無線校園網(wǎng)的設計與實現(xiàn)分析研究 計算機科學與技術專業(yè)

引言1.1論文背景1.1.1論文研究背景無線網(wǎng)絡的使用最早可以追溯到八十年前的第二次世界大戰(zhàn)期間，當時美國陸軍采用相當高強度的編碼加密技術，研發(fā)了一套無線電信號作為數(shù)據(jù)傳輸方式的技術。這項技術在軍事上用來傳輸資料并且被當時的美軍和盟軍廣泛使用。在當時誰也不會想到，這項技術在八十年后改變了我們的生活。1971年，夏威夷大學的研究員創(chuàng)造了頭一個采用分包式技術的無線電通訊網(wǎng)絡，稱為ALOHNET，可以算是相當早期的無線網(wǎng)絡（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN），它使用7臺計算機，中心計算機放置在瓦胡島，采用雙向星型拓撲，橫跨四座夏威夷的島嶼，構成了一個簡單的無線局域網(wǎng)[1]；隨著第一個無線電通訊網(wǎng)絡的出現(xiàn)，無線網(wǎng)絡正式誕生。1983年作為最早的有線網(wǎng)絡標準正式面向大眾發(fā)布。1990年，802.11項目的出現(xiàn)標志著無線網(wǎng)絡技術逐漸走向成熟。1997年第一個無線網(wǎng)絡標準IEEE802.11問世。1999年，更可靠、更快捷、成本更低的無線推廣階段開始。2003年以來，隨著無線網(wǎng)絡熱度的飆升及以太網(wǎng)絡的全面普及，企業(yè)化，以及家庭化，?WiFi、CDMA/GPRS、藍牙等技術不斷出現(xiàn)在公眾的眼前。最近幾年來，無線網(wǎng)絡技術的日益成熟和筆記本電腦的不斷普及，以及無線網(wǎng)絡產(chǎn)品的價格不斷走低，無線網(wǎng)絡已在一些領域占據(jù)了主流的地位，并成為一種普及性很高的網(wǎng)絡訪問方式。特別是無線網(wǎng)絡建設速度快、運營成本低、靈活性高、擴展能力強，越來越多的企業(yè)、政府機構、事業(yè)單位等將無線網(wǎng)絡作為有線網(wǎng)絡的重要補充，特別是高校和科研機構對無線網(wǎng)絡技術的使用更為熱衷。隨著無線時代窗口的開啟，無線校園網(wǎng)建設已成為各大高等院校信息化建設熱點[2]。無線校園已經(jīng)成為提升教學環(huán)境品質(zhì)，提高教育資源利用率，增加教育靈活性和交流性的重要方式[3]。校園師生可以任何區(qū)域、任何時間、任何終端可以隨時隨地訪問校園網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)資源，感受到無線校園網(wǎng)對于每個人的學習、工作和生活的網(wǎng)絡使用習慣的改變，無線局域網(wǎng)給廣大師生帶來的便利。為了滿足師生各類移動學習、移動辦公、信息暢享的迫切需求。本文選取校園無線網(wǎng)絡的設計與實現(xiàn)進行研究，在校園有線校園網(wǎng)的基礎上實施，充分考慮現(xiàn)有設備，既要充分利用，同時又要保證兼容性。要實現(xiàn)與現(xiàn)有設備、有線、無線統(tǒng)一管理。并且對校園無線網(wǎng)絡建設過程中的設計、實施、測試和應用的各個環(huán)節(jié)進行研究與分析，從而整理出一套可供于高校參考的校園無線網(wǎng)絡的設計與實現(xiàn)方案。1.1.2論文意義在傳統(tǒng)網(wǎng)絡建設中，大多數(shù)中、高等院校的校園網(wǎng)采用的是通過光纖、網(wǎng)線與設備相連組成的有線局域網(wǎng)。近幾年來，根據(jù)有線網(wǎng)絡建設、運行和維護的實踐表明，由于目前網(wǎng)絡是“有線”的，所以在應用中有許多問題不可避免。