【導(dǎo)讀】蓋范圍有限等缺點阻礙了人們對無線網(wǎng)絡(luò)的需求擴展。作為―最后一公里‖寬帶無線接。本網(wǎng)絡(luò)設(shè)計提出了相關(guān)的管理、安全及計費方案。在方案的基礎(chǔ)上做出了簡易的測試。

　　

【正文】 ，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的利用率。此外，良好、標準的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)可以很好地集成管理多種設(shè)備，在極少的維護人員和較低的維護代價前提下，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的最大運行效果和投資效率。 可擴展性 隨著今后應(yīng)用的日益普及和進步，對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可伸縮性要求成為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的 一個重要考慮。一個設(shè)計良好的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)能方便地對校園無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)模及相關(guān)技術(shù)進行擴充。用戶對網(wǎng)絡(luò)資源的需求經(jīng)常隨著應(yīng)用而發(fā)生變化，系統(tǒng)應(yīng)具有一定的靈活性，為滿足用戶的不同需求而作靈活的系統(tǒng)配置和資源的再分配。 網(wǎng)絡(luò)將會是一個不斷增長的網(wǎng)絡(luò)，包括它的規(guī)模，它的應(yīng)用范圍和服務(wù)內(nèi)容將隨著計算機應(yīng)用的不斷普及而不斷增加，例如網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴展、應(yīng)用內(nèi)容的擴展、網(wǎng)絡(luò)容量的擴展等諸多方面。 在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選擇上，模塊化的系統(tǒng)在擴展性方面有著固定式系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)越性。整個系統(tǒng)的性能將能隨著模塊數(shù)量的增加而得到相應(yīng)的增加，因此也就更能適應(yīng)不同規(guī)模網(wǎng)絡(luò)對設(shè)備的要求。模塊化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在多種技術(shù)的適應(yīng)能力上也具有相當大的靈活性。此外，網(wǎng)絡(luò)的擴展性還表現(xiàn)在系統(tǒng)具有統(tǒng)一的管理平xxxx 科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 23 臺，滿足各種用戶對應(yīng)用的不同程度的需求，以及逐步升級的發(fā)展規(guī)劃，避免系統(tǒng)性能的閑置和浪費，以節(jié)約投資。 此外，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是否支持標準的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是保證擴充性和投資保護的重要方面，只有支持標準的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議才能確保今后網(wǎng)絡(luò)擴充以及異種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的互聯(lián)和互操作。 面向應(yīng)用 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。這些應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)的帶寬、延遲等有著不同的要求，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要具備為各種應(yīng)用分配優(yōu)先級、帶寬的能力。 因此，無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架和設(shè)備必須要面向應(yīng)用，尤其是各種多媒體應(yīng)用，如視頻監(jiān)控、無線語音、協(xié)同工作、位置業(yè)務(wù)、媒體分發(fā)系統(tǒng)等，因此這張無線網(wǎng)絡(luò)必須支持多層次的 QoS 服務(wù)，保證多媒體業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的可靠傳輸。