【導(dǎo)讀】蓋范圍有限等缺點(diǎn)阻礙了人們對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的需求擴(kuò)展。作為―最后一公里‖寬帶無(wú)線接。本網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)提出了相關(guān)的管理、安全及計(jì)費(fèi)方案。在方案的基礎(chǔ)上做出了簡(jiǎn)易的測(cè)試。

　　

【正文】 ，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的利用率。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。 可擴(kuò)展性 隨著今后應(yīng)用的日益普及和進(jìn)步，對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可伸縮性要求成為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的 一個(gè)重要考慮。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(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)模及相關(guān)技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)充。用戶對(duì)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(huì)是一個(gè)不斷增長(zhǎng)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(jì)算機(jī)應(yīng)用的不斷普及而不斷增加，例如網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)展、應(yīng)用內(nèi)容的擴(kuò)展、網(wǎng)絡(luò)容量的擴(kuò)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(kuò)展性方面有著固定式系統(tǒng)無(wú)法比擬的優(yōu)越性。整個(gè)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(duì)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(dāng)大的靈活性。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xxxx 科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 23 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，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是否支持標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是保證擴(kuò)充性和投資保護(hù)的重要方面，只有支持標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議才能確保今后網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)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(duì)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(jí)、帶寬的能力。 因此，無(wú)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(wú)線語(yǔ)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(wú)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(shí)，隨著這些業(yè)務(wù)的開(kāi)展，不會(huì)影響整個(gè)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(wú)線 MESH 網(wǎng)絡(luò)部署及管理 校園無(wú)線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)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(jì)一個(gè)優(yōu)秀的新型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)方案以及如何選擇設(shè)備、對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行有效的安全管理、計(jì)費(fèi)管理以及日常維護(hù)也是必須要考慮的問(wèn)題。 校園無(wú)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(diǎn)較多，在一些不易布線的特殊情況時(shí)，布線復(fù)雜、管理困難等情況將會(huì)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(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(guò)大且不易管理。又如圖 42 所示，傳統(tǒng)無(wú)線技術(shù)需要 AP 和接入層通過(guò)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)，則部署 AP 成本依然過(guò)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(wú)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(wú)線 MESH 網(wǎng)絡(luò) 根據(jù)現(xiàn)代校園無(wú)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(wú)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(guò)無(wú)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(wú)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)。 圖 43 校園無(wú)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(shū)館校園的為布局核心，教學(xué)區(qū)位于圖書(shū)館周?chē)玫叵鄬?duì)平整開(kāi)闊、布局集中而規(guī)整，包括由行政樓、會(huì)議中心形成的行政辦公區(qū)，各個(gè)院系教學(xué)樓、院系行政樓組成的教學(xué)實(shí)驗(yàn)區(qū)。宿舍在圖書(shū)館的另一側(cè)，體育場(chǎng)則在宿舍區(qū)的上方。圖書(shū)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(duì)我校的無(wú)線 MESH 網(wǎng)絡(luò)部署當(dāng)以圖書(shū)館為中心，將其擴(kuò)散到四周不同層次的交流空間，促進(jìn)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(jiǎn)易示意圖 校園網(wǎng)絡(luò)部署 校園 MESH 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)部署 校園無(wú)線 MESH 網(wǎng)絡(luò)需具備三個(gè)基本功能 1) 形成接入完成無(wú)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(wú)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)。 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(wú)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(dá) ，其 14 個(gè)子信道信道帶寬均可達(dá) 22MHz，由于多個(gè) 頻道同時(shí)工作時(shí)所要求每個(gè)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(gè)頻道可以同一區(qū)域同時(shí)工作。 西南科技大學(xué)新區(qū)圖書(shū)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(shū)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(shū)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(zhǎng)約 50 米，長(zhǎng)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(dāng)前主流無(wú)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(biāo)準(zhǔn)可得用戶可達(dá) 2Mb 帶寬時(shí)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(hào)的分散覆蓋以及設(shè)備的穩(wěn)定性。