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基于mesh技術(shù)的校園無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案(doc畢業(yè)設(shè)計(jì)論文)(完整版)

2025-06-08 22:33上一頁面

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【正文】 17第3章 校園無線網(wǎng)絡(luò)需求分析 19 校園無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求分析 19 校園無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)思路 21第4章 校園無線MESH網(wǎng)絡(luò)部署及管理 24 24 現(xiàn)有校園網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 24 校園無線MESH網(wǎng)絡(luò) 25 26 校園無線MESH網(wǎng)絡(luò)管理 32 32 校園無線MESH網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理 33 34 35第5章 模擬實(shí)驗(yàn) 37 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 37 實(shí)驗(yàn)工具 37 實(shí)驗(yàn)過程 37 實(shí)驗(yàn)總結(jié) 44總結(jié)與展望 45致謝 46參考文獻(xiàn) 47第1章 緒論當(dāng)今社會(huì)信息技術(shù)尤其是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展迅猛,相比于傳統(tǒng)的有線互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境,基于無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的應(yīng)用給予了教師和學(xué)生一種新的工作和學(xué)習(xí)方式。傳統(tǒng)校園網(wǎng)還存在著諸多“網(wǎng)絡(luò)盲點(diǎn)”,比如在圖書館自習(xí)室、演播廳、體育場(chǎng)等許多不宜網(wǎng)絡(luò)布線的場(chǎng)館設(shè)施如何聯(lián)網(wǎng)以及如何突破網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)限制等。[7]  與WMN相關(guān)的專利技術(shù)目前主要掌握在一些美國公司及研究機(jī)構(gòu)手中,例如Mesh Networks公司2002年6月獲得專利“為端到端和端到基礎(chǔ)設(shè)施的通信網(wǎng)絡(luò)提供無線業(yè)務(wù)消息存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的系統(tǒng)和方法”。本文依據(jù)當(dāng)今無線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀以及西南科技大學(xué)的實(shí)際情況,在重點(diǎn)研究無線MESH技術(shù)的前提下,提出一種綜合現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線MESH網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和有線骨干網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的校園無線MESH網(wǎng)絡(luò),提出規(guī)劃方案以及管理方案。80211b規(guī)定的是動(dòng)態(tài)速率,允許數(shù)據(jù)速率根據(jù)噪音狀況進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。802.1lg技術(shù)現(xiàn)在還沒有芯片廠家提供,提供成熟的大規(guī)??缮逃卯a(chǎn)品還需一段時(shí)間,但有可能會(huì)對(duì)雙頻無線局域網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生影響。4)移動(dòng)站(station):也即最終的用戶。2FSK方式下,最大數(shù)據(jù)的傳輸速率為1Mbps;4FSK方式下,速率可達(dá)2Mbps。所制訂的主要標(biāo)準(zhǔn)有針對(duì)室內(nèi)無線主干系統(tǒng)的HiperLink和用于無線局域網(wǎng)接入的HiperLAN1和HiperLAN2。目前,、。當(dāng)安全的Mesh鏈路建立以后,Mesh節(jié)點(diǎn)需要與其他Mesh節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)以解決競(jìng)爭(zhēng)和共享無線媒體的問題,來保證該節(jié)點(diǎn)本身及其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包通過多跳的WMN有效轉(zhuǎn)發(fā)??蛻舳薓esh結(jié)構(gòu)中,所有設(shè)備工作在WLAN 的Ad hoc網(wǎng)絡(luò)模式下,WMN通過自動(dòng)配置實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的互聯(lián),擺脫了以往對(duì)AP的依賴。對(duì)基于無線Mesh結(jié)構(gòu)的WMAN來說,用戶站(SS)間可直接或間接通信,不必通過基站(BS)中轉(zhuǎn)。為了支持用戶的可移動(dòng)性。802. 20 填補(bǔ)了當(dāng)前802. 16 的低移動(dòng)性高數(shù)據(jù)速率與蜂窩網(wǎng)高移動(dòng)性低數(shù)據(jù)速率之間的性能空間。