毕业设计（论文）-无线局域网的组建与设置.doc

高高等等教教育育考考试试专专科科生生毕毕业业设设计计 无无线线局局域域网网设设计计 毕业设计任务书毕业设计任务书 一、毕业设计课题名称一、毕业设计课题名称 无线局域网的组建与设置 二、毕业设计任务二、毕业设计任务 1、了解局域网环境，分析拓扑结构，熟悉使用的设备并了 解其使用情况 2、资料收集、整理，并写出分析报告 3、无线设备的选购 4、掌握 WLAN 技术的相关知识，能配置 WLAN 5、掌握无线局域网技术及其发展趋势，重点在于安全性能 的配置 6、实现 Internet 共享 7、组建无线局域网，并实现资源共享 8、撰写毕业论文 三、毕业设计要求三、毕业设计要求 了解无线局域网的现状；了解无线局域网目前存在的 安全风险以及无线局域网的安全需求。 掌握拓扑结构、传输媒介、无线局域网标准、同有线 网络的联系与区别等知识。 熟悉计算机基本操作； 能独立完成计算机硬件设备的安装与调试； 能独立完成计算机操作系统及软件的安装； 熟悉无线网络设备； 熟悉无线局域网组建的基本步骤和配置； 熟练掌握对小型局域网的安全性能分析 熟练使用信息检索工具完成资料搜集、阅读和整理工 作，写出分析报告。 四、毕业设计过程及进度计划四、毕业设计过程及进度计划 序号毕业设计项目及要求周数 1 分析讲解毕业设计课题，明确课题要求实现的功能 1 2 根据课题要求结合项目背景及功能要求写出需求分析报告 1 3 根据课题设计目标及设计原则给出具体设计方案 1 4 完成无线设备的选型及配置 2 5 选择无线局域网接入技术，实现 Internet 共享 1 6 组建无线局域网，并实现资源共享 2 7 掌握无线局域网技术及其发展趋势，重点在于安全性能的配 置 2 8 撰写毕业论文 1 9 答辩 1 五、毕业设计论文格式要求五、毕业设计论文格式要求 毕业设计论文或报告主要包括以下部分： （1）封面 （2）毕业设计任务书 （3）摘要与关键词 （4）目录 （5）引言 （6）正文 （7）参考文献 六、毕业设计答辩程序及准备要求六、毕业设计答辩程序及准备要求 1 1、答辩程序、答辩程序 （1）介绍毕业设计情况及本人主要完成的设计内容，时间为 5 分钟 （2）答辩老师提出 2-3 个问题，由答辩人回答，回答问题时间 为 10 分钟 2 2、准备要求、准备要求 （1）答辩时必须提供光盘、毕业设计论文或报告。 （2）准备好个人讲述提纲，制作 PPT 七、毕业设计评分标准七、毕业设计评分标准 序号考核内容考核比例 1 明确毕业设计课题要求，正确进行功能模块的划分 5% 2 两次分析报告 10% 3 毕业设计期间组织纪律性强，无迟到、早退、缺课现象 5% 4 小组协作精神强，所有的小组成员在规定时间内完成要 求的任务。 5% 5 认真书写毕业设计论文，设计方案合理 50% 6 回答问题正确 25% 合计 100% 八、其他八、其他 目目 录录 摘要摘要 .- - 1 1 - - 第一章第一章 无线局域网技术现状及其发展趋势无线局域网技术现状及其发展趋势 .- - 2 2 - - 第二章第二章 无线局域网标准无线局域网标准 .- - 5 5 - - 1)802.11 协议 .- 5 - 2)蓝牙标准.- 6 - 3)HOMERF 工业标准.- 7 - 4)HIPERLAN2 标准 .- 8 - 第三章详细解读无线局域网（第三章详细解读无线局域网（WLANWLAN）技术）技术 .- - 1010 - - 第四章第四章 工程项目背景及概况工程项目背景及概况 .- - 1515 - - 项目功能需求分析.- 15 - 第五章第五章 无线网络的设备选型无线网络的设备选型 .1717 无线局域网设备配置.- 26 - 第六章第六章 无线局域网安全问题无线局域网安全问题 .- - 2828 - - 第七章第七章 无线局域网故障排除无线局域网故障排除 .- - 3232 - - 总结总结 .- - 3838 - - 参考文献参考文献 .- - 3939 - - 湖南铁道职业技术学院 - 1 - 第第 1 1 章章摘要摘要 现在因特网技术已成为一个已深入到各个领域的技术，并且它 还在继续向前快速发展。我们对网络的依赖不断地增加，这就使得 我们越来越关注“任何人，在任何地点，任何时间，与任何人”都 能便利的通信这一课题。3G 和 WLAN 技术的结合为我们能够随时随 地接入因特网提供了可能，并且给终端用户和服务提供者带来了利 益。本文主要阐述一下这种建立在广泛应用的基于 cdma2000 和 802.11 标准的能够提供综合服务的网络架构。为了提供这种综合性 服务，实现两个网络的互通，我们提出了两种可供选择的网络架构， 紧耦合架构和松耦合架构，并且将后一种作为我们实现两个网络互 通的首选。