XX中学无线局域网设计

重庆市 XX 中学无线局域网设计 设计类型 课程设计 专业 计算机网络技术 指导老师 XX 学号 XXXXXXX 设计者 XX 年 月 日 重庆市 XX 中学无线局域网设计 摘要 XX 中学的无线局域网的建设 将在 XX 中学有线网的基础上使 用无线 AP 来重新建设无线局域网 从而使无线网络覆盖整个校园 我们首先介绍的是无线局域网的定义 无线局域网的优点 无线局 域网的技术标准 无线局域网的结构和无线设备的介绍 其次对 XX 中学无线局域网的整体构建形成了一个框架 然后在对 XX 中学进行 无线局域网设计 主要有背景介绍 需求分析 和逻辑设计等几个 方面 关键字 无线局域网 无线 AP 逻辑设计 重庆市 XX 中学无线局域网设计 目录 一 引言 4 二 无线局域网的基础知识 6 2 1 无线局域网的定义 6 2 2 无线局域网的优点 6 2 3 无线局域网的技术标准 6 2 3 1 1 IEEE802 11 7 2 3 1 2 IEEE802 11b 7 2 3 1 3 IEEE802 11a 8 2 3 1 4 IEEE802 11g 8 2 3 1 5 IEEE802 11g 8 2 3 1 6 IEEE802 11n 9 2 3 2 HIPERLAN 9 2 3 3 HOMERF 9 2 3 4 IRDA 10 2 3 5 蓝牙 11 2 3 6 ZIGBEE 11 2 4 无线局域网的结构 12 2 4 1 自组织网络 12 2 4 2 基础结构网络 13 2 5 无线局域网的设备 14 2 5 1 无线网卡 14 2 5 2 无线 AP 14 2 5 3 无线网桥 15 2 5 4 无线路由器 16 三 XX 中学无线局域网设计 17 3 1 背景介绍 17 3 2 需求分析 17 3 2 1 业务需求 17 3 2 2 用户需求 18 3 2 3 网络需求 19 3 3 逻辑设计 19 3 3 1 覆盖设计 19 3 3 2 规划设计 21 3 3 3 容量设计 23 3 3 3 1 单AP接入能力 23 3 3 3 2 信道干扰 23 3 3 3 2 1 其它设备的干扰 23 3 3 3 2 2 同道干扰 24 3 3 3 2 3 邻道干扰 24 3 3 3 2 4 干扰规避及容量提升 24 重庆市 XX 中学无线局域网设计 3 3 3 2 5 降低AP发射功率 24 3 3 3 2 6 扇区天线 智能天线 25 3 3 4 安全设计 25 3 3 4 1 安全分析 25 3 3 4 2 安全设计 26 3 3 4 3 安全管理 27 3 3 4 4 防盗防入侵 27 3 3 6 VLAN 的划分 28 3 3 7 设备的选型 29 3 3 8 网络的实施 30 四 总结 31 五 参数文献 32 重庆市 XX 中学无线局域网设计 一 引言 XX 中学无线局域网设计 就是通过无线网络覆盖技术 在校园 中建立的无缝无线通讯网络 使校园的每个角落都处在网络中 形 成真正意义上的校园无线网 目前传统的为校园提供的数据接入一般采用的是有线这种方式 随着 WLAN 技术的发展 目前这种无线传输数据的技术已逐渐被人们 说用 无线网络完全可作为一种替代传统接入方式的新的接入方法 对于一些旧的校园有线网络很难进入 一些弱势运营商在校园有线 数据接入方面与其他运营商相比也存在资源缺乏 WLAN 不失为一种 方便快捷切实可行 我们将针对重庆市 XX 中学的无线网络中办公 区 教学楼区 校园区等各个区域结构 需求的不同 考虑重庆市 XX 中学为省级校园 无线网络内上网人数多 根据建筑结构具体情 况 我们将选用 NETGEAR 美国网件公司 的校园无线网络解决方 案 NETGEAR 技术在行业内出于领先水平 NETGEAR 无线产品发展至 今 其性能已经达到 54Mbps 甚至更高 安全性大幅提升 它的最佳 安全性 卓越的稳定性 出色的覆盖效果和低价位产品非常适合于 学校 更是适应校园无线网中楼层与楼层 楼层内与楼道等整体无线 覆盖需求 以及将校园分散区域实现无线远程主干连接的特别需要 本方案力求从整体解决重庆市校园无线接入的角度进行设计 在系统需求分析上 考虑到该校园网络的使用大多为学生 因此无 