1、基于贵州大学科技学院无线网络覆盖 的设计计算机科学与技术科技学院2016届本科毕业论文基于贵州大学科技学院无线网络覆盖的设计 专 业： 计算机科学与技术 指导教师： 蒋 平 学生姓名： 唐榆深 学生学号： 1220040663 中国贵州贵阳2016年5月基于贵州大学科技学院无线网络覆盖的设计摘 要教育行业是一个巨大的行业市场。经济的飞速发展以及国家“科教兴国”战略的实施，使得政府逐年加大对教育行业的投资。根据业内人士对教育行业信息化建设发展趋势的预测，从现在开始在未来几年内，网络建设极有可能成为教育行业信息化市场十分重要的一个组成部分，无线市场将随之发展。因此在目前的无线网络应用中，教育行业无
2、疑已经成为一个最大的亮点。随着教育行业信息化行业逐渐趋于完善，各类网络设备需求日益上升，无线校园网络怎么样才可以拥有安全、经济、可发展三个要素，怎么样去培养能迎合中国信息发展趋势的人才，不可质疑的成为了各大高校发展的重点。移动终端的快速发展，无疑为无线网络提供了庞大的用户群。高校尤为明显。但高校布网有他致命的缺点，就是师生的流动性大，而学校的有线网络提供的节点数目不能满足庞大的用户群，如果在这基础上扩充线缆，毫无疑问将消耗大量的学校财政资金，这时快速发展的无线局域网便成了解决用户需求的不二之选。目前无线网络技术已经十分成熟，功能上相比于以往的有线网络来说在扩大网络布局的同时，以较小的带宽的舍去
3、换来连接方式的便利，同时节省大量资金，作为任何高校来说都无疑是雪中送炭。无线局域网的优势不仅仅是节省资金，从布网的复杂度来看，教学楼、图书馆、实验室等建筑都是比较空旷的空间，如果按有线网的布局来达到多个用户同时上网的需求，不仅工作量大、投资高，维护还很麻烦。不能满足教学上对网络的需求而且视觉上很不美观。如果以走暗线方式，则对环境破坏较大，而且资金也相对提高。相比有线网来说无线网就不用这么麻烦，只要经过合理的布局，无线网的布置可以说不受空间的任何限制，空间不变的情况下达到有线网不能得到的目标。【关键词】无线网络；无线网络覆盖；学校；移动终端Based on Guizhou University
4、Institute of Science and Technology of The Design of The Wireless Network CoverageAbstractEducation industry is a huge industry market.The rapid development of economy and the implementation of the strategy of developing the country by country, enabled the government to increase investment in educat
5、ion industry year by year.According to the personage inside course of study of education industry informationization development trend forecast, from now on in the next few years, the network construction is likely to become education market is an important part of industry informatization, the wire
6、less market will develop. So in the current wireless network applications, the education industry undoubtedly has become one of the biggest bright spot.Along with the education information industry gradually perfect, all kinds of network equipment demand rising, to wireless campus network can have s
7、ecurity, economy and development of three elements, how to cultivating talents, can meet the development trend of Chinas information is not become the focus of the development of colleges and universities.The rapid development of mobile terminals, undoubtedly provides a large user group of the wirel