我们将简要介绍一下这种综合网络要用到的两种技术： 一种是基于 802.11 标准的无线局域网技术，这种技术在企业网络、 家庭、像机场和旅店等公众热点地区被广泛应用。另一种技术是基 于第三代移动通信标准的无线广域网技术，我们所用到是基于 802.11 标准的无线局域网技术。同时我们将比较详细的讨论两个网 络的安全问题，并提出相应的解决方案。 关键词：综合网络, 802.11 标准, WLAN,安全 无线局域网设计 - 2 - 第第 2 2 章章第一章第一章 无线局域网技术现状及其发展趋势无线局域网技术现状及其发展趋势 移动计算网络基本上可以分为两种解决方案；广域解决方案和 局域解决方案。广域方案主要是依靠无线蜂窝数据通信网络和卫星 通信网络作为移动计算的物理网；而在地域范围上受限制，但速率 更高的移动解决方案是无线局域网。 无线局域网（Wireless LAN,以下简称 WLAN）是 90 年代计算机 网络与无线通信技术相结合的产物，它提供了使用无线多址信道的 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、个人 化和多媒体应用提供了潜在的手段。 自从 1977 年第 1 个民用局域网系统 ARCnet 投入运行以来，局 域网以其广泛的适用性和技术价格方面的优势，获得了成功和迅速 的发展，已成为数据网络领域中基于宿主机的最流行的网络连接形 式。进入 90 年代以来，随着个人数据通信的发展，功能强大的便携 式数据终端以及多媒体终端的广泛应用，为了实现任何人在任何时 间、任何地点均能实现数据通信的目标，要求传统的计算机网络由 有线向无线，由固定向移动，由单一业务向多媒体发展，更进一步 推动了 WLAN 的发展。 世界上第一个试验性无线局域网是 1987 年建立的，随后，在医 疗、零售、机场等地方，出现无线局域网，各厂商的无线局域网不 能互联，于是 1990 年 11 月成立 IEEE802.11 委员会，着手制定无线 局域网标准，并于 1997 年 6 月制定出全球第一个无线局域网标准 IEEE802.11。IEEE 802.11 WLAN 标准又使得不同供应商的产品具有 了互操作性。目前 1Mbps 和 2Mbps 的 WLAN 技术和产品已相当成熟， 整个系统的实现成本也正逐渐下降。但与以太网(10Mbps)相比， WLAN 较慢的数据传输率成了其进一步发展的瓶颈。为此，IEEE 湖南铁道职业技术学院 - 3 - Group 又相继推出了新的高速标准 802.11b 和 802.11a 两个新标准, 而且在前不久又推出了相当于前二者的混合标准 802.11g，使得 WLAN 的速度又向前迈进了一大步。欧洲电信标准化协会(ETSI)的宽 带无线电接入网络(BRAN)小组着手制定 Hiper(High Performance Radio)接入标准，研究任务之一是 Hiper LAN 标准，已推出 HiperLAN1 和 HiperLAN2。HiperLAN1 对应 1EEE802.11b，HiperLAN2 与 1EEE082.11a 具有相同的物理层。 目前，在无线标准和规范方面，由不同厂商支持的不同标准和 规范争夺激烈，主要有 IEEE 802.11 家族、HomeRF、HyperLAN2 以 及蓝牙技术等，它们各有特点，其应用领域也不尽相同。 物竞天择，谁主沉浮？ 目前，无线局域网仍处于众多标准共存时期。每一标准的背后 都有大公司或者大集团的支持。在美国和欧洲，形成了几个互不相 让的高速无线标准： 802.11b（也有称 Wi-Fi）由 3Com、Lucent、Apple、Cisco 等公司支持，这个标准目前在北美非 常流行；与其竞争的标准是由 Intel、Proxim、Motorola、Compaq 支持的 HomeRF 标准；美国 IEEE 创建了另外一种高速无线标准 802.11a，比当前的 802.11b 技术快近 5 倍；欧洲电信标准委员会创 建了一个很有竞争力的高速标准 HyperLAN2，爱立信公司是主要的 支持者，目前欧洲普遍采用 HyperLAN2 标准。 现在，没有人能够解决无线互联标准不统一的问题，主要是因 为行业发展太快而标准跟不上，造成标准“百花齐放” 。有专家估计， 最坏的情况是北美使用 802.11a 标准而欧洲使用 HyperLAN2 标准。 据悉，Intel、Microsoft 和 Compaq 公司就下一代无线标准成立了 一个机构，试图把欧美双方拉到一起，解决他们在标准上的分歧。 还有有一种说法，将来无线联网的标准都会归结到“蓝牙” 。 虽然多种标准并存，但并没有制约产业的迅速发展，原因是， 湖南铁道职业技术学院 - 4 - 目前无线局域网一般还不能单独应用，只是作为局域网的备用或补 充。