线网络作为一种校园内部有线网络的补充 满足一般的移动需求即 重庆市 XX 中学无线局域网设计 可 在系统的设计原则和系统建设的目标上 主要是保持无线网络 的可靠性和稳定性为主 在可靠和稳定的基础上向校园内的用户提 供无线上网的各种需求 重庆市 XX 中学无线局域网设计 二 无线局域网的基础知识二 无线局域网的基础知识 2 12 1 无线局域网的定义 无线局域网的定义 无线局域网 Wireless Local Area Network WLAN 技术可以使 用户在本地创建无线连接 它是一种覆盖一座或几座大楼 一个校 园或者一个厂区等地理区域的小范围的计算机网络 例如 在公司 或是在校园大楼里 或是在网吧 咖啡馆 机场等公共场所 用于 临时办公或其他不便于敷设线缆的场所 或者用于增强现有的有线 局域网 2 22 2 无线局域网的优点 无线局域网的优点 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具有灵活性和移动性 无线局 域网还具有简单的点对点技术 基础架构网络提供分布式的数据连 接和漫游 与有线局域网相当的功能 但没有线缆的限制 有效局 域网的有效延伸等 是一种便携式局域网 2 32 3 无线局域网的技术标准 无线局域网的技术标准 无线局域网的技术标准主要有 IEEE802 11 系列 欧洲的 HiperLAN 系列 HomeRF lrDA 蓝牙 和 Zigbee 等 2 3 1 12 3 1 1 IEEE802 11IEEE802 11 IEEE802 11 标准问世于 1997 年 6 月 工作频段为 2 4GHz 数据 重庆市 XX 中学无线局域网设计 传输速率最高为 2Mb s 主要用于解决办公室局域网和校园网中设 备的无线接入 IEEE802 11 标准规范了无线局域网的媒体访问控制 层 MAC 和物理层 PHY 并在 MAC 层和物理层之间增加了智能 IEEE802 11 保持了与三种最流行的无线电传输方式 直接序列扩频 跳频扩频和红外线 的兼容性 IEEE802 11 定义了两种类型的设备 一种称为无线终端 通常 由一台 PC 加上一块无线网卡构成 另一种是无线 AP 无线 AP 不仅 可以作为一个无线交换机连接网络范围类的多无线终端 还可以提 供无线和有线之间的桥接 IEEE802 11 定义了两种工作模式 Infrastructure 基础结构 模 式和 Ad Hoe 自组织 模式 在 Infrastructure 模式中 无线局 域网至少有一个和有线网连接的无线接入点 以及一系列的无线终 端 这种配置成一个 BSS 两个或多个 BSS 可构成一个 ESS Ad Hoc 模式也称为点对点 Peer to Peer 模式或 IBSS 模式 它是一种教 简单的系统构成方式 以这种方式连接的设备之间可直接通信 2 3 1 22 3 1 2 IEEE802 11bIEEE802 11b IEEE802 11b 工作于 2 4GHz ISM 工业 科技 医疗 频带 采 用直接系列扩频和补码键控 能够支持 5 5Mbps 和 11Mbps 两种速率 可以与速率为 1Mbps 和 2Mbps 的 802 11 DSSS 直接序列扩频 系统 交互操作 但不能与 1Mbps 和 2Mbps 的 802 11 FHSS 跳频扩频 系统交互操作 重庆市 XX 中学无线局域网设计 2 3 1 32 3 1 3 IEEE802 11aIEEE802 11a 802 11a 工作于 5GHz 频带 在美国为 U NII 频段 5 15 5 25GHz 5 25 5 35GHz 5 725 5 825GHz 它采用 OFDM 正交频 分复用 技术 802 11a 支持的数据速率最高可达 54Mbps 2 3 1 42 3 1 4 IEEE802 11gIEEE802 11g 802 11g 与已经得到广泛使用的 802 11b 是兼容的 这是 802 11g 相比于 802 11a 的优势所在 802 11g 是对 802 11b 的一 种高速物理层扩展 同 802 11b 一样 802 11g 工作于 2 4GHz ISM 频带 但采用了 OFDM 技术 可以实现最高 