為了進(jìn)一步提高M(jìn)esh網(wǎng)絡(luò)的靈活性,Mesh路由器通常多個(gè)使用相同無線訪問技術(shù)或者不同無線訪問技術(shù)的無線接口并以較低的傳輸能量實(shí)現(xiàn)相同覆蓋范圍的多跳通信。對(duì)于那些與Mesh路由器使用相同無線電技術(shù)的傳統(tǒng)客戶端,它們可以直接與Mesh路由器通信。客戶端無線Mesh網(wǎng)絡(luò)通常使用一種無線電技術(shù)的設(shè)備。所以,它必須呈現(xiàn)出似乎所有的MPs和MAPS直接和鏈路層相連,必須使Mesh和其他網(wǎng)絡(luò)相連時(shí)既使用2層的橋接又要使用3層的Internet網(wǎng)絡(luò)連接方式。無線MESH網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的核心是移動(dòng)跳接式路由技術(shù),是其能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)寬帶的根本。路由協(xié)議設(shè)計(jì)的目標(biāo)是滿足應(yīng)用的需求,同時(shí)盡量減少系統(tǒng)的復(fù)雜度,降低開銷,更有利地利用資源。在任何時(shí)刻,所有的路由都保證是不會(huì)發(fā)生環(huán)路的。:1)可靠性提高在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中,鏈路為網(wǎng)格結(jié)構(gòu),如果其中的某一條鏈路出現(xiàn)了故障,節(jié)點(diǎn)便可以自動(dòng)轉(zhuǎn)向其他可接入的鏈路,因而對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可靠性有了很大程度的提高。WLAN可在較小的范圍內(nèi)提供高速數(shù)據(jù)服務(wù),、 a可達(dá)54 Mbit/s,通常情況下WLAN接入點(diǎn)的覆蓋范圍僅限于幾百米,因此如果想在大范圍內(nèi)應(yīng)用WLAN的這種高速率的服務(wù)模式,建設(shè)成本將非常高。例如:由于擴(kuò)招的影響,現(xiàn)有教室、實(shí)驗(yàn)室等方面的資源就存在相對(duì)不夠用的情況,但擴(kuò)建不僅需要時(shí)間、資金,也會(huì)影響到校園內(nèi)部的秩序,而且不可能無限制地?cái)U(kuò)建。通過無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),傳統(tǒng)的教學(xué)方式可進(jìn)一步得到突破性的改善。當(dāng)今無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了單純追求基本連通的歷史階段,為迎合校園無線網(wǎng)絡(luò)包括移動(dòng)教學(xué)科研以及移動(dòng)圖書館在內(nèi)的諸多需求,在整體網(wǎng)絡(luò)連通基礎(chǔ)上需要更高要求的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)內(nèi)容,主要包括高可靠性(Reliability)、安全性(Security)、可擴(kuò)展性(Scalability)等。在關(guān)鍵控制設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上也要有冗余保證以確保不會(huì)因設(shè)備故障而影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的實(shí)效。主要方法可以包括如用戶認(rèn)證以及設(shè)定管理級(jí)別等。一個(gè)設(shè)計(jì)良好的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)能方便地對(duì)校園無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)模及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)充。隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用也日新月異,這些新應(yīng)用不僅意味著流量的增加,而且流量的特征發(fā)生了變化,尤其是許多新型多媒體應(yīng)用。圖41 傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)示意圖圖42 傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)示意圖 校園無線MESH網(wǎng)絡(luò)根據(jù)現(xiàn)代校園無線網(wǎng)絡(luò)對(duì)高速數(shù)據(jù)速率和覆蓋范圍的要求以及現(xiàn)代校園環(huán)境特點(diǎn),我們?cè)O(shè)計(jì)出以無線Mesh為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)結(jié)合校園有線核心網(wǎng)絡(luò)的整體框架,如圖43所示,AP與AP之間通過無線MESH技術(shù)形成了多跳型的網(wǎng)狀網(wǎng),AP與AP之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)不再需要鋪設(shè)電纜,大大節(jié)省了部署成本,無線網(wǎng)絡(luò)與有線骨干網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合從而形成了一個(gè)易于管理且覆蓋廣的新型校園無線網(wǎng)絡(luò)。西南科技大學(xué)新區(qū)圖書館以及各個(gè)教學(xué)樓日常用于學(xué)生自習(xí)和上課,據(jù)多次實(shí)地考察,圖書館高峰時(shí)段每個(gè)閱覽室自習(xí)人數(shù)約有200人,自習(xí)的學(xué)生多為閱讀書籍以及完成作業(yè)為主,每個(gè)自習(xí)室預(yù)計(jì)寬帶需求約為50人左右,自習(xí)閱覽室長約50米,長約40米。MSR40001。在設(shè)備選擇上可以選擇華為的WH2520E設(shè)備,,可以理想的達(dá)到無線mesh網(wǎng)絡(luò)中繼效果。 