在圖書(shū)館每個(gè)自習(xí)室部署4 個(gè) AP 以滿足 50 人的基本需求以及將來(lái)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(shū)館核心 MESH 路由器為 MSR1000 提供無(wú)線網(wǎng)關(guān)作用，并與有線核心層相連。 MSR1000 形成圖書(shū)館室內(nèi) MESH 網(wǎng)絡(luò)。 表 41 圖書(shū)館設(shè)備選擇及工作模式 設(shè)備名 每層樓數(shù)量（個(gè)） 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(gè)載頻和相鄰的多個(gè)節(jié)點(diǎn)建立連接，選擇 1個(gè)載頻提供分扇區(qū)覆蓋。 圖 45 圖書(shū)館無(wú)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(dòng)區(qū)域，如定期舉辦招聘會(huì)的東八科技廣場(chǎng)、每學(xué)年舉辦運(yùn)動(dòng)會(huì)的體育場(chǎng)，這些場(chǎng)所平時(shí)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(yùn)動(dòng)會(huì)等特定情況時(shí)，人流量會(huì)相應(yīng)上升。 為了滿足空曠地區(qū)的無(wú)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(jìn)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(hào)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(diǎn)對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，達(dá)到充分高效利用移動(dòng)用戶信號(hào)并刪除或抑制干擾信號(hào)的目的，也達(dá)到了方案設(shè)計(jì)中高可靠性的目的。 以西南科技大學(xué)體育場(chǎng)為例，據(jù)實(shí)地考察，體育場(chǎng)長(zhǎng)約 300 米，寬約為 180米，運(yùn)動(dòng)會(huì)等大型活動(dòng)時(shí)，會(huì)有約 200 名各學(xué)院學(xué)生會(huì)干事等工作人員集中于主看臺(tái)下，其對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ)需求約為 7080 臺(tái)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(chǎng)的無(wú)線信號(hào)覆蓋可以選擇 5 臺(tái)無(wú)線 MESH AP 以及 2 臺(tái)定向天線。具體部署如圖 46 所示，在主席臺(tái)下方部署 MSR4000 一臺(tái)，在主席臺(tái)左右 2 測(cè)分別部署 MSR1000 各 2 臺(tái)，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(gè)超過(guò) 90 度角及距離 300 米左右的扇形區(qū)，在體育場(chǎng) 2 個(gè)對(duì)頂角部署，通過(guò)將信號(hào)定向覆蓋，將 MESH 信號(hào)增強(qiáng)便可達(dá)到體育場(chǎng)的全覆蓋，相同原理，可將該設(shè)備部署到東八科技廣場(chǎng)，七彩柱廣場(chǎng)以及寢室樓外，配合中繼設(shè)備以及室內(nèi)設(shè)備達(dá)到全校無(wú) 線互聯(lián)。46 體育場(chǎng)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(wú)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。 中繼設(shè)備在整個(gè)無(wú)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?lái)保證無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)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(dá)到無(wú)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(chǎng)與宿舍和實(shí)驗(yàn)樓中間，宿舍和教學(xué)樓之間，教學(xué)樓和實(shí)驗(yàn)樓之間，達(dá)到了全網(wǎng)中繼效果，避免了無(wú)線 MESH 網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的衰減，保證了數(shù)據(jù)的可靠傳輸。 圖 47 校園無(wú)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(jì) 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)用離不開(kāi)整體網(wǎng)絡(luò)中有線骨干網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)包通過(guò)終端設(shè)備向無(wú)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(guò) 4 萬(wàn)人，同時(shí)在線人數(shù)高峰時(shí)段一般有 2 萬(wàn)左右，大量的數(shù)據(jù)無(wú)疑造成了一些諸如設(shè)備冗余以及負(fù)載均衡的難題，因此組建一個(gè)有效的高可靠且負(fù)載均衡的有線骨干網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架對(duì)于無(wú)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(shù)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(diǎn)，校園網(wǎng)是一個(gè)規(guī)模偏大的網(wǎng)絡(luò)，因此合理的劃分 VLAN 對(duì)校園網(wǎng)意義重大。西南科技大學(xué)占地廣闊，結(jié)合無(wú)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(gè) VLAN，將體育場(chǎng)、東八科技廣場(chǎng)、七彩住廣場(chǎng)等公共區(qū)域劃分為一個(gè) VLAN，將東一至東四 4 棟教學(xué)樓劃分為一個(gè) VLAN，另外可再針對(duì)學(xué)校的管理層為教務(wù)處、財(cái)務(wù)處、保安處等部門(mén)劃分專(zhuān)門(mén)的 VLAN，每個(gè)學(xué)院再細(xì)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(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。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(dá)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(zhǎng)，我們需要尋找一種有效的方法來(lái)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(lái)實(shí)現(xiàn)，比如 10Gbit端口，但是無(wú)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(guò)綁定多跟物理線路形成單跟邏輯線路的匯聚達(dá)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(jī)通過(guò)以太通道還可以轉(zhuǎn)發(fā) VLAN 數(shù)據(jù)并達(dá)到負(fù)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(dòng)態(tài)路由協(xié)來(lái)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。 西南科技大學(xué)分新老校區(qū)，因此選擇 IETF 針對(duì)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)制定的 OSPF 協(xié)議最為合適。 OSPF 全稱(chēng)為 Open Shortest Path First 即開(kāi)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?fù)涔潭?、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(diǎn)，并且能支持大量主機(jī)。在安全性方面 OS