就像宽带接入市场有 ADSL、ISDN、Cable Modem 等接入方式并 没有妨碍用户的宽带上网一样，同一个局域网中很少会用到不同标 准的无线局域网，因此，不存在不同标准的 WLAN 之间互连的问题。 从这个意义上来说，各大厂商坚持推出自己的产品和标准有其自身 的道理，一般来讲，统一标准的产生都滞后于产品和市场，谁家的 产品市场覆盖面最广，谁就有可能成为事实的标准。 另外值得一提的是，目前在中国大陆市场中推得比较成功的无 线局域网产品，如 Cisco 和 3Com 的产品，均是支持 802.11b 协议。 在世界大学生运动会上和在会议期间，802.11b 都有成功 的运用，这是否预示着 802.11b 会成为中国的主流无线局域网标准 呢？ 无线局域网的发展过程可以用“更快、更便宜”来形容。无线 局域网技术已经相当成熟: 速率从 1Mbps 增长到了 54Mbps。但这还 仅仅是个开始:无线局域网的标准出现也就是四个年头，高速无线局 域网标准才刚刚度过其两周岁生日。随着标准的发展与无线网络产 品的成熟，局域网能够覆盖有线网络所无法顾及的领域, 它能够用 传统联网成本的一个零头来进行高速连接。 当然，无线局域网会在实用中发展，肯定不断还会有新的技术 出现，如 ATM 无线局域网。总之，无线局域网应用广、市场大,前景 不可估量。 湖南铁道职业技术学院 - 5 - 第第 3 3 章章第二章第二章 无线局域网标准无线局域网标准 802.11 协议、蓝牙标准和 HomeRF 工业标准是无线局域网所有 标准中最主要的竞争对手。它们各有优劣，各有自己擅长的应用领 域，有的适合于办公环境，有的适合于个人应用，有的则一直被家 庭用户所推崇。下面就介绍一下三种标准的具体情况： 1)1) 802.11802.11 协议协议 802.11 是 IEEE 最初制定的一个无线局域网标准，主要用于解 决办公室局域网和校园网中用户与用户终端的无线接入，主要限于 数据存取，速率最高只能达到 2Mbps。由于它在速率和传输距离上 都不能满足人们的需要，因此，IEEE（电气和电子工程师协会）随 后又相继推出了 802.11b 和 802.11a 两个新标准，2001 年 11 月， 第三个新的标准 802.11g 业已面世。 尽管目前 802.11a 和 802.11g 倍受业界关注，但从实际的应用上来讲，802.11b 已成为无线局域 网（WLAN）的主流标准，被多数厂商所采用，并且已经有成熟的无 线产品推向市场。这些产品包括：集成支持 802.11b 无线功能的 PC、支持网络接入的 802.11b 无线网络适配器以及相对应的网络桥 接器等。生产这些产品的厂商大致可以分为两类，一类是著名的网 络集成商，如：3Com、Cisco 等，他们的产品主要集中在适配器和 桥接器领域；另外，很多 PC 厂商借助网络终端的先天优势，提供全 面的无线局域网设备，IBM、HP、Toshiba 为代表厂商，其中，IBM 凭借其在笔记本电脑上的绝对优势和参与制定无线标准的领导地位， 提供最全面的无线解决方案，并已经在全球范围内大规模地推出了 相应的产品。 目前，802.11b 无线局域网技术已经在美国得到了广泛的应用， 它已经进入了写字间、饭店、咖啡厅和候机室等场所。没有集成无 线网卡的笔记本电脑用户只需插进一张 PCMCIA 卡或 USB 卡，便可通 湖南铁道职业技术学院 - 6 - 过无线局域网连到因特网。在国内，支持 802.11b 无线局域网协议 的产品不仅全面上市，而且像 IBM，还特别为用户和专业人士搭建 了“体验中心” ，让用户和媒体可以亲身体验无线局域网的便利和高 效。 2)2) 蓝牙标准蓝牙标准 蓝牙这个颇为奇怪的名字来源于十世纪丹麦国王哈洛德(Harold)的 外号。据说，这位丹麦国王靠出色的沟通和说服能力统一了当时的 丹麦和挪威。因为他非常爱吃蓝梅，牙齿经常被染蓝，所以得了蓝 牙这个外号。1998 年 5 月，爱立信、诺基亚、IBM、东芝和英特尔 公司五家著名 IT 厂商，在联合开展短程无线通信技术的标准化活动 时提出了蓝牙技术，其宗旨是提供一种短距离、低成本的无线传输 应用技术。1999 年下半年，著名的业界巨头微软、摩托罗拉、 3Com、朗讯与蓝牙特别小组 Bluetooth SIG 等 5 家公司共同发起成 立了蓝牙技术推广组织，从那时起，全球变开始掀起了蓝牙热潮。 蓝牙技术是一种用于替代便携或固定电子设备上使用的电缆或 连线的短距离无线连接技术。其设备使用全球通行的、无需申请许 可的 2.45GHz 频段，可实时进行数据和语音传输，其传输速率可达 到 10Mbps，在支持 3 个话音频道的同时还支持高达 723.2Kbps 的数 据传输速率。也就是说，在办公室、家庭和旅途中，无需在任何电 子设备间布设专用线缆和连接器，通过蓝牙遥控装置可以形成一点 到多点的连接，即在该装置周围组成一个“微网” ，网内任何蓝牙收 发器都可与该装置互通信号。