8、ess network. Especially in colleges and universities. But the net with his fatal weakness, is of great mobility, teachers and students and the school of cable network provides the number of nodes cannot satisfy the huge user base, if on the basis of the expansion of cable, there is no doubt that wil
9、l consume large amounts of school funding, then the rapid development of wireless local area network (LAN) has become the key to solve the users needs.Wireless network technology has very mature at present, the function compared with the previous cable networks at the same time of expanding the netw
10、ork layout, with smaller truncation of bandwidth for connection is convenient, save a lot of money at the same time, as any college is urgently needed for each of them.The advantage of the wireless local area network (LAN) is not only save money, from the point of the complexity of the net, teaching
11、 building, library, laboratory building are more empty space, if according to the layout of the wired network to meet the needs of multiple users on the Internet at the same time, not only large workload, high investment, maintenance is also very troublesome. Cant meet the needs of teaching on netwo
12、rk and the vision is not beautiful. If the wiring way to go, the damage to environment is larger, and money is also relatively improve.Compared to the wired network, wireless networks need not bother, as long as a reasonable layout, the layout of the wireless network can say without any limitation o
13、f the space, under the condition of invariable space to achieve a wired network cant get.【Key words】Wireless Network, Wireless Network Coverage, Schools, Mobile Terminals1 项目背景随着我国各大高校教育行业信息化的逐步深入，各大高校都开始对校园网络开始优化，而无线网有着的布局美观，同时接纳用户数量大，维护便宜轻松，资金投入小，工作量小性价比高等优点。选择上，无疑首选无线网络。随着无线网络的普及，我校师生对于网络的需求也开始慢慢