54Mbps 的数据速率 与 802 11a 相当 并且较好地解决了 WLAN 与蓝牙的干扰问题 由于 802 11g 标准尚未完成 而符合 802 11a 标准的产品已经出现 相 信 802 11a 将会得到较快发展 在一定程度上占据先机 2 3 1 52 3 1 5 IEEE802 11g IEEE802 11g IEEE802 11g 是指一些兼容 IEEE802 11g 标准的增强型无线技 术 主要有 Atheros 的 Super G 技术 Broadeom 的 Afterburner 技 术 Conexant 的 Nitro XM 技术 ZuXEL 的 G SuperSpeed 技术等等 其中以 Super G 和 Afterburner 技术最具代表性 2 3 1 62 3 1 6 IEEE802 11nIEEE802 11n IEEE 802 11n 是 2004 年 1 月时 IEEE 宣布组成一个新的单 位来发展的新的 802 11 标准 在市面上零售的相关产品版本为草 重庆市 XX 中学无线局域网设计 拟版本 2 0 传输速度理论值为 300Mbit s 因此需要在物理层 产生更高速度的传输率 此项新标准应该要比802 11b 快上 50 倍 而比 802 11g 快上 10 倍左右 802 11n 也将会比目前的无线 网络传送到更远的距离 2 3 22 3 2 HiperLANHiperLAN HiperLAN1 发布于 1996 年 它工作于 5GHz 频带 采用的调制 方式为高斯滤波最小移频键控 GMSK HiperLAN1 提供的数据速率最 高可达 25Mbps 整体上 HiperLAN1 与 802 11b 是相当的 HiperLAN2 是 HiperLAN1 的第二代版本 于 2000 年底通过 ETSI 批准成为标准 它对应于 IEEE 的 802 11a 工作在 5GHz 频带 采 用 OFDM 技术 并且具备动态频率选择 DFS 发送功率控制 TPC 功 能 支持最高数据速率为 54Mbps 在 MAC 层 HiperLAN2 采用预留 TDMA 多址方式 动态 TDD 双工方式 并且能够在高吞吐率下支持 QoS 从而为视频流 话音等实时应用提供支持 2 3 32 3 3 HomeRFHomeRF HomeRF 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 它推出 HomeRF 的标准集成了语音和数据传送技术 工作频 段为 2 4GHz 数据传输速率达到 100Mbit s 在 WLAN 的安全性方面 主要考虑访问控制和加密技术 重庆市 XX 中学无线局域网设计 HomeRF 是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 当进行语音 通信时 则采用数字增强型无绳通信标准 但是 该标准与 802 11b 不兼容 并占据了与 802 11b 和 Bluetooth 相同的 2 4GHz 频率段 所以在应用范围上会有很大的局限性 更多的是 在家庭网络中使用 2 3 42 3 4 IrDAIrDA IrDA 是一种利用红外线进行点对点通信的技术 是由红外线 数据标准协会 InfraredDataAssociation 制定的一种无线协 议 其硬件及相应软件技术都已比较成熟 在通信速度方面 目 前 IrDA 的最高速度标准为 4Mbps 通信距离在 1m 以内 同时在 点对点通信时要求接口对准角度不能超过30 度 红外信号要求 视距传输 方向性强 对邻近区域的类似系统也不会产生干扰 并且窃听困难 在应用上 IrDA 技术和蓝牙技术有惊人的相似之 处 笔记本电脑 手持设备 计算机外设等等也是IrDA 目前重 要的应用领域 尽管 IrDA 技术免去了线缆 使用起来仍然有许多 不便 实际应用中由于红外线具有很高的背景噪声 受日光 环 境照明等影响较大 一般要求的发射功率较高 同时 它不仅通 信距离短 而且还要求必须在视线上直接对准 中间不能有任何 阻挡 另外 IrDA 技术只限于在 2 个设备之间进行链接 不能同 时链接多个设备 IrDA 设备的核心部件 红外线 