而且，这种连接无需复杂的软件支持。 蓝牙收发器的一般有效通信范围为 10 米，强的可以达到 100 米左右。 由于蓝牙在无线传输距离上的限定，它和个人网络通讯用品有 着不解之缘。因此，生产蓝牙产品的厂除了网络集成厂商和传统 PC 厂商以外，还包括很多移动电话厂商。近一年，随着全球无线市场 湖南铁道职业技术学院 - 7 - 的不断扩大，蓝牙手机成为移动电话用户的新宠。实际上，依据目 前的无线技术水平，一台蓝牙笔记本加上一部蓝牙手机就可以实现 无线登录互联网。但是，在市场中能够同时支持 802.11b 和蓝牙的 笔记本电脑确实不多，只有少数厂商拥有这样的技术与解决方案， IBM ThinkPad XTRA 各系列笔记本电脑的大多数产品和 TOSHIBA 部 分笔记本电脑可以提供这样的支持。 3)3) HomeRFHomeRF 工业标准工业标准 HomeRF 是由 HomeRF 工作组开发的，适合家庭区域范围内，在 PC 和用户电子设备之间实现无线数字通信的开放性工业标准。作为 无线技术方案，它代替了需要铺设昂贵传输线的有线家庭网络，为 网络中的设备，如笔记本电脑和 Internet 应用提供了漫游功能。 在美国联邦通信委员会（FCC）正式批准 HomeRF 标准之前， HomeRF 工作组已为在家庭范围内实现语音和数据的无线通信制订出 一个规范，这就是共享无线访问协议（SWAP） 。 SWAP 规范定义了一个新的通用空中接口，此接口支持家庭范围 内语音、数据的无线通信。用户使用符合 SWAP 规范的电子产品可实 现如下功能：在 PC 的外设、无绳电话等设备之间建立一个无线网络， 以共享语音和数据；在家庭区域范围内的任何地方，可以利用便携 式微型显示设备浏览 Internet；在 PC 和其他设备之间共享同一个 ISP 连接；家庭中的多个 PC 可共享文件、调制解调器和打印机；前 端智能导入电话机可呼叫多个无绳电话听筒、传真机和语音信箱； 从无绳电话听筒可以再现导入的语音、传真和 E-mail 信息；将一条 简单的语音命令输入 PC 无绳电话听筒，便可以启动其他家庭电子系 统；可实现基于 PC 或 Internet 的“多玩家”游戏 SWAP 规范问世以后，除了扩展高性能、多波段无绳电话技术以 外，还极大地促进了低成本无线数据网络技术的发展。但是， HomeRF 占据了与 802.11b 和 Bluetooth 相同的 2.4G 频率段，并且 湖南铁道职业技术学院 - 8 - 在功能上过于局限家庭应用，再考虑到 802.11b 在办公领域已取得 的地位，恐怕在今后难以有较大的作为。调查显示，该标准在 2000 年的普及率高达 45%，但到了 2001 年已降至 30%，且逐渐丧失市场 优势。特别是很多 PC 厂商并没有在自己的 PC 产品中对该项标准加 以支持，也造成了其扩展上的障碍。看来，HomeRF 这项工业标准注 定不会冲出“Home” 。 4)4) HiperLAN2HiperLAN2 标准标准 无线和移动通信的快速发展、多媒体应用的出现以及 Internet 接入的需要都刺激着无线宽带接入网络的进一步开发。第二代移动 无线系统的改进以及正在大力开发的第三代无线通信网的目的就在 于使网络能够提供无线信道上最高可达 2Mbps 的瞬时用户比特率， 从而大大提高分组数据和移动多媒体应用。同时对于局域网采用一 些新的无线技术甚至可获得更高的数据率。其中新一代 WLAN 技术 HiperLAN/2 标准就是一例。 HiperLAN/2 是目前最为完善的 WLAN 协议。它的特点是：高速 传输、面向连接、支持 QoS、自动频率配置、支持小区切换、安全 保密、网络与应用无关。 HiperLan/2 标准是对目前无线接入系统的补充，与其它蜂窝系 统比较，它的户外移动性虽然受到限制，但适用面广，可在典型的 应用环境如办公室、家庭、展览厅、机场、火车站等热点地区，向 终端用户提供高速数据率和高性能。 无线局域网设计 - 9 - 第第 4 4 章章第三章详细解读无线局域网（第三章详细解读无线局域网（WLANWLAN）技术）技术 一个无线局域网可当作有线局域网的扩展来使用，也可以独立 作为有线局域网的替代设施，因此无线局域网提供了很强的组网灵 活性。 无线局域网(WLAN)技术的成长始于 20 世纪 80 年代中期，它是 由美国联邦通信委员会(FCC)为工业、科研和医学(ISM)频段的公共 应用提供授权而产生的。这项政策使各大公司和终端用户不需要获 得 FCC 许可证，就可以应用无线产品，从而促进了 WLAN 技术的发展 和应用。 与有线局域网通过铜线或光纤等导体传输不同的是，无线局域 网使用电磁频谱来传递信息。同无线广播和电视类似，无线局域网 使用频道(Airwave)发送信息。传输可以通过使用无线微波或红外线 实现，但要求所使用的有效频率且发送功率电平标准，在政府机构 允许的范围之内。 