同時，隨著這些業(yè)務(wù)的開展，不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的處理能力。 xxxx 科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 24 第 4 章 校園無線 MESH 網(wǎng)絡(luò)部署及管理 校園無線無線網(wǎng)絡(luò)是一個規(guī)模偏大的網(wǎng)絡(luò)，傳統(tǒng)布線的諸多不足影響了師生不斷新增需求的可行性，因 此設(shè)計一個優(yōu)秀的新型無線網(wǎng)絡(luò)方案以及如何選擇設(shè)備、對整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行有效的安全管理、計費管理以及日常維護也是必須要考慮的問題。 校園無線 MESH網(wǎng)絡(luò)部署 現(xiàn)有校園網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 校園傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)雖然已經(jīng)趨于穩(wěn)定化和高效化，但是依然存在著諸多不足之處，比如網(wǎng)絡(luò)盲點較多，在一些不易布線的特殊情況時，布線復(fù)雜、管理困難等情況將會充分暴露。如圖 41 所示，若按照傳統(tǒng)有線技術(shù)部署網(wǎng)絡(luò)，當遇到招聘會和運動會等情況時，鋪設(shè)線路成本過大且不易管理。又如圖 42 所示，傳統(tǒng)無線技術(shù)需要 AP 和接入層通過線纜連接，我校占地 廣闊且分新老校區(qū)，若按圖 42所示部署無線網(wǎng)絡(luò)，則部署 AP 成本依然過大，而且也不易管理。 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 xxxx 科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 25 校園無線 MESH 網(wǎng)絡(luò) 根據(jù)現(xiàn)代校園無線網(wǎng)絡(luò)對高速數(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，我們設(shè)計出以無線 Mesh為拓撲結(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 從而形成了一個易于管理且覆蓋廣的新型校園無線網(wǎng)絡(luò)。 圖 43 校園無線 MESH 網(wǎng)絡(luò)整體示意圖 圖 44 為西南科技大學(xué)新區(qū)示意圖，如圖所示，由圖書館校園的為布局核心，教學(xué)區(qū)位于圖書館周圍，用地相對平整開闊、布局集中而規(guī)整，包括由行政樓、會議中心形成的行政辦公區(qū)，各個院系教學(xué)樓、院系行政樓組成的教學(xué)實驗區(qū)。宿舍在圖書館的另一側(cè)，體育場則在宿舍區(qū)的上方。圖書館作為校園信息最重要的傳播載體，位于校區(qū)核心位置。所以針對我校的無線 MESH 網(wǎng)絡(luò)部署當以圖書館為中心，將其擴散到四周不同層次的交流空間，促進信息的高速傳 播。 xxxx 科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 26 圖 44 西南科技大學(xué)新區(qū)簡易示意圖 校園網(wǎng)絡(luò)部署 校園 MESH 無線網(wǎng)絡(luò)部署 校園無線 MESH 網(wǎng)絡(luò)需具備三個基本功能 1) 形成接入完成無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋 2) 匯聚路由信息，向 MESH 網(wǎng)絡(luò)核心路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù) 3) 無線 MESH 網(wǎng)絡(luò)核心路由器接入有線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，成為無線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)。 基于上述 3 個基本功能，我們提出具體的針對西南科技大學(xué)的校園無線 MESH網(wǎng)絡(luò)部署方案。 1） 室內(nèi)頻率復(fù)用： b 頻率復(fù)用方式總帶寬可達 ，其 14 個子信道信道帶寬均可達 22MHz，由于多個 頻道同時工作時所要求每個頻道的中心頻率間隔不能低于 25MHz，所以 b 中只有 1,6,11 這三個頻道可以同一區(qū)域同時工作。 