因此很多學校只在部分區(qū)域接入有線網(wǎng)絡，而無法顧及所有區(qū)域。有如下幾個原因：1.學校經(jīng)費緊張的現(xiàn)狀導致布置網(wǎng)線的教室、圖書館等場所數(shù)量有限；2.有些具有歷史意義的學校建筑物不適合鉆孔布線；3.擁有多個校區(qū)的學校在校區(qū)間聯(lián)網(wǎng)成本較高等。但隨著現(xiàn)代信息技術的飛速發(fā)展，無線局域網(wǎng)技術不斷的成熟和普及，高校信息化的推進，數(shù)字化校園的建設，以及在校教職工和學生擁有帶有WiFi功能的移動PC、手機、平板電腦等，已成為廣大教職工與學生獲取資源和信息的主要途徑。在學生宿舍、實訓室、圖書館、辦公樓、教學樓、學術報告大廳、體育館、操場、等開發(fā)性場所，如何不受電纜的限制，并且可以移動接入上網(wǎng)，解決多人同時上網(wǎng)等問題，已成為許多高等院校急需解決的問題。那么，在不宜進行網(wǎng)絡布線的場所該如何聯(lián)網(wǎng)呢？在教室、實訓室等場所如何突破有線網(wǎng)絡節(jié)點限制，讓多人同時上網(wǎng)呢？這些傳統(tǒng)有線校園網(wǎng)的“網(wǎng)絡盲點”問題，與師生員工“隨時隨地獲取信息”的新需求之間的矛盾如今將可以通過無線網(wǎng)絡技術輕松解決。1.2國內(nèi)外無線校園網(wǎng)應用現(xiàn)狀長期以來校園網(wǎng)主要是以有線網(wǎng)絡為主，學校的教學活動主要集中在多媒體教室、實驗室、機房、圖書館等場地進行，這些教學場所都會有有線網(wǎng)絡。如今教學場所向著普通教室，學生宿舍、校園室外廣場、食堂、操場以及一切開放的場所延伸學生可以在學校任何場所開展學習，這就需要無線網(wǎng)絡。有了無線網(wǎng)絡，學生的學習將不再受到時間和空間的限制，隨時隨地可以進行學習，隨時隨地獲得資源。?1.2.1國外無線校園網(wǎng)應用現(xiàn)狀在國際社會中，美國和歐洲等西方發(fā)達國家的大學十分注重無線校園網(wǎng)的建設。無線校園已經(jīng)成為其衡量學校教學環(huán)境、教學資源利用率、教學品質(zhì)的重要標準?，F(xiàn)代化校園的一個最為顯著的標志就是擁有一個方便、穩(wěn)定、高校、舒適、快速、安全的無線校園網(wǎng)絡。自從2000年華盛頓區(qū)的哈佛大學（Howard）開創(chuàng)了無線校園網(wǎng)的第一次應用先河，為12個學生居住宿舍提供了無線校園網(wǎng)，隨后無線校園網(wǎng)絡的建設開始了其發(fā)展歷程，許多高等院校都建設了無線校園網(wǎng)。截止到目前為止，根據(jù)一些研究顯示，國外西方發(fā)達國家的很多高等院校都建設了無線校園網(wǎng)，其共由至少幾千所高校，所占比例高達所有高等院校的98%以上。發(fā)達國家高等院校不但對無線校園網(wǎng)的依賴程度在不斷的提高，甚至正逐漸成為其重要組成部分。特別是在美國、加拿大、澳大利亞、日本等國，無線校園已經(jīng)被廣泛應用于教學中，成為學校提高教育資源利用率，提升教學環(huán)境品質(zhì)，增加教育交流性和靈活性的一種重要方式，實現(xiàn)了教學不受時間和空間限制。無線網(wǎng)絡的使用在促進學術研究、加強教育影響力、完善校園教育質(zhì)量等方面發(fā)揮著正面作用。歐美多所知名大學提出校內(nèi)授課采用無線網(wǎng)絡來實現(xiàn)的項目，加拿大北阿爾博特技術學院(NAIT)和多倫多Seneca學院目前已成功將無線技術應用于會計專業(yè)學生的日常學習中[4]。