WLANWLAN 技术的优势技术的优势 WLAN 是指以无线信道作传输媒介的计算机局域网络，是计算机 网络与无线通信技术相结合的产物，它以无线多址信道作为传输媒 介，提供传统有线局域网的功能，能够使用户真正实现随时、随地、 随意的宽带网络接入。 WLAN 技术使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，与有线网络相比，WLANWLAN 具有以下优点：具有以下优点： 安装便捷：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。它的安装时间只是安装有线网络时 间的零头。 湖南铁道职业技术学院 - 10 - 覆盖范围广：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。 经济节约：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。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。 易于扩展：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，并且能够提供像“漫游”(Roaming)等有线 网络无法提供的特性。 传输速率高：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(OFDM)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。 由于 WLAN 具有多方面的优点，其发展十分迅速。在最近几年里， WLAN 已经在医院、商店、工厂和学校等不适合网络布线的场合得到 了广泛的应用。 WLANWLAN 的拓扑结构的拓扑结构 WLAN 有两种主要的拓扑结构，即自组织网络(也就是对等网络， 即人们常称的 Ad-Hoc 网络)和基础结构网络 (InfrastructureNetwork)。 湖南铁道职业技术学院 - 11 - 自组织型 WLAN 是一种对等模型的网络，它的建立是为了满足暂 时需求的服务。自组织网络是由一组有无线接口卡的无线终端，特 别是移动电脑组成。这些无线终端以相同的工作组名、扩展服务集 标识号(ESSID)和密码等对等的方式相互直连，在 WLAN 的覆盖范围 之内，进行点对点，或点对多点之间的通信。 组建自组织网络不需要增添任何网络基础设施，仅需要移动节 点及配置一种普通的协议。在这种拓扑结构中，不需要有中央控制 器的协调。因此，自组织网络使用非集中式的 MAC 协议，例如 CSMA/CA。但由于该协议所有节点具有相同的功能性，因此实施复杂 并且造价昂贵。 自组织 WLAN 另一个重要方面，在于它不能采用全连接的拓扑结 构。原因是对于两个移动节点而言，某一个节点可能会暂时处于另 一个节点传输范围以外，它接收不到另一个节点的传输信号，因此 无法在这两个节点之间直接建立通信。 基础结构型 WLAN 利用了高速的有线或无线骨干传输网络。在这 种拓扑结构中，移动节点在基站(BS)的协调下接入到无线信道。 基站的另一个作用是将移动节点与现有的有线网络连接起来。 当基站执行这项任务时，它被称为接入点(AP)。基础结构网络虽然 也会使用非集中式 MAC 协议，如基于竞争的 802.11 协议可以用于基 础结构的拓扑结构中，但大多数基础结构网络都使用集中式 MAC 协 议，如轮询机制。由于大多数的协议过程都由接入点执行，移动节 点只需要执行一小部分的功能，所以其复杂性大大降低。 在基础结构网路中，存在许多基站及基站覆盖范围下的移动节 点形成的蜂窝小区。基站在小区内可以实现全网覆盖。在目前的实 际应用中，大部分无线 WLAN 都是基于基础结构网络。 一个用户从一个地点移动到另一个地点，应该被认定为离开一 个接入点，进入另一个接入点，这种情形称为“漫游” 。漫游功能要 湖南铁道职业技术学院 - 12 - 求小区之间必须有合理的重叠，以便用户不会中断正在通信的链路 连接。接入点之间也需要相互协调，以便用户透明地从一个小区漫 游到另一个小区。发生漫游时，必须执行切换操作。切换既可以通 过交换局，以集中的方式来控制，也可以通过移动节点，监测节点 的信号强度来实现控制，也就是非集中式切换。 在基础结构型网络中，小区大小一般都比较小。小区半径的减 小，意味着移动节点传输范围的缩短，这样可以减少功率损耗。并 且，小的蜂窝小区可以采用频率复用技术，从而提高系统频谱利用 率。目前，提高频谱利用率的常用策略有：固定信道分配 (FCA)、 动态信道分配(DCA)和功率控制(PC)等。 在使用 FCA 策略时，每个小区分配有固定的资源，但与移动节 点数量无关。