LED 是一 种不耐用的器件 频繁使用会令其使用寿命大大缩短 虽然与蓝 重庆市 XX 中学无线局域网设计 牙技术相比 IrDA 有许多局限 但据有关专家预测 由于目前采 用该技术的设备数量庞大 而且产品价格低廉 通信速度也比较 快 因此 IrDA 技术在即将过去的一年里发展平稳 并且在未来 的一段时间内还会长期存在 其发展趋势将类似于传统的串口与 现在流行的 USB 接口 同生共存 2 3 52 3 5 蓝牙 蓝牙 蓝牙 是一种支持设备短距离通信 一般 10m 内 的无线电技 术 能在包括移动电话 PDA 无线耳机 笔记本电脑 相关外设等 众多设备之间进行无线信息交换 利用 蓝牙 技术 能够有效地 简化移动通信终端设备之间的通信 也能够成功地简化设备与因特 网 Internet 之间的通信 从而数据传输变得更加迅速高效 为无线 通信拓宽道路 蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术 支持点对点及点对多点通信 工作在全球通用的 2 4GHz ISM 即工 业 科学 医学 频段 其数据速率为 1Mbps 采用时分双工传输 方案实现全双工传输 2 3 62 3 6 ZigbeeZigbee Zigbee 是 IEEE 802 15 4 协议的代名词 根据这个协议规定的 技术是一种短距离 低功耗的无线通信技术 这一名称来源于蜜蜂 的八字舞 由于蜜蜂 bee 是靠飞翔和 嗡嗡 zig 地抖动翅膀的 舞蹈 来与同伴传递花粉所在方位信息 也就是说蜜蜂依靠这样 的方式构成了群体中的通信网络 其特点是近距离 低复杂度 自 重庆市 XX 中学无线局域网设计 组织 低功耗 低数据速率 低成本 主要适合用于自动控制和远 程控制领域 可以嵌入各种设备 简而言之 ZigBee 就是一种便宜 的 低功耗的近距离无线组网通讯技术 2 42 4 无线局域网的结构 无线局域网的结构 2 4 12 4 1 自组织网络 自组织网络 自组织 Ad Hoc 网络 又称为无 AP 网络或对等网络 是最简 单的无线局域网拓扑结构 由一组有无线接口的计算机 无线客户 端 组成一个独立基本服务集 IBSS 这些无线客户端有相同的工 作组名 扩展服务集标识符 ESSID 和密码 网络中任意两个站点 之间均可直接通信 无线自组织网络拓扑结构图如图 3 重庆市 XX 中学无线局域网设计 图 3 无线自组织网络拓扑结构图 2 4 22 4 2 基础结构网络 基础结构网络 基础结构网络 Network 也称为有中心网络 由一个或多个无 线 AP 以及一系列无线客户端构成 在基础结构网络中 一个无线 AP 以及与其关联的无线客户端被称为一个 BSS Basic Service Set 基础服务集 两个或多个 BSS 可构成一个 ESS Extended Service Set 扩展服务集 无线基础结构网络拓扑结构图如图 4 图 4 无线基础结构网络拓扑结构图 重庆市 XX 中学无线局域网设计 2 52 5 无线局域网的设备 无线局域网的设备 2 5 12 5 1 无线网卡无线网卡 无线网卡又称为无线适配器 其作用类似与以太网中的网卡 在工作原理上 无线网卡主要由网络接口卡单元 扩频通信机和天 线三个功能模块组成 NIC 单元属于数据链路层 负责建立主机与 物理层之间的连接 扩频通信机与物理层建立对应关系 并通过天 线实现无线电信号的连接与收发 2 5 22 5 2 无线无线 APAP 无线接入点 Access Point AP 是无线局域网中负责数据接 收和转发的设备 功能相当于网络集线器和交换机 又称无线 AP 无线接入器 无线会话点或无线存取桥接器等 无线 AP 是一个桥接 的无线基站 一般放置于固定位置并可连接到有线局域网 无线 AP 在结构上包括发送器 接收器 天线和桥接器 外观上非常简单 通常有一个 RJ45 网口 用于连接有线网络 电源接口 配置口 USB 接口或通过 Web 界面配置 天线和几个状态指示灯 一个无 线 AP 理论上最多可以连接 255 台无线客户端 但是在实际中 若要 达到比较理想的性能 最好一台无线 AP 连接的无线客户端不要超过 30 台 2 5 32 5 3 无线网桥无线网桥 