【文章內容簡介】 ...................................................................................... 48 重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計 (論文 ) 1 前 言 無線局域網技術 (Wireless Local Area Network, WLAN)的興起，是基于現有的有線網絡廣泛的應用而產生巨大的技術進步。隨著人們日常生活和工作與因特網關系的日益密切，無論在家庭或是室外，還是差旅，無線網絡都逐漸進入了人們的視野。而在學校這種高密度環(huán)境中，訪問因特網的需求也越來越多，更多的師生也希望在無拘無束的環(huán)境下體驗上網的沖浪樂趣。因此本設計根據移通學院的具體情況，規(guī)劃和設計了校園無線局域網。以便能使學校的教學更接近現代化，師生們的生活更加豐富多彩。 重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計 (論文 ) 2 第一章 無線局域網（ WLAN）的概述 第一節(jié) 無線局域網的簡述及發(fā)展史 一、無線局域網的基本 概念 無線局域網的含義：無線局域網（ Wireless local Area Net， WLAN）就是在局部區(qū)域內以無線（ No Wire or Wireless）媒體或介質（ Medium）進行通信的無線網絡。這就是廣義的概念，實際上無線局域網有著豐富的內涵。 圖 WLAN 二、無線局域網的背景及發(fā)展狀況 （一） 無線局域網（ Wireless Local Area Network，縮寫為“ WLAN”）是高速發(fā)展的現代無線通信技術在計算機網絡中的應用，是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物。 （二） 無線局域網是無線通信技術與網絡相結合的產物。從專業(yè)角度講，無線局域網就是通過無線信道來實現網絡設備之間的通信，并實現通信的移動化 /個性化和寬帶化。通俗地講，無線局域網就是在不采用網絡的情況下，提供以太網互聯功能。 三、無線局域網的發(fā)展史 （一） 在 1971 年時，夏威夷大學的研究員創(chuàng)造了第一個基于封包式技術的無線電通訊網絡。這就被稱 ALONHNET 的網絡，可以算是當時早期的無線局域網 (WLAN)。重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計 (論文 ) 3 從這時開始，無線局域網可以說是正式誕生了。 （二） 1990 年， IEEE 正式啟用了 項目。 IEEE (WIFI)誕生以來 , 有 和 ， ， ， ， ， ， 等標準指定或者醞釀?，F在，為實現高寬度、高質量的 WLAN 服務， 也即將橫空出世。 （ 三） 2021 年以來，無線網絡市場熱度迅速飆升，已經成為 IT 市場中新的增長亮點。 （ 四） 在美國， 300 多家星巴克咖啡連鎖店已經為客人提供無線接入服務，今年年底這數字將變成 2021。在日本，隨處可見年輕人拿彩色屏幕的 3G 手機下載信息，撥打可視電話。在新加坡， 用戶通過手機、 PDA 或者筆記本電腦連接到 UOB 網絡銀行，可以查詢他們的個人銀行賬戶、支付賬單、買賣信貸或者預定賓館。 （五） 在我國，信息產業(yè)部最近發(fā)出通知：今后，無線局域網、無線寬帶、藍牙設備和交通無線電臺等將共同使用 的頻段。 （六） 5 月 17 日世界電信日，中國移動也宣布其 GPRS 網絡正式投入商業(yè)運營，覆蓋全國 138 個城市，中國移動甚至宣稱，他們將從第四季度開始建設無線局域網。而中國聯通大規(guī)模建設 CDMA 1X 網絡的工作也已全面展開。一切表明，我國無線已越來越近，觸手可及。 四、研究的意義 無線 局域網絡的建設從長遠來看，其主要意義是有利于學校教學、科研的快速發(fā)展，它能使廣大教師和學生利用計算機網絡環(huán)境進行教學，開展科研活動，進而提高學校的教學質量和科研水平，面向未來高素質人才提供有力的保障 [1]。 第二節(jié) 無線局域網的特點 一、無線局域網的優(yōu)點 無線局域網利用空中的電磁波 (Airwave)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的纜線進行信息傳輸，可以作為傳統(tǒng)有線網絡的延伸 (Extend)、補充（ Complementary）或替代（ Alternate）。