这种策略的问题在于，它没有充分考虑移动用户的分 布。在人口稀少的地区，同样分配相同数量的带宽资源给小区，但 小区可能仅包含几个或者是根本不包含任何移动节点，使资源被浪 费。因此，在这种情况下，频谱的利用率并不是最优的。 在移动节点采用 DCA、PC 技术，或者是集成 DCA 和 PC 的技术， 可以提高整个蜂窝系统的容量，减少信道干扰，并减少发射功率。 DCA 技术将所有可用的信道放置在一个公共信道池中，并根据 小区当前的负载，将这些信道动态地分配给小区。移动节点向基站 报告其干扰水平，基站以最小干扰方式实现信道复用。 PC 方案通过减小发送功率的方法，来减少系统中干扰，并减少 移动节点的电池能量消耗。当某一个小区内受到的干扰增加时，PC 方案通过增加发送节点的功率，来提高接收信号的信噪比(SIR)。当 节点受到的干扰减小时，发送节点通过降低发送功率来节约能量。 除以上两种应用比较广泛的拓扑结构之外，还有另外一种正处 于理论研究阶段的拓扑结构，即完全分布式网络拓扑结构。这种结 构要求，相关节点在数据传输过程中完成一定的功能，类似于分组 湖南铁道职业技术学院 - 13 - 无线网的概念。对每一节点而言，它可能只知道网络的部分拓扑结 构(也可通过安装专门软件获取全部拓扑知识)，但它可与邻近节点 按某种方式共享对拓扑结构的认识，来完成分布路由算法，即路由 网络上的每一节点要互相协助，以便将数据传送至目的节点。 湖南铁道职业技术学院 - 14 - 第第 5 5 章章第四章第四章 工程项目背景及概况工程项目背景及概况 某学校有三个校区和一个校办工厂，三个校区和校办工厂均 位于某市郊它们的分布情况大致如图所示： 目前三个校区和工厂都建有相应的计算机网络，而且应用比较 好，但各校区之间以及校区与工厂之间没有连局域网，相互之间的 信息交流以及上报材料都是通过电子邮件方式或通过人工磁盘来传 递，自动化程度较低，并且易受磁盘质量、信息大小、病毒的影响， 从很大程度上影响了校区之间的资源共享以及办公的质量，浪费了 大量的人力、物力和财力。综上所述，该学校的计算机网络还有待 于提高。 5.15.1项目功能需求分析项目功能需求分析 根据现场的调查了解，主校区位于中间位置，其他校区及工厂 大致处于主校区四周，分校区及工厂到主校区的距离大约是 4 到 5km 之间，其中 A 校区与 B 校区及工厂可以直接相互目视，没有视 湖南铁道职业技术学院 - 15 - 线阻隔，但是 A 校区与主校区之间有山阻隔，并且距离总部较远。 为了信息的交流与共享，要求主校区与分校区、工厂之间进行 网络互连，并且能够有较高的连接带宽，较少的资金投入。 各校区及工厂间的无线网络设计与实施还须依照下列原则进行设计各校区及工厂间的无线网络设计与实施还须依照下列原则进行设计。 前瞻性。网络的设计要有一定的前瞻性，采用先进的设备和技 术手段，保证在一段时间内不会随着技术的发展而变更网络的核心 架构和关键技术，并能满足以后新技术扩展的需求。 实用性。网络的设计应考虑项目的实际情况和用户的实际需求， 以免技术过于超前而造成投资的浪费。 可靠性。网络结构的设计是否合理、网络设备的选型是否妥当、 工程施工的质量否规范等都会影响到网络运行的可靠性，因此保证 网络的可靠性是网络设计的重要原则。另外，要求重要的设备要有 一定冗余备份。 开放性。在设计过程中，一定要考虑所运用的技术标准和通信 协议是否符合国际规范或工业标准，以确保新设计的网络系统有良 好的兼容性和扩展性。无线局域网技术目前所遵循的就是 IEEE802.11T 系列国际标准。 避免干扰。无线局域网使用 2.4GHz 和 5GHz 频段均为开放频段， 无须注册即可使用，无线信号易受到外界环境和其他信号的干扰， 因此要考虑微波炉、其他大楼的无线系统 2.4GHz 的无绳电话等设备 可能造成的干扰。 安全性。无线网络支持多种安全特性，采用集中认证方式，对 每个数据包进行加密。通过对射频的实时监测，发现并定位恶意的 无线访问接入点（AP）。对恶意 AP 的扫描配合采用安全无线认证协 议，以解决 AP 和无线认证协议间的相互信任问题。 室外建网影响因素。室外建网影响因素。 在遵循无线局域网设计原则的基础，设立室外 WLAN 还需要考虑 湖南铁道职业技术学院 - 16 - 以下因素： 视距传输。需要连接的建筑物必须要能视距可达，因此，像高 大的树木和建筑物等障碍物都会直接影响无线电波的传输。 距离问题。在降低速率的情况下，可以增加建筑物之间的传输 距离，进行远距离传输。目前，无线传输的距离在无障碍的情况下 最长可以达到 80km，但是在应用中，实际距离可能拊远小于 80km， 因此在多山地区，或者有障碍物的时候，距离不宜过长。实在需要 的话，可以在中间设立中继中转站，绕过障碍。 