无线网桥顾名思义就是无线网络的桥接 它可在两个或多个网 重庆市 XX 中学无线局域网设计 络之间搭起通信的桥梁 无线网桥亦是无线 AP 的一种分支 无线 网桥除了具备上述有线网桥的基本特点之外 无线网桥工作在 2 4G 或 5 8G 的免申请无线执照的频段 因而比其它有线网络设备更方便 部署 其传输标准常采用 802 11b 或 802 11g 802 11a 标准 802 11b 标准的数据速率是 11Mbps 在保持足够 的数据传输带宽的前提下 802 11b 通常能够提供 4Mbps 到 6Mbps 的实际数据速率 而 802 11g 802 11a 标准的无线网桥都具备 54Mbps 的传输带宽 其实际数据速率可达 802 11b 的 5 倍左右 2 5 42 5 4 无线路由器无线路由器 无线路由器 Wireless Router 好比将单纯性无线 AP 和宽带 路由器合 二为一的扩展型产品 它不仅具备单纯性无线 AP 所有功 能如支持 DHCP 客户端 支持 VPN 防火墙 支持 WEP 加密等等 而 且还包括了网络地址转换 NAT 功能 可支持局域网用户的网络连 接共享 可实现家庭无线网络中的 Internet 连接共享 实现 ADSL 和小区宽带的无线共享接入 无线路由器可以与所有以太网接的 ADSL MODEM 或 CABLE MODEM 直接相连 也可以在使用时通过交换机 集线器 宽带路由器等局域 网方式再接入 其内置有简单的虚拟拨号软件 可以存储用户名和 密码拨号上网 可以实现为拨号接入 Internet 的 ADSL CM 等提供 自动拨号功能 而无需手动拨号或占用一台电脑做服务器使用 此 重庆市 XX 中学无线局域网设计 外 无线路由器一般还具备相对更完善的安全防护功能 重庆市 XX 中学无线局域网设计 三 三 XXXX 中学无线局域网设计中学无线局域网设计 3 13 1 背景介绍 背景介绍 XX 中学占地面积 110 余亩 主要建筑有教学楼 分为博学楼和 乐学楼 实验大楼楼 办公大楼 体育馆 学生公寓 男生公寓和 女生公寓 图书馆等 电化教育 班班通 无线局域网覆盖了整 个校园 3 23 2 需求分析 需求分析 3 2 13 2 1 业务 业务需求需求 XX 中学的无线局域网业务重点在于办公楼 实验楼 宿舍楼和 图书馆 通个无线连接的方式使校园中的几个区域的无线网络的每 一个终端的上网速度能达到 2M s 为了适应办公的自动化的需要 积极参与国家信息化进程 提高管理水平 展现全新的形象 提高 办公效率及内部人员的信息交流 XX 中学准备建立一个现代化宽带 校园无线局域网 实现校园信息的共享 协作和通讯 校园实现智 能型 信息化 快节奏 高效率的管理模式 无线网络的建设有利于 XX 中学建立起一个更方便的信息化通讯平台 针对校园内部越来越多的移动终端来讲 灵活的接入网络非常重要 通过无线网络利用国家信息网和互联网上的各种信息 实现校园资 源共享 能够为移动终端提供高效率的连接方式 因此 重庆市荣 昌县 XX 中学的无线网络建设是一个典型的面向未来网络化 信息化 重庆市 XX 中学无线局域网设计 更是具备多媒体综合应用需求的网络 此次网络建设是在 XX 中学原有的有线网络上 进行无线网络扩 充 在 XX 中学内部进行无线覆盖 让教师 学生和工作人员随时随 地 无拘束的连接到因特网 同时为了未来办公需要 本方案设计 的无线网络具备良好的扩充性 能与移动运营商实现无线信号的覆 盖 通过移动运营商在公共场合建设相应的无线局域网接入区 接 入区连接到 IP 核心网 继而提供接入服务 XX 中学原本具有完善 的网络结构 新的无线网络建设具有良好的兼容性 重庆市 XX 中学 内部不需要改变任何项目 只需用原有的网管系统就可以对无线网 络进行管理 3 2 23 2 2 用户 用户需求需求 校园网络是一个以应用为核心的综合性信息系统工程 应以高 效 安全 易用为原则 充分满足校园扩展的需要 确保高吞吐量 以及与有线网络无缝集成 XX 中学的用户以形管人员 教师 科研 人员和大量的学生等人为主体 要求实现校园内部无线网络的主体 工程 考虑无线覆盖需要 建立完善的无线网络 提供真正的信息 化平台 