西南科技大學(xué)新區(qū)圖書館以及各個教學(xué)樓日常用于學(xué)生自習(xí)和上課，據(jù)多次實地考察，圖書館高峰時段每個閱覽室自習(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，每個自習(xí)室預(yù)計寬帶需求約為 50 人左右，自習(xí)閱覽室長約 50 米，長約 40 米。 xxxx 科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 27 由于學(xué)校用戶的帶寬確定為 2MB，而當前主流無線終端設(shè)備的網(wǎng)卡支持的協(xié)議多為 a/b/g，由 IEEE 制定的標準可得用戶可達 2Mb 帶寬時候在頻率復(fù)用情況下 AP 的理想接入用戶為 25 人左右。 但為保證室內(nèi)信號的分散覆蓋以及設(shè)備的穩(wěn)定性。在圖書館每個自習(xí)室部署4 個 AP 以滿足 50 人的基本需求以及將來可能產(chǎn)生的額外需求。 具體設(shè)備及工作模式如表 41 所示。其中 MSR 作為圖書館核心 MESH 路由器為 MSR1000 提供無線網(wǎng)關(guān)作用，并與有線核心層相連。 MSR1000 形成圖書館室內(nèi) MESH 網(wǎng)絡(luò)。 表 41 圖書館設(shè)備選擇及工作模式 設(shè)備名 每層樓數(shù)量（個） 工作模式 MSR1000 16 配置成 MESH傳輸模式與 MSR4000相連，接提供扇形區(qū)覆蓋。 MSR4000 1 選擇 3個載頻和相鄰的多個節(jié)點建立連接，選擇 1個載頻提供分扇區(qū)覆蓋。 圖 45 圖書館無線 MESH 設(shè)備部署示意圖 2）室外定向天線 : 除了主要教學(xué)樓之外，西南科技大學(xué)校區(qū)建設(shè)有諸多公共活動區(qū)域，如定期舉辦招聘會的東八科技廣場、每學(xué)年舉辦運動會的體育場，這些場所平時人流稀xxxx 科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 28 少，但是在上述如運動會等特定情況時，人流量會相應(yīng)上升。 為了滿足空曠地區(qū)的無線網(wǎng)絡(luò)需求，可以使用定向天線加 AP 的方法。 定向天線 是一種采用了先進的波束轉(zhuǎn)換技術(shù)和自適應(yīng)空間數(shù)字處理技術(shù)的數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)用，它可以產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束即最大增益點對準用戶信號到達方向，旁瓣或零陷對準干擾信號到達方向，達到充分高效利用移動用戶信號并刪除或抑制干擾信號的目的，也達到了方案設(shè)計中高可靠性的目的。 以西南科技大學(xué)體育場為例，據(jù)實地考察，體育場長約 300 米，寬約為 180米，運動會等大型活動時，會有約 200 名各學(xué)院學(xué)生會干事等工作人員集中于主看臺下，其對無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ)需求約為 7080 臺各學(xué)院工作用筆記本電腦，為了保證基礎(chǔ)需求以及額外需 求，體育場的無線信號覆蓋可以選擇 5 臺無線 MESH AP 以及 2 臺定向天線。具體部署如圖 46 所示，在主席臺下方部署 MSR4000 一臺，在主席臺左右 2 測分別部署 MSR1000 各 2 臺，在定向天線設(shè)備的選擇上，可以選用華為 TDJSA2400 設(shè)備，該設(shè)備支持 頻率，其水平覆蓋范圍是一個超過 90 度角及距離 300 米左右的扇形區(qū)，在體育場 2 個對頂角部署，通過將信號定向覆蓋，將 MESH 信號增強便可達到體育場的全覆蓋，相同原理，可將該設(shè)備部署到東八科技廣場，七彩柱廣場以及寢室樓外，配合中繼設(shè)備以及室內(nèi)設(shè)備達到全校無 線互聯(lián)。46 體育場定向天線示意圖 3)中繼技術(shù)： xxxx 科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 29 由于大學(xué)校園占地較大，無線 MESH 信號難免會出現(xiàn)逐個衰減的現(xiàn)象，為了保證整個網(wǎng)絡(luò)的高可靠性，多跳中繼技術(shù)的運用是及時且有效的。 中繼設(shè)備在整個無線網(wǎng)絡(luò)中可以采用同頻傳輸、異頻傳輸、多頻傳輸?shù)确绞絹肀ＷC無線網(wǎng)絡(luò)信號傳輸。 在設(shè)備選擇上可以選擇 華為的 WH2520E 設(shè)備， 該設(shè)備支持 和 5GHz兩種頻段，以及 ,可以理想的達到無線 mesh 網(wǎng)絡(luò)中繼效果。其平均覆蓋范圍為 300 米，如圖 47 所示，中繼設(shè)備部署在體育場與宿舍和實驗樓中間，宿舍和教學(xué)樓之間，教學(xué)樓和實驗樓之間，達到了全網(wǎng)中繼效果，避免了無線 MESH 網(wǎng)絡(luò)信號的衰減，保證了數(shù)據(jù)的可靠傳輸。 