相比較而言，無線局域網具有以下許多優(yōu)點： 重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計 (論文 ) 4 （一）移動性（ Mobility） 移動性分為用戶移動性和用戶設備移動兩類。在無線局域網中，無線局域網設備的移動又可分為不移動或固定（ Fixed）、半移動（ Nomadic）或便攜式（ Portable）移動和全移動（ Mobile 或 Moving）。目前的無線局域網系統(tǒng)一般只支持固定、半固定，半移動和慢速移動。 （二） 靈活性（ Flexibility） 安裝容易，使用簡單，組網靈活。無線局域網可以將網絡延伸到線纜無法連接的地方，并可方便地增減、移動和修改設備。 （三）可伸縮性（ Scalability） 在適當的位置或添加接入點（ Access Point， AP）或擴展點（ Extend Point， EP），就可以滿足擴展組網的需要。 （四）經濟性（ Saving） 無線局域網可用于物理布線困難或不適合進行物理布線的地方，如危險區(qū)和古建筑等場合，節(jié)省了纜線及其附件的費用，省去布線工序，可快速組網，可以節(jié)省人員費用，并能將網絡快速投入使用，提高了經濟效益。 二、無線局域網的局限性 無線局域網并非完美無缺，也有很多面臨的問題需要解決，這些局限性實際上也是無線局域網必須克服的技術難點。這些局限性有些是低層技術方面的問題，需要無線局域網設計者在研發(fā)過程中加以考慮，有些則是應用層面的問題，需要使用者在應用時克服和注意。 （一）可靠性（ Reliability） 有線局域網的信道誤比特率可優(yōu)于 109，這樣就保證了通信系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。無線局域網采用無線信道進行通信，而無線信道是一個不可靠信道，存在著各種各樣的干擾和噪聲，從而引起信號的衰落和誤碼，進而導致網絡吞吐性能的下降和不穩(wěn)定。 （二） 兼容性（ Compatibility） 兼容性包括多個方面：無線局域網要兼容現有的有線局域網；兼容現有的網絡操重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計 (論文 ) 5 作系統(tǒng)和網絡軟件；多種無線局域網標準的兼容，如 的兼容， 對 的兼容等。 （三）覆蓋范圍 無線局域網的低功率和高頻率限制了其覆蓋范圍。為了擴大覆蓋范圍，需要引入蜂窩或微蜂窩網絡結構，或者通過中繼與橋接等其他措施來實現。 （四）干擾 外界干擾可對無線信道和無線局域網設備形成干擾，無線局域網系統(tǒng)內部也會形成自干擾。同時，無線局域網系統(tǒng)還會干擾其他無線系統(tǒng)。 （五）安全性 無線局域網的安全性有兩方面的內容：一個是信息安全（ Security），即保證信息傳輸的可靠性、保密性、合法性和不可篡改性。另一個是人員安全（ Safety），即電磁波的輻射對人體健康（ Health）的損害。 （六）節(jié)能管理 由于無線網絡的終端設備是便攜設備，如筆記本電腦、 PDA（個人數字助理）等，為了節(jié)省電池的消耗，延長設備的使用時間和提高電池的使用壽命，網絡應具有節(jié)能管理 功能。 （七）多業(yè)務與多媒體 現有的無線局域網標準和產品主要面向突發(fā)數據業(yè)務，而對于語音業(yè)務、圖像業(yè)務等多媒體業(yè)務的適宜性很差，需要開發(fā)保證多業(yè)務和多媒體服務質量相關的標準和產品 [2]。 第三節(jié) 無線局域網的技術標準 無線局域網是利用射頻技術實現無線通信的網絡。該技術產生于 20世紀 80年代 ，它能支持較高數據速率 (1～ 300Mbit/s)、采用微蜂窩、微微蜂窩結構 的 自主管理的計算機局部網絡。還可以采用無線電或紅外線作為傳輸媒質 ， 采用擴展頻譜技術 ， 移動的終端可通過無線接 入 點來實現對 Inter 的訪 問。無線局域網有以下常用標準 : 重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計 (論文 ) 6 一、主要的 協(xié)議標準 表 主要的 系列標準 二、藍牙（ Bluetooth）標準 藍牙技術是一種用于替代便攜或固定電子設備上使用的電纜或連線的短距離無線連接技術。其設備使用全球通行的、無需申請許可的 頻段，可實時進行數據和語音傳輸，其傳輸速率可達到 10Mbps， 在支持 3 個話音頻道的同時還支持高達 的數據傳輸速率。藍牙收發(fā)器的一般有效通信范圍為 10 米，強的可以達到 100 米 左右。 “藍牙”是一種先進的近距離無線數字通信的技術標準，其目標是實現最高數據傳輸速度 1Mbps（有效傳輸速率為 721kbps）、傳輸距 離為 10 厘米 ～ 10 米，通過增加發(fā)射功率可達到 100 米。 三、 HomeRF（家庭網絡）標準 SWAP 規(guī)范定義了一個新的通用空中接口，此接口支持家庭范圍內語音、數據的無線通信。用戶使用符合 SWAP 規(guī)范的電子產品可實現如下功能：在 PC 的外設、無繩電話等設備之間建立一個無線網絡，以共享語音和數據 。 在家庭區(qū)域范圍內的任何地方，可以利用便攜式微型顯示設備瀏覽 Inter。 合法頻寬 325MHz 頻率范圍 GHz 調制技術 FHSS/DSSS CCK/DSSS OFDM CCK/OFDM 非重疊信道 3 3 12 3 物理發(fā)送速率 1,2 1,2,11 6,9,12,18,24,36,48,54 6,9,12,18,24,36,48,54 無纜覆蓋范圍 N/A 100M 50M 100M 兼容性 N/A 與 11 產品互通 與 11b/g 不能互通 與 11b 產品可互通 理 論 上 最 大UDP 吞 吐 量（ 1500byte） 理 論 上 的TCP/IP 吞吐量（ 1500byte） 重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計 (論文 ) 7 四、各協(xié)議之間的區(qū)別 系列協(xié)議是由 IEEE 制定的，目前居于主導地位的無線局域網標準。HomeRF 主要是為家庭網絡設計的，是 與 DECT 的結合。 HomeRF 和藍牙都工作在 ISM 頻段，并且都采用跳頻擴頻（ FHSS）技術。因此， HomeRF 產品和藍牙產品之間幾乎沒有相互干擾。藍牙技術適用于松散型的網絡，可以讓設備為一個單獨的數據建立一個連接 。 組建 HomeRF 網絡前 ， 必須為各網絡成員事先確定一個惟一的識別代碼，比藍牙技術更安全。 使用的是 TCP/IP 協(xié)議，適用于功率更大的網絡，有效工作距離比 其他兩種技術 要長得多 [3]。 重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計 (論文 ) 8 第二章 校園無線局域網 (WLAN)的設計 第一節(jié) 校園網的需求分析 一、建設背景 在信息迅猛發(fā)展的今天，國內很多高校均實現了有線校園網的建設。但隨著教學設施的完善，越來越多的便攜式計算機終端被帶進了教室，越來越多的學生也開始擁有了帶有無線網卡的計算機終端。教師和學生對高校校園網的依賴性相當之高，“隨時隨地獲取信息”已成為廣大師生們的新需求 [4]。 二、 WLAN 由以下幾 個部分組成 （一） Client（客戶端）：帶有無線網卡的便攜機。 （二） Access Point（無線路由器，接入點）：執(zhí)行橋接操作的設備，在客戶端（ Client）和局域網（ LAN）之間對無線幀和有線幀進行相互轉換。 （三） Access Controller（ AC，無線控制管理器）：對 WLAN 內所有無線路由器進行管理和控制的設備，通過與認證服務器的通信來進行信息過濾。 （四） Wireless Medium（無線媒介）：用于客戶端間進行幀傳輸的媒介。在 WLAN系統(tǒng)里使用無線電頻率做為媒介。 三、總體建設 目標 （一） 無線網絡技術進一步擴展校園網的覆蓋范圍，使全校師生能夠隨時隨地、方便高效地使用校園網絡； （二） 促進教學和科研發(fā)展，進一步拓展應用空間； （三） 提升校園網絡環(huán)境，提高管理水平和效率，推動學校信息化建設； （四） 要覆蓋部分原來沒有有線網的空間，諸如：宿舍、教室、辦公樓、圖書館、實驗室等； 重慶郵電大學移通學院本科畢業(yè)設計 (論文 ) 9 第二節(jié) 組網方案的分析 一、組網原則 無線局域網的主要指標決定了設計無線局域網的原則是以數目盡可能少的無線路由器來為所有網絡用戶提供服務。 設計原則：無線覆蓋設計將遵循按照信號范圍最大化原則，在全校全面覆蓋的前提下重點選擇部分區(qū)域進行更加細膩的覆蓋。并且，保證無線網絡穩(wěn)定性并與絕大多數主流無線網卡兼容，同時兼顧考慮網絡擴容，為今后網絡擴容做好預留 [7]。 二、拓撲結構 網絡拓撲是網絡形狀 ， 或者是它在物理上的連通性 。 構成網絡的拓撲結構有很多種。它主要有 一下幾種： （一）星型拓撲結構 星型結構是指各 工作站 以星型方式連接成網。這種結構以中央節(jié)點為中心，因此又稱為 集中式網絡。 星型拓撲結構便于集中控制，因為端用戶之間的通信必須經過中心站。星型拓撲結構的網絡延遲時間較小