同时网络还要兼容校园原有网络管理中心 方便维护网络 的正常运转 兼容校园原有的办公系统 简化网络结构 而且在进 行布线时 不能对校园的装修和墙壁有任何损害 重庆市 XX 中学无线局域网设计 3 2 33 2 3 网络 网络需求需求 XX 中学无线网络建设在 110 余亩的校园中 学校在有线网络的 基础上再以无线网络覆盖全校 学校师生通个校园中的几个区域中 的无线连接的方式 使无线网络的在每一个终端的上网速度能达到 正常的浏览网页 观看教学视频等 其中网络的安全 网络的管理 和维护是建设无线局域网的重点 对于网络性能 根据用户要求 该网络要能安全实现网络的总体设计目标 同时易于使用 用户界 面统一 标准 表现力强 易于安装和维护 网络运行质量高 开 放性好 便于移植 扩展和推广 3 33 3 逻辑 逻辑设计设计 3 3 13 3 1 覆盖设计 覆盖设计 XX 中学校园覆盖区内安装有超过 20 个无线 AP 以每栋主要楼 3 个或两个以上无线 AP 无线局域网通常只能覆盖几十米到百来米 这样的距离 因此无线局域网比较适合于做小范围的覆盖 覆盖机 场 咖啡店 写字楼等所谓的 热点 地区 而并不适合进行跨城 市的连续的广域覆盖 而蜂窝移动通信网络可进行全球覆盖 从数 据速率来看 无线局域网可提供 11Mbps 54Mbps 的速率 这远高于 GPRS 所能提供的数据速率 也将高于 3G 移动网络支持的数据速率 从这一点来看 无线局域网具有高数据速率的优势 适合于对数据 速率要求高的应用 重庆市 XX 中学无线局域网设计 WLAN 目前主要是提供数据应用 如互联网接入 企业网接入等 与之功能相似的 存在有线网络 如有线局域网 和蜂窝数据网络 比较它们的差异 就可以分析 WLAN 的应用场合和发展前景 与有线 网络相比 WLAN 在接入带宽和网络可靠性上并没有什么优势 但 WLAN 的便携性 安装简易性使得 WLAN 非常适合于由于种种原因不 易安装有线网络的地方 如受保护的建筑物 机场等 或者经常需 要变动布线结构的地方 如展览馆等 同样 WLAN 支持的便携性使它 非常适于在宾馆 写字楼 机场等移动办公者密集的地区向携带笔 记本电路或 PDA 等便携设备的用户提供方便快速的数据业务 WLAN 与蜂窝数据网络相比 其接入带宽高得多 WLAN 适于面向 带宽要求高的移动商务办公者这类数据用户提供服务 而蜂窝数据 网络则只能向接入带宽要求很低的数据用户提供服务 具体的校 园物理图如图 3 重庆市 XX 中学无线局域网设计 图 3XX 中学各个大楼物理分布图 3 3 23 3 2 规划 规划设计设计 同样的无线覆盖区内安装有超过 12 款的 AP 会造成设备间性能 的下降 其主要是由于无线信号的串扰所引起 众所周知 在 2 4GHz 波段 WI FI 无线信号的 13 个信道中 只有 1 6 11 或 13 3 个信道被认为是不重叠的 通俗的说 也就是您在同样的无 线覆盖区内安装有三款无线路由器或 AP 将它们的信道分别设置为 1 6 11 它们之间是不会发生相互干扰的 但当该重叠覆盖区域 内的无线局域网超过 3 个 那在 2 4GHz 波段下 就必定有两个以上 的无线设备间会互相发生干扰 造成无线传输性能的急剧下降 重庆市 XX 中学无线局域网设计 在同样的无线覆盖区内的 2 3 个无线局域网中一定不能有采用 SuperG 108Mbps 网络的 WLAN 存在 这是因为 SuperG 技术采用了 双频捆绑技术 其会捆绑两个 Channel 信道 并将其锁定在 6 信 道 相当于占用了两个互不重叠的标准频道 因此可达到速度倍增 的效果 但也正是这样的原因 造成在无线覆盖区内 仅允许有一 个 SuperG 网络出现 如果还有其它同类 WLAN 网络设备的话 势必 将发生信道干扰 造成无线性能莫名其妙的下降 具体的校园网络 拓扑图如图 4 图 4XX 中学网络拓扑图 重庆市 XX 中学无线局域网设计 3 3 33 3 3 容量设计 容量设计 通过规避干扰提升网络容量 尤其是在小范围提供大容量的无 线局域网是 WLAN 设计的难点 针对干扰规避和容量提升 业内主要 有如下几种建议 充分利用天然隔断 如建筑物 墙体等 使用 802 11a 降低 AP 