14、加大，方便、快捷的网络成为目前大家都希望体验的。科技发展越发快速，移动设备对网络的需求也步步高深，老师们对网络的访问也不满足于每次都要插网线，输账号的频繁操作中，对学生而言，也希望能在任何时候都能上网查阅一些学习资料，而不是每次都需要跑到寝室查完再来上课。所以在A教前一块空地上，B教的静湖前，实验室的草地中都希望能访问快速的网络，如果用有线网络来达到这一目标无疑很难实现。所以无线网络慢慢走进了贵大科院的未来网络部署计划中。2 项目特点校园无线网络能够成为大多数用户的选择，无疑有它的成功的特点，以下我们列举了该项目所要求达到的一些无线网络特点：（1）访问快捷：整个校园的无线网络以802.11g的
15、模式覆盖。网络传输以54Mb/s的最高速率输送数据报文，身份认证采用无感应认证，给师生带来从无网到有网的无缝连接。（2）访问安全：在我校的有线网络中已经具备安全防御的能力，我们的无线网络可以完全依附到有线网络安全体系中，然后在原有的基础上根据无线网络的特点继续补充安全防护措施，通过控制访问，设置用户名密码等方式以保护校园网络不会被窃取信息，以保障用户的身份鉴别信息不会泄露。（3）管理方便：由于无线网络是在有线网络的基础上加以扩孔，所以管理也可以同有线网络一起共通管理。由于学校多年来已经有一套有线网络的管理方案。所以对无线网的管理可以在该方案的基础上增加或删除一些条列来进行管理。其目的是为了能使
16、用户们在接入网络的时候能统一进行规划。（4）设备扩展性强：该无线网络设计理念是能够达到学校要求的目标并且向上兼容性强，所以设备选取要使在未来几年能不会被淘汰的无线网络设备。使得学校在今后的网络安排中可以在现有基础上不断更新达到所要达到的目的。而无线网络也比有线网络更容易达到设备更新的要求，不用更换其大体设备，只需要替换掉少部分的设备便能达到要求。3 设计原则我们的无线网络的设计原则是以学校环境为条件，使能最优化的网络拓扑结构规划出最能解决目前我校师生不能随时上网的窘境。我们分析探讨出应具备以下几点：（1）防止瘫痪：每一个设备都有其使用的寿命，而对于设备来说使用环境或者使用不当也会使设备产生故障
17、。为使故障能快速解除不妨碍正常用网，对于核心的要害设备应该有备份，防止设备损害导致全网崩溃。（2）吻合需求：为使我们的校园网络能吻合各种各样网络需求，我们对于设备的选用都是以国内市场上最新的设备和技术来作为支持。这样才能保证学校的无线网络架构在今后的各种需求上予以满足。（3）网络通用性：我们的网络必须对各类用户的实际用网需求予以最大限度的支持。即通用性必须要很强，对各类移动设备都能完美契合。这是必须考虑的因素也是我们对每一个用户的承诺。（4）结构清晰便于维护：网络的拓扑物理结构必须要很清晰，能使维修人员一眼就能看懂整个网络架构。所以在建设无线网络的时候，我们应该做到以简单的机构换取最大的性能。
18、在整个规划时，合理使用扩展能力，软硬件互相搭配，要做大既能满足用户需求，又能简化维修过程。4 项目需求4.1 项目概述贵州大学科技学院希望在A教与B教及实验楼进行无线网络覆盖，以满足学生老师教学工作的完成，满足内部管理以及其他网络应用的需求。为学生老师提供一个良好顺畅便捷的上网环境。综合考虑下，我们选择无线网作为覆盖整个校园的方案。因为无线网络的构建容易，覆盖面积广。不仅能够满足学校现在的无线网络通信需要，同时考虑到未来发展，系统要具备良好的兼容性和可扩展性，满足长期、稳定使用的目的。4.2 可行性分析移动终端设备发展快速，使得对无线网络要求越来越高。当下由于有线网络无法满足移动用户的需求，无
19、线网络技术便慢慢的崭露头角，出现在大家面前。无线网络的出现为我们构建覆盖全校的网络提供了新的方法。而且因为IEEE802.11b/g/n 能够达到与有线网络无缝连接，使得我们的方案能正确的达到目的。而且由于使用移动终端的人群用户不断增加，使得无线网络不会退出历史的舞台，这样我们更能放开手的去构建无线网络而不用担心找不到用户。基于无线网络可以加载进校园原有网络的设计思想上，我们不仅能省下原有网络的构建，只需要将无线网络设计出来，从而加载进目前校园使用的有线网络中，不用将之独立出来。体现出无线网络完美的兼容性。使用无线网络有几大好处：（1）使用无线网络，可使连网变得方便快捷。（2）不用再去插拔网线