圖 47 校園無線網(wǎng)絡(luò)中繼設(shè)備部署方案圖 校園有線骨干網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計 無線網(wǎng)絡(luò)的運用離不開整體網(wǎng)絡(luò)中有線骨干網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)包通過終端設(shè)備向無線網(wǎng)絡(luò)傳輸后匯聚到有線網(wǎng)絡(luò)的接入層，然后再整體網(wǎng)絡(luò)中傳輸，校園網(wǎng)用戶一般超過 4 萬人，同時在線人數(shù)高峰時段一般有 2 萬左右，大量的數(shù)據(jù)無疑造成了一些諸如設(shè)備冗余以及負載均衡的難題，因此組建一個有效的高可靠且負載均衡的有線骨干網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架對于無線網(wǎng)絡(luò)以及有線用戶十分有意義。常用的方法有，劃分 VLAN、配置以太通道、 STP 生成樹防環(huán)以及選擇合適的路由協(xié)議等。 1） 劃分 VLAN xxxx 科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 30 VLAN 有能將整體網(wǎng)絡(luò)劃分邏輯網(wǎng)段，增加 廣播域的數(shù)量降低廣播域的大小以及能使網(wǎng)絡(luò)更易于管理使網(wǎng)絡(luò)更安全的特點，校園網(wǎng)是一個規(guī)模偏大的網(wǎng)絡(luò)，因此合理的劃分 VLAN 對校園網(wǎng)意義重大。西南科技大學(xué)占地廣闊，結(jié)合無線 MESH網(wǎng)絡(luò)部署分配 VLAN 可以按學(xué)校區(qū)域劃分，如圖 48 所示，將新區(qū)所有宿舍樓劃分為同一個 VLAN，將體育場、東八科技廣場、七彩住廣場等公共區(qū)域劃分為一個 VLAN，將東一至東四 4 棟教學(xué)樓劃分為一個 VLAN，另外可再針對學(xué)校的管理層為教務(wù)處、財務(wù)處、保安處等部門劃分專門的 VLAN，每個學(xué)院再細分VLAN，結(jié)合 VTP 技術(shù)方便了網(wǎng)絡(luò)管理員的管理也 優(yōu)化了學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)。 在分配好 VLAN 之后，結(jié)合 STP 協(xié)議，這樣不僅能實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層形成穩(wěn)定拓撲結(jié)構(gòu)有效避免 BPDU 報文在環(huán)路中增生和循環(huán)還能實現(xiàn)路徑的冗余。另外在 2 層設(shè)備接入端口配置 PortFast 以及鏈路間配置 UplinkFast 可以達到快速收斂的優(yōu)化效果。 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。一般情況下可以選擇支持更高帶寬的端口來實現(xiàn)，比如 10Gbit端口，但是無疑增加了建設(shè)成本。而以太通道（ Ether Channel）技術(shù)可以使用現(xiàn)有端口通過綁定多跟物理線路形成單跟邏輯線路的匯聚達到增加帶寬的目的。如圖 49 所示， 8 跟物理線路邏輯上形成了 1 跟線路?，F(xiàn)有技術(shù)支持的最高單以太通道總帶寬為 1600Mbit 即 16Gbit，大大減省了建設(shè)成本，也提高了帶寬。核心xxxx 科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 31 層交換機通過以太通道還可以轉(zhuǎn)發(fā) VLAN 數(shù)據(jù)并達到負載均衡以及設(shè)備冗余的效果，代替了老式的單臂路由技術(shù)。 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)界一般使用動態(tài)路由協(xié)來承載巨大數(shù)據(jù)流量的傳輸，主流的動態(tài)路由協(xié)議有 RIP、 EIGRP、 OSPF、 ISIS 等。 西南科技大學(xué)分新老校區(qū)，因此選擇 IETF 針對園區(qū)網(wǎng)絡(luò)制定的 OSPF 協(xié)議最為合適。 OSPF 全稱為 Open Shortest Path First 即開放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議。該協(xié)議有收斂快、觸發(fā)更新、拓撲固定、在帶寬相等情況下選擇最短路徑以及支持不同廠商設(shè)備等特點，并且能支持大量主機。在安全性方面 OS