发射功率 使用扇区天线或智能天线 随着 WLAN 的普及 出现了一些用户密集的热点区域 这些区域是 WLAN 设计的 难点和重点 下面讨论 AP 接入能力 干扰对 WLAN 速率的影响几个 方面的问题 3 3 3 13 3 3 1 单 单 APAP 接入能力 接入能力 由于 WLAN 采用 CSMA CA 机制 如果接入用户过多 那么同一时 刻发生冲突的概率明显增大 也必定会延长每个用户等待的时间 而使得系统带宽闲置 如果用户超过一定的限度 会导致系统的瘫痪 工程设计上一般每 AP 接入用户数在 20 30 台左右应该比较合适 3 3 3 23 3 3 2 信道干扰 信道干扰 3 3 3 2 13 3 3 2 1 其它设备的干扰 其它设备的干扰 经过测试 使用 2 4GHz 频段的设备中 蓝牙等小功率设备对 WLAN 网络的影响很小 可以忽略 微波炉等大功率设备对 WLAN 网络 的影响较大 在网络设计时应注意远离此类设备 重庆市 XX 中学无线局域网设计 3 3 3 2 23 3 3 2 2 同道干扰 同道干扰 WLAN 采用的直接序列扩频技术的扩频码是标准的 不同的设备 使用相同的扩频码 因此相邻小区不能使用相同频率 否则将造成 同频干扰 在使用非干扰频段时 两 AP 总吞吐量可以接近 11Mbit s 在同频时总吞吐量不足 6Mbit s 此时 2 个 AP 与非干扰 情况下 1 个 AP 的吞吐量接近 所以 在有限范围内单纯采用增加 AP 的办法是无法提高网络容量的 3 3 3 2 33 3 3 2 3 邻道干扰 邻道干扰 两信道中心频率小于 25MHz 时 信道之间存在重叠区域 会有 部分干扰 使用邻频可以增加可用频点数 但会引入干扰 工程上 一般仍采用 1 6 11 三个完全不干扰的频段 对于使用邻频的能否 使系统总容量得以及提升 提升效果还有待进一步的试验来验证 3 3 3 2 43 3 3 2 4 干扰规避及容量提升 干扰规避及容量提升 通过规避干扰提升网络容量 尤其是在小范围提供大容量的无 线局域网是 WLAN 设计的难点 针对干扰规避和容量提升 业内主要 有如下几种建议 充分利用天然隔断 如建筑物 墙体等 使用 802 11a 降低 AP 发射功率 使用扇区天线或智能天线 3 3 3 2 53 3 3 2 5 降低 降低 APAP 发射功率发射功率 降低 AP 发射功率可以减少 AP 的覆盖范围 从而增大频率复用 度 降低 AP 发射功率 可以减少 AP 之间的相互干扰 但是 STA 的 重庆市 XX 中学无线局域网设计 发射功率一般为 30mW 部分 STA 设备的功率用户是无法控制的 所 以 AP 与 STA 之间 STA 与 STA 之间的干扰依然存在 所能带来的容 量提升也有限 3 3 3 2 63 3 3 2 6 扇区天线 智能天线 扇区天线 智能天线 此技术用于蜂窝网络 使容量得以提升 WLAN 使用扇区天线或 智能天线 可以减少 AP 之间以及 STA 与 AP 之间的干扰 在一定程 度上能够提升容量 但是 STA 均使用全向天线 功率不可调 STA 之间的干扰依然无法避免 另一方面 WLAN 覆盖半径一般不会大于 200m 在室内或是地形 地物复杂的情景下 折射 反射等因素使 得在如此小范围内精确控制天线方向图比较困难 使用扇区天线或 智能天线带来的容量提升就会大打折扣 所以 目前定向天线更多 地应用于信号回传和增大覆盖范围 3 3 43 3 4 安全设计 安全设计 3 3 4 13 3 4 1 安全分析 安全分析 在安全方面 我们在管理中心 设置有统一的 RADIUS 认证服务 器 用以对用户进行认证和计费 WNDAP330 作为 RADIUS 的客户端 可以将用户的认证和计费信息进行收集 并送至 RADIUS 认证服务器 同时 无线接入控制器采用的认证方式在认证过程中的用户密码均 采用动态 WEP 加密传输 在实验楼内部 为了防止外来人员对无线 网络的非法使用 将不广播 SSID 以隔离用户群 另外 考虑到外 重庆市 XX 中学无线局域网设计 来老师或学生的无线应用需求 本方案在办公大楼顶楼的多媒体会 议室独设了一个无线接入点 此无线接入点广播 SSID 外来办公人 员或学生 