1.2.2國內(nèi)無線校園網(wǎng)應用現(xiàn)狀相對于發(fā)達國家，我國高等院校的無線校園網(wǎng)起步較晚，但隨著無線網(wǎng)絡技術的不斷成熟和普及，近年來無線校園網(wǎng)的建設在我國各大高等院校迅速進行。2002年7月?北京大學開始鋪建中國第一個802.11b無線校園網(wǎng)絡，提供11M帶寬，支持近5000用戶在線；2005年教育部科技發(fā)展中心舉辦了旨在推動國內(nèi)無線校園網(wǎng)建設的中國無線校園網(wǎng)建設與發(fā)展論壇，該論壇的為國內(nèi)無線校園網(wǎng)建設奠定了基礎；2008年初，北京師范大學選擇銳捷網(wǎng)絡智能無線交換系列產(chǎn)品，建設成當年國內(nèi)最大規(guī)模的無線校園網(wǎng)，完全滿足了北師大數(shù)據(jù)、語音、視頻等方面的網(wǎng)絡應用需求，并實現(xiàn)了無線設備和無線用戶的集中管理、射頻的智能控管以及無線局域網(wǎng)的安全保障；2009年南京信息工程大學建成了當時規(guī)模較大的全網(wǎng)覆蓋無線校園網(wǎng)絡，在網(wǎng)用戶數(shù)突破萬人；2012年浙江大學建成了由一萬多臺H3C智能型802.11n無線AP組成，為浙大五萬余名師生提供了便捷無線網(wǎng)絡服務，是全球最大的802.11n無線校園網(wǎng)絡。到2012年，我國所有高校已建有校園網(wǎng)，其中建有無線校園網(wǎng)的高校有63.2%，由此可以看出我國校園無線網(wǎng)絡建設的步伐正在逐步加快。根據(jù)一些機構調(diào)查表明目前國內(nèi)80%以上的高校建設了無線校園網(wǎng)絡，剩余的高校大部分都提出了無線校園網(wǎng)的建設時間表，隨著WLAN技術的日益成熟及帶寬的大幅提升，以及基于無線網(wǎng)絡的數(shù)字校園概念的升級，無線校園網(wǎng)在高校信息化建設中有著廣闊的前景[5]。1.3論文組織結構本文以無線校園網(wǎng)建設的背景意義以及國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀作為引言引出下文，主要闡述了無線網(wǎng)絡的基礎知識，根據(jù)高校無線網(wǎng)絡的設計與實現(xiàn)重點分析了相關的技術標準以及所需的關鍵技術，并對廣東工貿(mào)職業(yè)技術學院無線校園網(wǎng)的建設提出了具體的設計與實現(xiàn)方案以及后續(xù)的測試與優(yōu)化方案。本論文共分為五章，各章內(nèi)容如下：第一章介紹了論文的背景、意義和國內(nèi)外校園無線網(wǎng)絡應用的現(xiàn)狀。第二章介紹了無線網(wǎng)絡技術基礎知識，包括無線網(wǎng)絡優(yōu)缺點、傳輸介質(zhì)、傳輸方式、IEEE802.11系列無線網(wǎng)絡標準、雙頻多模無線網(wǎng)絡、以太網(wǎng)供電POE技術、無線局域網(wǎng)安全技術、“胖”和“瘦”AP技術等。第三章介紹了廣東工貿(mào)職業(yè)技術學院無線校園網(wǎng)的構建第四章詳細介紹了廣東工貿(mào)職業(yè)技術學院無線校園網(wǎng)的設計與實施方案。第五章介紹了無線網(wǎng)絡的測試與優(yōu)化。最后一章對本論文進行了總結和工作展望。