圖48 vlan劃分示意圖 2) 以太通道伴隨校園網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求的不斷增長,我們需要尋找一種有效的方法來增加設(shè)備之間的帶寬。OSPF全稱為Open Shortest Path First即開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議??紤]到校園網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的可擴(kuò)展性以及易管理性,選擇合適的設(shè)備是組建校園無線MESH網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)重點(diǎn),具體設(shè)備選擇及設(shè)備簡(jiǎn)介參考表42。其平均覆蓋范圍為300米。管理員定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試,并對(duì)測(cè)試結(jié)果歸檔分析。軟件支持WIN2000服務(wù)器版和WIN2000專業(yè)版、WIN2003服務(wù)器版、WINXP專業(yè)版操作系統(tǒng)。既可按時(shí)間進(jìn)行計(jì)費(fèi),又可按流量進(jìn)行計(jì)費(fèi)。結(jié)果如圖54所示。圖58 HSRP配置成功7 ) 為2臺(tái)主機(jī)分配地址其中有線用戶為PC1 無線用戶為PC2結(jié)果如圖59所示。圖517,修改WPA值觀察結(jié)果如圖518所示,雙發(fā)無法認(rèn)證,PC無法連接AP。通信劃時(shí)代導(dǎo)致的另一個(gè)現(xiàn)象就是人們手中的無線通訊終端越來越多,諸如帶有前置攝像頭的智能手機(jī)和平板電腦,擁有這些設(shè)備的人們可以隨時(shí)隨地用這些設(shè)備來進(jìn)行基于無線網(wǎng)絡(luò)的視頻通話,而由此產(chǎn)生的巨大VoIP流量對(duì)于無線網(wǎng)絡(luò)來說又是一個(gè)考驗(yàn)。感謝zzz科技大學(xué),給了我這樣一個(gè)別樣的四年。培養(yǎng)重點(diǎn)思維從重點(diǎn)問題突破。育我成材者師也。無線網(wǎng)絡(luò)雖然發(fā)展迅猛,但是其發(fā)展依然離不開有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。圖512 PC1測(cè)試成功!圖513 PC2 測(cè)試成功!9) 路徑監(jiān)測(cè)分別在PC1和PC2上輸入 其中PC1數(shù)據(jù)包路徑如圖514所示圖514 PC1數(shù)據(jù)包路徑PC2 數(shù)據(jù)包路徑如圖515所示圖515 PC2 數(shù)據(jù)包路徑結(jié)果為2臺(tái)PC走不同路徑,實(shí)現(xiàn)了整體網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡!10) 安全性檢測(cè)當(dāng)雙方WPA相同時(shí),如圖516 所示,PC可以與AP連接。SW2(config)int vlan 2SW2(configif)standby 2 ip SW2(configif)standby 2 priority 100SW2(configif)int vlan 3SW2(configif)standby 3 priority 200SW2(configif)standby 3 preempt SW2(configif)standby 3 ip 配置完成會(huì)提示NGE: Vlan3 Grp 3 state Listen ActiveSW2*Mar 1 00:31:: %SYS5CONFIG_I: Configured from console by console表明SW2成為了VLAN3的優(yōu)先虛擬網(wǎng)關(guān)。 圖52 以太通道配置結(jié)果2) 配置trunk鏈路在SW1和SW2上配置如下命令SW1(config)int range portSW1(config)int range portchannel 1 , f1/1 2SW1(configifrange)switchport trunk encapsulation dot1q SW1(configifrange)switchport mode trunk在SW3和SW4上配置如下命令SW3(config)int f1/14SW3(configif)switchport mode trunk SW3(configif)int f1/15SW3(configif)switchport mode trunk使用sh int portchannel 1 trunk 和 sh int f1/1 trunk命令查看結(jié)果,結(jié)果如圖53所示。圖413無線計(jì)費(fèi)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)可監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)每臺(tái)無線終端的上網(wǎng)數(shù)據(jù)包包,完成對(duì)無線電腦的上網(wǎng)行為進(jìn)行管理和計(jì)費(fèi)的功能。1)SIPHotSpot計(jì)費(fèi)系統(tǒng)簡(jiǎn)介SIPHotSpot計(jì)費(fèi)器專門針對(duì)大型園區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)、以及無線熱點(diǎn),如:展館、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等場(chǎng)所的上網(wǎng)計(jì)費(fèi)需求而設(shè)計(jì),適合于高流動(dòng)性的上網(wǎng)計(jì)費(fèi)需求客戶。同時(shí)包括對(duì)設(shè)備的軟件版本的維護(hù)。 TDJSA2400,可覆蓋大于水平90度角,垂直30度角,覆蓋范圍超過300米。MESH網(wǎng)技術(shù)設(shè)備通過無線互連,形成回程鏈路。 圖49以太通道技術(shù)3) 合適的路由協(xié)議校園網(wǎng)絡(luò)規(guī)模中等偏大,業(yè)界一般使用動(dòng)態(tài)路由協(xié)來承載巨大數(shù)據(jù)流量的傳輸,主流的動(dòng)態(tài)路由協(xié)議有RIP、EIGRP、OSPF、ISIS等。