不需要设置 SSID 的密码即可上网 3 3 4 23 3 4 2 安全设计 安全设计 无线网络安全设计从几种方面进行考虑 隐藏 SSID 为无线 AP 设置一个复杂的密码 采用复杂的加密方式 隐藏 SSID 为网络 安全起到一定的作用 设置一个复杂的密码可以使网络不易受到侵 入 采用复杂的加密方式可以防止非法用户获取网络中传输的数据 进行分析从中找出有用的数据信息 现在最常用的是 WPA 加密方式 WPA 采用 802 11X 和 TKIP 来实现 WLAN 的访问控制 802 11X 是一种 基于端口访问的控制标准 TKIP 采用 RC4 加密算法 在以前的 WEP 基础上新增加了四个新算法 扩展 48 位初始化向量和 IV 顺序规则 每包构建机制 消息完整性代码 密钥重新获取和分发机制 扩展 48 位初始化向量 每一个数据包都具有独有的 48 位序列号这个序 列号在每次传送新数据包时递增 并被用作初始化向量和密钥的一 部分 将序列号加到密钥中 确保了每个数据包使用不同的密钥 消息完整性代码防止用户信息被篡改 对数据完整性起到一定的保 证 密钥重新获取和分发机制 TKIP 生成混合到每个包密钥中的基 本密钥 无线站每次与接入点建立联系时 就生成一个新基本密钥 这个基本密钥通过将特定的会话内容与用户接入点和无线站生成的 一些随机数以及接入点和无线站的 MAC 地址进行散列处理来产生 重庆市 XX 中学无线局域网设计 本次方案中采用 WPA TKIP 加密方式再加上强大的认证机制对无线网 络的安全提供第一道屏障 因为无线 AP 没有动态分配 IP 地址的功 能所以这里需要配置 DHCP 服务器为用户分配 IP 地址 这里采用 ROS 自带的 DHCP 功能为用户分配 IP 地址 通过 ROS 安装 DHCP 服务 器可以有效的和热点认证和防火墙功能有机的结合在一起使用 3 3 4 33 3 4 3 安全管理 安全管理 提供入侵检测功能 专用 AP 可以不断地扫描空域 以便 对要 求更高安全性的环境提供全天候保护 一旦无线网络中有非法接入 点接入 wa2220e ag wa1208e agp 将上报相应的告警给无线控制器 并通过软件显示 3 3 4 43 3 4 4 防盗防入侵 防盗防入侵 敏感配置信息不在本地保存 即使设备被入侵被盗也不会丢失 安全信息 实际运营中很多 AP 是旋转在公公共场所 如果密钥 SSID 等安全信息在本地保存的话 一旦失窃对全网安全性造成威胁 wa2220e ag wa1208e agp 由于其零配置安装 一旦掉电不会保存任 何信息 避免入侵 基于标准的 SNMP 协议实现对设备的管理 专门 的无线局域网管理软件可以实现对 WLAN 所有网元的管理 网管工作 站可以放在网上的任意位置 标准的 SNMP 即可实现对无线交换机的 管理 无线交换机可以实现更为强大的管理包括 AP 的自动拓扑发现 自动升级 批量配置 分级管理分级告警等 并可实现针对无线覆 盖空间内的射频扫描 非法接入点监听等安全功能 通过这项基于 身份的组网功能 经过改进的用户组认证接入控制 强制的漫游策 重庆市 XX 中学无线局域网设计 略以及对带宽使用的监视实现了无线局域网的增强的安全性 无疑 的用户移动性和自由性 从而可以进行安全连接和漫游 一次认证 多次接入 免去在不同 AP 下切换的再次认证 3 3 63 3 6 VLANVLAN 的划分的划分 VLAN 的好处主要有三个 1 端口的分隔 即便在同一个交换机上 处于不同 VLAN 的端口也 是不能通信的 这样一个物理的交换机可以当作多个逻辑的交换机 使用 2 网络的安全 不同 VLAN 不能直接通信 杜绝了广播信息的不安 全性 3 灵活的管理 更改用户所属的网络不必换端口和连线 只更改软 件配置就可以了 XX 中学无线局域网 VALN 划分具体如下表 VLAN 区域及 VLAN 名称 网段子网掩码 实验大楼VLAN10 SY192 168 10 0255 255 255 0 办公大楼VLAN20 BG192 168 20 0255 255 255 0 博学楼VLAN30 BX192 168 30 0255 255 255 0 功 能 名 称 部门 名称 重庆市 XX 中