WLAN 近距离传输时，为了获得最大的传输速率，可以将无线网 桥连接到支持冗余通道貌岸然的路由器上，这样就可将 3 个无线网 桥集成在一起，并且天线高度基本没有影响。 天线问题。由于 WLAN 连网设备大都要求“视距”传输，因此天 线高度的设定很重要。如果天线的高度不够，靠增加功率放大或增 大天线增益的方法得到的效果将非常有限。 第第 6 6 章章第五章第五章 无线网络的设备选型无线网络的设备选型 从广义上来看，无线 移动通信可分为无线个人 网络（Wireless PAN）、 无线局域网络（Wireless LAN）和无线广域网络 （Wireless WAN）三类。 其中 Wireless PAN 一般是指一个 Ad Hoc 网络，它主要是在 10 米范 围，目前比较流行的技术是蓝牙技术（Bluetooth），IEEE 将其定 义为 IEEE 802.16.1；Wireless LAN 主要是在 100 米范围，目前比 较流行的技术是 IEEE 802.11；Wireless WAN 采用 GPRS、EDGE 和 无线局域网设计 17 CDMA。本文所说的无线网络，主要是指 Wireless LAN，也就是 IEEE 802.11。 1.1. 协议的选择协议的选择 目前，大部分的无线局域网采用 IEEE 802.11 系列标准。IEEE 802.11 标准于 1997 年通过，目前的标准文本为 IEEE802.11- 1999。IEEE 802.11 有三个很重要的扩展，分别是 IEEE 802.11b、IEEE 802.11a 和 IEEE 802.11g，IEEE 802.11b 和 IEEE 802.11a 于 1999 年 7 月通过，而 IEEE 802.11g 于 2003 年 6 月正式 通过。 从目前的终端设备来看，绝大部分都支持 IEEE 802.11b。因此 如何能够更好的适应当前已有 IEEE 802.11b 的用户，是无线网络设 备选型的一个很重要的问题。 我们可以发现，IEEE 802.11g 在低速率传输时采用与 IEEE 802.11b 相同的 CCK 编码，它向下完全兼容 IEEE 802.11b。因此， 从理论上看，任何一个支持 IEEE 802.11b 的终端设备，也可以直接 连接到 IEEE 802.11g 无线网络中。 但是，从另一方面我们也可以发现，这样的向下兼容也付出了 很大的代价。在一个纯粹 IEEE 802.11g 的网络环境中，我们可以得 到最高 24.7 Mbps 的吞吐率；但是一旦在网络环境中有任何一个只 支持 IEEE 802.11b 终端设备时，整个网络的吞吐率会急剧下降到 14.7Mbps，甚至是 11.8Mbps，网络吞吐率要比标准中规定的 54Mbps 理想带宽有很大的差距。 同时，我们也发现，即使在一个纯粹的 IEEE 802.11g 的网络中， 我们也只能得到最高 24.7 Mbps 的吞吐率，这与 54Mbps 理想带宽有 很大的差距。当然，一些设备的厂商也在着力解决这一问题，目前 看到的一个很重要的方案就是 Broadcom 提出的 54g，54g 在保证与 IEEE 802.11g 完全兼容的情况下，将网络吞吐率提升到 54Mbps，同 无线局域网设计 18 时保证在各种安全机制下（WPA 和 WPA2）也能达到 54Mbps，实现了 IEEE 802.11g 设计之初提出的 54Mbps 理想带宽值。目前 Broadcom 公司已经有相应的芯片支持，但是这样的解决方案是否能够最终成 为现实网络普遍支持的标准，仍然需要一定时间的考察。 在无线网络的设计时，我们一定要分析具体的应用环境，从而 选择一个合适的协议。在一个带宽要求不高、用户数量不大的环境 中，我们可以仅提供对 IEEE 802.11b 的支持；在需要实现高速无线 网络连接的地方，同时需要考虑向下兼容时，我们可以选择 IEEE 802.11g，这样我们可以同时支持 IEEE 802.11b 和 IEEE 802.11g 的 用户；而当有大量的用户需要在同一网络环境中使用，又希望实现 高速的无线网络连接时，我们可以同时提供 IEEE 802.11a 和 IEEE 802.11g，这样可以同时支持 IEEE 802.11a、IEEE 802.11b 和 IEEE 802.11g 用户，最大限度的提供网络的连接带宽。 2.2. 网络的规模网络的规模 目前的 AP 设备根据提供无线网络服务的规模不同，大致可分为 三类：SOHO 级、工作组级和企业级。不同类型的 AP，提供的功能也 大不相同。 如果只是在一个很小地理范围内，希望实现对很少量用户提供 无线网络连接服务，只要提供基本的无线网络接入和简单的身份认 证，就已经能够满足所有的需要了。典型的例子就是家庭的网络接 入，现在不少的住宅小区都为用户提供了网络的接入服务，一般来 说这样的网络接入都是通过以太网以有线网络的方式提供，如果用 户自己购买一个 SOHO 级 AP，完全可以满足全家人对随时随意上网 的需要。