在分配好VLAN之后,結(jié)合STP協(xié)議,這樣不僅能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層形成穩(wěn)定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有效避免BPDU報(bào)文在環(huán)路中增生和循環(huán)還能實(shí)現(xiàn)路徑的冗余。46 體育場(chǎng)定向天線示意圖3)中繼技術(shù):由于大學(xué)校園占地較大,無線MESH信號(hào)難免會(huì)出現(xiàn)逐個(gè)衰減的現(xiàn)象,為了保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的高可靠性,多跳中繼技術(shù)的運(yùn)用是及時(shí)且有效的。MSR1000形成圖書館室內(nèi)MESH網(wǎng)絡(luò)。 基于上述3個(gè)基本功能,我們提出具體的針對(duì)西南科技大學(xué)的校園無線MESH網(wǎng)絡(luò)部署方案。如圖41所示,若按照傳統(tǒng)有線技術(shù)部署網(wǎng)絡(luò),當(dāng)遇到招聘會(huì)和運(yùn)動(dòng)會(huì)等情況時(shí),鋪設(shè)線路成本過大且不易管理。此外,網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性還表現(xiàn)在系統(tǒng)具有統(tǒng)一的管理平臺(tái),滿足各種用戶對(duì)應(yīng)用的不同程度的需求,以及逐步升級(jí)的發(fā)展規(guī)劃,避免系統(tǒng)性能的閑置和浪費(fèi),以節(jié)約投資。此外,良好、標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)可以很好地集成管理多種設(shè)備,在極少的維護(hù)人員和較低的維護(hù)代價(jià)前提下,發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的最大運(yùn)行效果和投資效率。安全性是任何一個(gè)校園無線網(wǎng)絡(luò)所必須具備的重要特性,信息安全目前已受到越來越多的重視。2)冗余及負(fù)載均衡的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和電源系統(tǒng)。總之,無線校園本質(zhì)上是一個(gè)無線平臺(tái),猶如一條高適應(yīng)性的高速公路,在上面可以跑各種各樣的汽車,通過校園無線基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的搭建,校園網(wǎng)的應(yīng)用將呈現(xiàn)出一個(gè)更為豐富多彩的新局面。西南科技大學(xué)有超過4萬人的在校師生,而新老區(qū)只有兩個(gè)大型綜合圖書館,顯然無法滿足學(xué)生和老師日益增加對(duì)圖書館的訪問需求,校園無線網(wǎng)絡(luò)可以使學(xué)生隨時(shí)隨地訪問學(xué)校圖書館,方便了廣大師生對(duì)圖書館信息的需求,更省去了查找資料時(shí)來回跑的時(shí)間。1)移動(dòng)寬帶移動(dòng)寬帶是無線校園網(wǎng)的基礎(chǔ)應(yīng)用之一,其突出特點(diǎn)是:允許用戶隨時(shí)隨地接入校園局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng),獲取自己所需要的信息,大吞吐量的帶寬能夠保證多個(gè)用戶同時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源的訪問。而對(duì)于后者,節(jié)點(diǎn)的主要業(yè)務(wù)是任意一對(duì)節(jié)點(diǎn)之間的業(yè)務(wù)流,而且Ad hoc主要應(yīng)用在軍事上,還未進(jìn)行大規(guī)模的商用。對(duì)于鋪設(shè)大規(guī)模的無線網(wǎng)狀網(wǎng)來說尤其重要。除了路由環(huán)路避免機(jī)制(該機(jī)制消除了致使大多數(shù)距離向量路由協(xié)議備受困擾的路由環(huán)路問題)外,一個(gè)特殊的消息機(jī)制也被引入,用于進(jìn)一步加強(qiáng)收斂速度,以及通過讓路由盡可能本地化來減少路由開銷。由于無線電波隨著距離衰減,節(jié)點(diǎn)的傳輸范圍有限,因此源節(jié)點(diǎn)在向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候,通常需要其他節(jié)點(diǎn)的協(xié)助,所以在無線網(wǎng)狀網(wǎng)中,路由協(xié)議是不可缺少的部分。結(jié)果相互連接的幾個(gè)子網(wǎng)。混合架構(gòu)將是最有應(yīng)用前景的方案。因此在這種網(wǎng)絡(luò)中不需要Mesh路由器。Mesh路由器可以通過網(wǎng)關(guān)功能與Internet相連,為傳統(tǒng)客戶端提供骨干網(wǎng)并使無線Mesh網(wǎng)絡(luò)通過Mesh路由器的網(wǎng)關(guān)/網(wǎng)橋功能與現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)的融合。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)主要結(jié)構(gòu)由Mesh路由器和Mesh客戶端組成。 標(biāo)準(zhǔn)的目的:一是兼取固定無線接人網(wǎng)絡(luò)的高數(shù)據(jù)傳輸速率和蜂窩網(wǎng)絡(luò)的高移動(dòng)性之優(yōu)勢(shì),解決固定無線接入的低移動(dòng)性和高速移動(dòng)業(yè)務(wù)需求增長之間的矛盾;二是實(shí)現(xiàn)低成本、隨時(shí)隨地接入,各種IP業(yè)務(wù)共存的移動(dòng)
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