求;

      6)如今建立高校無線網絡,除了要思索對現有IPv4網絡終端的無線接入,還要支持高性能的IPv6的用戶接入,以順應網絡開展趨向,并維護網絡投資。

      3.2無線校園網的設計

      3.2.1校園無線網絡拓撲構造設計

      關于部分無線網絡,主要采用的是以AP或者無線交流機等為中心結點的星型構造,其目的是為了滿足多用戶的需求。而假如建立全局無線校園網,可將網絡劃分為中心層、散布層、接入層停止設計,在整體上普通采用以樹型和星型混合的拓撲構造。

      3.2.2校園無線網絡物理構造設計

      本校曾經建成了“千兆主干,百兆交流到桌面”,信息點掩蓋教學、辦公、圖書和實驗等大樓主要局部的校園網,在目前的校園網環境下,借助于輕型AP形式架構,能夠在現有校園有線網絡的根底上樹立邏輯獨立的無線網絡。

      通常形式下一切無線數據及控制流量均交由無線控制器來處置,所以我們采用現有校園網的交流機/路由器組成集中控制管理的“掩蓋式”(Overlay)無線網絡設計,如圖1所示。

      修正現有校園網交流機的VLAN參數設置、路由設置,使得AP盡量不與普通有線網絡設備混合在同一個VLAN中,防止有線設備的異常流量阻斷AP和無線控制器之間的通訊;將銜接在同一交流機端口下的一切AP放置在一個受維護的VLAN中,設計時統一分配給這些AP靜態IP地址,以便于管理;采用中心交流機搭配無線控制模塊的方式,進一步減小AP和無線控制器的AP-Manager之間端到端環回延遲,保證AP可以順利銜接在現有的校園網接入交流機上。3.2.3無線校園網的構建辦法

      校園無線網絡構建的兩種辦法。第一,閥值法。經過調整AP的閥值設置,控制AP接入掩蓋范圍,從而在相同掩蓋面積條件下,經過增加AP數量,進步系統容量。第二種,頻率復用。學校人群主要由管理人員、教員、科研人員和大量學生構成,以上人群工作和學習生活散布在以下區域:圖書館、教學樓、辦公樓、實驗研討樓、學生宿舍、運動場以及各類休閑場地(草坪廣場等)。

      因而,在同一掩蓋范圍內的多個AP應用802.11g規則的13個可用信道中互相干擾最小信道1、6、11三個信道停止設計,客戶端無線網卡依據各AP信號強度,選擇不同信道工作,從而進步系統容量。

      3.2.4室內網絡組建

      室內的范圍主要包括一切的教室、實驗室、辦公室等,在這些場所中主要需求處理兩大問題,即AP的掩蓋范圍和AP的容量問題。由于AP是經過微波來停止數據傳輸的,室內要思索的首要問題就是信號掩蓋的問題。由于辦公室、教室、實驗室被各種墻面分割,這對信號的衰減影響很大,因而在室內構建無線局域網時必需對建筑物的信號強度停止細致測試。在合理地剖析各個AP的容量與掩蓋面后,還需思索信號衰減要素,恰當地增加AP個數來減少數據盲區。室內組建簡圖見圖2。

      兩個AP的放置要保證AP掩蓋區域無間隙并且AP堆疊區域最小。相鄰AP工作在不同頻道,以1、6、11三個頻道完成全方位的掩蓋。依據經歷值,當相鄰AP設定相同頻點時,請求距離25米以上;當相鄰AP設定相鄰頻點時,請求AP距離16米以上;當AP設定相隔頻點時,請求距離12米以上。

      關于房間多、用戶數量不多但散布較分散的樓宇,如教學樓等,用戶主要為學生、教員,因而應用肯定會比擬頻繁,由于樓長、墻體構造厚、房間多等特性,所以在該環境下掩蓋AP裝置在樓道內,經過內置天線掩蓋樓道兩側房間,微波經過房間的門窗傳輸到室內,完成了比擬細膩的掩蓋環境,AP經過有線接入到樓層交流機。

      3.2.5室外無線網絡組建

      室外設備的AP運用數量根本也遵照室內的條件,但室外AP的放置和設計又有它本人的特性。由于室外環境的特殊性和不肯定性,我們放置的設備必需是在密封盒內的,天線布置應該增加避雷器避免雷擊,不提供本地供電的場所選用遠程供電設備。我們經過室外無線接入點外接增益天線的方式掩蓋室外區域,表現掩蓋范圍最大化的掩蓋準繩來保證無線用戶需求。

      從整體上對學院室外局部停止規劃,經過室外建立WLAN射頻基站對室外和室內用戶停止無線掩蓋。室外射頻基站由室外型AP、外接天線(全向、扇區)以及配套避雷設備組成。依據復雜的室外建筑構造,外接天線的選擇愈加尤為重要。選擇天線型號時應依據現場環境思索增益、程度波束寬度、垂直波束寬度、極化方式、視覺效果(尺寸、外形、重量)等要素。

      學校體育場、足球場、教學樓宇間公共區域等,普通是學校需求完成無線掩蓋的室外公共區域。依據需掩蓋的室外區域的實踐狀況,能夠設計樹立多個無線掩蓋基站,采用堆疊穿插無線掩蓋的方式,完成區域的無縫無線掩蓋。選用室外型無線路由器,在空闊中央,信號傳輸距能夠到達300M~600M左右,視空間大小能夠運用多個,或者運用室外無線AP,配合室外大夾角定向天線,勝利完成系統設計目的。簡單設計如圖3所示。

      4無線校園網的網絡平安設計

      當一個無線局域網組建勝利后,用戶最關懷的是無線局域網的平安問題。為了保證網絡平安,我們能夠從以下幾個方面思索:

      (1)用戶接入認證控制:原有線校園網絡曾經部署了用戶認證系統,建成后的無線網絡必需完整交融進該認證系統中。

      (2)基于用戶的訪問戰略:不同的用戶可能有不同的上網行為,包括HTTP、FTP、語音等,針對不同的應用,應加以配置不同的行為控制權限,保證不同用戶的網絡互訪的平安性。

      (3)受維護的無線數據傳輸:無線網絡平安事情常常會發作在數據傳輸階段。因而,建成的無線網絡必需可以滿足合法的無線用戶與無線接入點數據傳輸的平安性,以及無線接入點與上行網絡之間數據傳輸的平安性。

      5完畢語

      校園網絡曾經成為一種不可替代的取得資源的重要手腕。在校園網各區域分別布設無線局域網絡以后,教員和學生就能夠在這些區域遨游運用,大大加強網絡掩蓋才能,更好地為教學效勞,對整合教育資源,改動教學形式,進步學校的信息化程度有著宏大的作用,為完成數字化校園建立打好根底。

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