20、，走到哪用到哪的网络是每一个用户都能爱上的一种网络浏览方式。（3）这种方式拥有高度的自由空间。（4）网络的使用很灵活。（5）节省空间、财力、人力等资源。（6）不被环境束缚，可契合几乎所有的环境。 而今无线校园局域网已经成为各大高校都喜爱的网络连接方式，这种便捷的上网形式已俘获大多数年轻人的心，越来越多的用户钟爱于无线WIFI。而且能满足人们需求，受到喜爱的同时还能在各个建筑之间实行无缝对接，这样的方式无疑是为我校提供了一个新的网络平台。4.3 需求分析所构建的无线网络应该满足一下各类用户群的需求：（1）校方：满足学校正常用网需求，满足科研项目用网需求。减少开支，提高性价比，能够网络规划上以极少
21、的成本来获取最大限度地网络便利。服务师生，让师生体验更好的校园服务。（2）老师：能够满足正常上课用网，能使学生更好的接受老师的教学服务。能在业余时间上网浏览项目。在工作和教学间用网络衔接。能够同时给多个学生传输资料，不再是老师写学生抄。能够快速在网上获取教学资源，以便能使学生更好的理解知识点。（3）学生：能高速获取信息，传播知识。在专业水平问题上能始终找到资源知识点。能与老师或其他外部世界学者进行广泛信息交流。能享受更好的校园服务。（4）管理员：能更方便的管理。不用复杂的操作便能达到网络的控制。除去以上的用户需求，我们的网络架构还应具备以下功能：所有教室，办公室都能够互联互通，实现资源的共享。
22、建立课程点播系统，可以将老师的课程实录放到一个文件档案中，可供学生们读取资源。使得网络共通，便可轻松实现网络多媒体制作，计算机辅助教学，逐步实现多媒体电子教学。建立一个网络办公自动化系统，实现自动化管理教育。建立点子档案系统，电子邮件系统、现代通信等。建立网络安全系统，实现登录用户的不同访问。能够移动办公室。办公室需要移动办公人员，作为会议主席团主席都适合使用无线局域网。能够限制数据流量。一般来说，在教室、图书馆、会议室等场所是不允许上网的。所以能够实现限制这几个地方数据流量的大小也是我们考虑的范畴。现在，大多数学校均建有网络，大多数学校提出了更高的要求。5 校园无线网络总体设计5.1 校园各
23、子网设计A教学楼与B教学楼子网：对于教学楼等大型结构的网络设计，我们应该考虑的是如何能方便快捷的使用网络。如何让各个教室都能使用多媒体教学。所以在设计过程中我们应该着重的是关于教学的资料，档案的快速传输。我们知道在学习中，一般数据都是以文本图像视频等形式出现，所以我们应该在网络传输上针对文本图像视频等的快速传输。综合考虑下在每层楼层内以有线接入无线设备的方式，形成1-2-1的覆盖模式。在设备选取上应选取百兆以上的无线设备1。办公室子网：办公室的网络主要是为了各级领导和各类职能部门能更便捷的进行工作。我们考虑学校教职工等主要是对表格，文档数据的传输以及对学校网络上数据的修改查询。通常以QQ等进行
24、交流问题传输数据。这类的传输流量不大但对速度要求更高。所以我们考虑用一般市场上出现的家用无线路由器即可达到预期目标。 实验楼子网：实验楼是学生们实践操作的地方，一般对于网络的负载能力大于其他地区，学生的综合用网数量多余其余地区，若用有线网络，在学校电脑不足提供多余的学生进行实验的时候，无线网络的优势便发挥出来，学生可以自带笔记本电脑到实验室做实验，做不完的实验还可以直接拷贝到电脑中进行下课后的继续操作。所以我们准备在实验楼设计一个穿透力强的无线路由器。因为原本实验楼面积不大，楼层也比较矮，所以只需在第二层，核心楼层设立一个穿透力强的路由器便可达到目标。因为实验楼本身有很多有线设备，对无线网络的
25、需求并不是很高2。通过以上设计我们可以看出不管那一类子网设计时候，无线网络都能完美的满足我们的预期需求。而且对于空间的限制完全可以忽视，应用方便，范围广。其核心的优势便是设置方便，结构清晰，节约成本。校园拓扑结构如图5.1图5.1 校园拓扑结构图5.2 具体实施要求我们设计的无线网络是依附在校园原有的有线网络的基础上以无线设备假期扩充而来的。就是用无线路由器将信号以无线wifi的形式散播到需要覆盖的空间。但是在现实设计中我们要区分室内覆盖于室外覆盖的区别。俩个部分的覆盖方案因为空间大小的关系使得网络结构及设备选取也变得不同。室内部分：在室内部分的网络覆盖方案中我们选择设定好较为开阔空旷的位置，
26、然后要确认无线路由器和覆盖区域之前保持畅通，不能被障碍阻隔。而室内部分是有用户在体验的，所以设备的网线和电源线等我们认为走暗线的方式比较适合。综合考虑之后我们认为将无线路由器悬挂在教室楼顶。但安装在天花板应该以非金属结构固定，用非金属的安装盒保护设备，而且可以美化感官。通过天花板向下传输的方式，能更好的覆盖整个教室。室外部分：室外部分的设计比较轻松，若考虑信号稳定，可把设备安置在路灯，大门顶梁上。若考虑工作量和后期维护，则以一个大范围传输的设备以室外中心圆形范围散播信号。布线的话可以选择设备在室内，天线放置在室外。这样就必须要走天线馈线。在布线过程中贴上防水胶处理。如果设备放置在外面则要充分考