而这样的 AP 目前市场上很多，大部分都是 500 元人民币左 右。 但是，对于校园网或者企业网来说，我们可能更关心的是网络 服务的质量。为了保证服务的质量，我们需要对网络有一个整体的 无线局域网设计 19 设计，网络的管理者需要考虑如何建立和维护一个可扩展的网络， 建立用户管理系统，提供适当的网络安全，提供有效的网络管理和 维护机制。这些问题无论是对有线网络还是无线网络，都是很关键 的考虑因素。 由于设计思路的不同，SOHO 级 AP 支持的用户数量相对来说是 比较少的，而设备的稳定性和实际传输提供的吞吐率等参数，与企 业级 AP 相差很远。 SOHO 级 AP 只支持一些最基本的管理功能，大部分的 AP 都会支 持通过 Web 方式查询和配置一些简单的参数，对于网管系统的支持 极为有限。显然，SOHO 级的设备不能满足我们对大型网络的要求， 特别是在网络管理方面。试想如果在一个校园网中有 200 台 AP 提供 无线网络接入服务，而这些 AP 全部采用了不支持 SNMP 的 SOHO 级设 备，我们如何能够有效地监控设备的运转情况？ 因此，在大型的网络环境中，为了保证今后网络的可管理性， 我们有必要采用企业级的无线网络设备。 3.3. 天线系统的选择天线系统的选择 天线系统是无线网络中的一个很重要的组成部分。目前在无线 局域网的实施中，大量采用了全向天线，对无线信号通过天线增加 适当的增益，可以使无线信号的覆盖效果更好。合理地通过选择不 同的天线对需要提供无线信号的区域，提供室内或者室外的覆盖， 也是无线网络设计和实施中一个很重要的部分。 在无线通信中，信噪比是一个很重要的指标。我们在选择天线 和增益时，不能一味地强调通过增加增益或者通过放大器来扩大覆 盖范围，单纯通过放大器扩大覆盖范围，不仅是放大了信号本身， 也在很大程度上放大了干扰噪音，对于信噪比来说，可能提高的效 果并不很明显。 天馈系统在移动通信领域是一个重要的组成部分，随着无线局 无线局域网设计 20 域网的不断发展，一些原来用于移动通信领域的概念逐渐移植到了 无线局域网中，目前已经有不少无线局域网络系统开始用到的天馈 系统。通过天馈系统可以将 AP 集中式管理，我们可以把 AP 和有线 网络的交换机放在统一的网络设备间内，而只将天线馈线引出配线 间，并将天线安装在合适的位置上即可。天馈系统最大的优点是所 有在设备间外的系统全部是无源系统，这样省却了很多因为 AP 供电 而带来的麻烦，更有效地管理 AP。 当然，天馈系统也有自己的问题。天馈系统延伸了网络的覆盖 范围，随之而来的就是潜在用户数量的增加。目前无线网络只能提 供共享式带宽，用户数量的增加，直接的效果就是用户可使用的平 均带宽的减少和冲突的增加，这些都不利于无线网络的扩展性和稳 定性。解决的方法之一就是在一套天馈系统上复用多通道，这样在 IEEE 802.11b 的环境下，最多可以同时提供 1/6/11 三个通道，提 供 311Mbps 的网络连接。 目前天馈系统的价格还比较昂贵，在能够提供相同带宽的条件 下，使用分布式 AP 系统要比天馈系统的方案要节省一些；当然，天 馈系统之后的维护和管理相对来说要比分布式 AP 系统要更容易，更 便捷。因此，根据不同的需求，采用不同的天线解决办法，这也是 无线网络设计的一个很关键的组成部分。 4.4. 与现有系统的连接与现有系统的连接 与现有系统的连接主要包括两个方面：如何与有线网络进行连 接，如何与已有的用户管理系统进行连接。 无线网络与有线网络的连接可以采用两种方式：直接通过 AP 的 以太网口与有线网络的交换机进行连接，或者 AP 之间采用无线进行 桥接。在实际的无线网络规划设计中，我们应该尽量采用第一种方 式进行连接。 无线局域网设计 21 大部分无线局域网络的实施都会在很大的程度上依赖于已有的 有线局域网络的规模和布局。在一些新建的楼群中，布线系统遍及 所有角落，实现无线局域网络和有线局域网络的连接就很简单，相 反，在一些尚未进行布线系统改造的楼群，这样的布线工作会占据 了大部分的施工时间。因此，新楼的布线系统设计和老楼布线系统 的改造中，需要在设计中添加对未来无线局域网络的布局和实施的 考虑。 无线网络和有线网络对于最终用户而言，应该只是提供网络连 接的不同方式而已。为了保证用户的使用方便，无线网络的用户管 理和安全策略的实施，一定要和校园内已有的用户管理系统紧密联 系在一起，需要采用与有线网络统一的认证体系，而不能另起炉灶， 采用不同的管理认证方式。相关的无线网络接入的用户认证，必须 符合已有的校园网用户管理系统的相关标准。目前越来越多的用户 管理系统基于 LDAP 进行认证，因此在设备选型时，应该尽量选择支 持 Radius 和 LD