27、虑下雨天和打雷天，我们需要为设备安置一个防水的盒子。且不管那种设计，在设计的时候都应该充分考虑防盗问题。5.3 无线校园网建设方案针对贵州大学科技学院我们考虑采用的是H3C设备构架的无线网络。该设备从各方面来看在需求上均能满足我校要求。我们对该设备整体规划架构如下如下： 5.3.1 整网逻辑拓扑图考虑到我们学校的有线网络是已经建成的情况下，采用无线网络就比较轻松。因为有线网络的网速几乎都是百兆以上的存在，所以我们本次的建网方案考虑采用就近接入无线设备。对于我们学校的整体来看几乎每栋楼都有有线网络接口，我们可采取每个接口提供给一个无线设备，但为保证接口予以备用，所以在考虑备用的情况下给每一个有线
28、接口下接上一台交换机来扩展接口。网络的中央管理控制器由无线交换机和控制器接入核心交换机的方式将整个网络嵌入到拓扑结构中。之后对于室外区域由室外型WA1208E设备进行覆盖，而室内区域则由室内型WA2220E设备进行覆盖4。结构如图5.2图5.2 室内外覆盖区域结构图5.3.2 校园无线网络中三种典型网络分布第一：户外公共区域的覆盖；如教学楼外部区域。解决方案如下：A教学楼、B教学楼、图书馆前的区域是学生课外活动学习较为多发的地方，为了给这一类学生提供良好的上网环境，我们也应该将他们的用网需求考虑进去。根据调查现状，我们认为对于这块地方的实际覆盖情况可以采取多个无线覆盖点交叉重叠的方式进行覆盖。
29、也可采取用一个大范围无线基站以中心区域向外放射的方式进行覆盖5。前置能保证每一快地方都能实现用网需求，且IP冲突较为小，而后者便能实现方面管理，维护。虽然价格相对比较高但在对于使用人数的限制和网络速度的要求都相对比较稳定。综合考虑我们认为采取无线基站来对大范围区域进行覆，具体覆盖方式如图5.3图5.3 室外区域无线网络覆盖概念图第二：室内环境的覆盖；如教室、办公室。解决方案如下：室内区域无非是A、B教学楼，实验楼等内部教室，基于对学校的考察，我们学校的内部教室设计十分对称。大概可分为大教室，小教室，办公室，实验室这四类。对于大教室来说上课时学生数量一般是由2-3个班一起上课，用户的数量相比小教
30、室来说要多出一倍。所以考虑能使每一个学生都能用到我们的无线网络，则考虑使用两个高速路由器交叉整合覆盖6。配置时每个交换机独立一个无线路由器，使得能保有更高的带宽。具体覆盖情况如图5.4图5.4 室内区域覆盖概念图余下的我们学校的小教室，办公室等覆盖空间区域小，但必须要保证每个用户都能使用到网络。所以我们综合考虑使用一般20M家用路由器以交叉整合方式进行覆盖。同样为保证带宽，所以把无线路由器独立到交换机上。具体覆盖情况如图5.5图5.5 小型教室办公室覆盖概念图此方案的优势是网络稳定，不会互相影响，能确保每个用户能享用更高的带宽。但在配置和人力上将会话费大量时间。第三：实验室整网覆盖；因为我校实
31、验室的设计楼层与具体面积不是很大，所以我们考虑采用室外穿透式覆盖的方式。首先选用室外穿透力较强的无线路由器。然后通过在顶楼架天线的方式聚集无线信号。这样的方式可使信号的穿透能力变强，然后通过信号向下传输的方式达到覆盖整个楼层的目的。如图5.6图5.6 实验室覆盖概念图此方案的优点是，节省人力财力资源，后期维护时间较小，切能省下一部分室外覆盖的面积。但由于无线AP安置在楼顶，这样会导致对设备的需求很大，而且用户对于网络使用的体验会随着距离和墙壁层数逐渐下降。无法保证每个用户都能获得优良的带宽7。5.3.3 校园无线用户认证解决方案无线网用户认证方式通常有以下两种：第一种是预共享密钥认证：这种身份
32、验证方式的本质是首先要由管理员提前配置好一个无线安全密钥。用户在想要接入网络的时候要提供由管理员提前配置好的网络安全密钥菜可以进行身份的识别。但这种认证方法有他的缺点，缺点在于这种密钥是静态管理，因此密钥假如遭到泄露，将使得用户不能进行身份验证，这种不人性化的认证方式现已经遭到淘汰，这种认证方式的不人性化使得该方式目前已经很少有大型网络使用了。第二种是WEB认证方式：这一种方式是目前大家都熟知的认证方式，也称他为portal认证。如早前移动公司的认证便是采用这一种方式，他的认证步骤是有用户自己进入浏览器输入网站来进行身份验证。具体是用户自己使用浏览器进入网站进行用户的身份的认证。这种认证十分麻烦，因为每次用户想要使用网络的时候都需要启动浏览器以此来进行Portal认证。正因为这种身份验证的操作十分频繁，导致用户的体验感大大降低8。我们综合考虑和借鉴其余高校的实际情况分析，认为无感知认证比起以上俩种认证更能获取师生的青睐。于是对于认证方式采取无感知