無線網(wǎng)絡技術2.1無線網(wǎng)絡的概述無線網(wǎng)絡（）是采用無線通信技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)有線傳輸介質(zhì)所實現(xiàn)的網(wǎng)絡。無線網(wǎng)絡既包括允許用戶建立遠距離無線連接的全球語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡，也包括為近距離無線連接進行優(yōu)化的紅外線技術及射頻技術，與有線網(wǎng)絡的用途十分類似，最大的不同在于傳輸媒介的不同，利用無線電技術取代網(wǎng)線，可以和有線網(wǎng)絡互為備份。無線網(wǎng)絡在有線網(wǎng)絡的基礎上發(fā)展起來的，是有線網(wǎng)絡的一種有效的補充，兩者形成一種很好的互補。2.1.1無線網(wǎng)絡的優(yōu)點無線網(wǎng)絡最大的優(yōu)點在于其可移動性，連接到無線網(wǎng)絡的用戶可以移動且同時能與網(wǎng)絡保持連接。其他優(yōu)勢還包括靈活性、安裝更為便捷、易于進行網(wǎng)絡的規(guī)劃和調(diào)整、故障定位容易、易于擴展、建設費用低以及網(wǎng)絡可靠性高。2.1.2無線網(wǎng)絡的缺點無線網(wǎng)絡在能夠給網(wǎng)絡用戶帶來方便、穩(wěn)定和實用的體驗，但是其本身也存在著一些缺陷。無線網(wǎng)絡的不足之處體現(xiàn)在以下幾個方面：性能不足，電磁波的傳輸易干擾、速率低、無線信號是發(fā)散，造成安全性低等潛在問題。2.1.3無線網(wǎng)絡的傳輸介質(zhì)目前，計算機無線通信傳輸手段有兩種[6]：◆無線電波，即短波或超短波、微波◆光波，即激光、紅外線。2.1.4無線網(wǎng)絡的傳輸方式無線傳輸介質(zhì)是指利用各種波長的電磁波充當傳輸媒體的傳輸介質(zhì)。無線傳輸所使用的頻段很廣，人們現(xiàn)在已經(jīng)利用了好幾個波段進行通信，目前多采用無線電波、微波、和紅外線這三種形式。紫外線和更高的波段目前還不能用于通信?；诩t外線、無線電波、微波等通信方式的無線網(wǎng)絡優(yōu)缺點如表2.1所示。2.2IEEE802.11系列無線網(wǎng)絡標準介紹工作組在過往的三十多年里對世界局域網(wǎng)的發(fā)展做出的貢獻有目共睹。無線通信技術自從第二次世界大戰(zhàn)開始被應用，自此之后不斷發(fā)展，但是一直缺少相應統(tǒng)一的國際標準。為了促進無線通信技術的規(guī)范化發(fā)展，IEEE802工作組在1997年發(fā)布了無線局域網(wǎng)領域內(nèi)第一個國際上公認的協(xié)議802.11協(xié)議，這在WLAN的發(fā)展史上是很重要的一步，它指明了WLAN發(fā)展的方向。隨著時間的推移，802.11協(xié)議不斷的補充和完善如雨后春筍不斷制定出來，有802.11b，802.11a，802.11g，802.11e，802.11f，802.11h，802.11i，802.11j，802.11m，802.11n等技術標準，形成了802.11x標準系列協(xié)議家族，當今802.11x標準協(xié)議家族是無線局域網(wǎng)應用的主流標準，也是WLAN的技術基礎，下面就國際上使用最多的標準進行簡要對比和介紹。1.IEEE802.11b1999年9月IEEE802.11b被批準為正式協(xié)議，該標準規(guī)定WLAN工作頻段在2.4-2.4835GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達到11Mbps，傳輸距離控制在50-150英尺[7]。IEEE802.11b是普及程度最廣、最負盛名的無線局域網(wǎng)標準，該標準采用補償編碼鍵控調(diào)制方式，采用點對點模式及基本模式兩種運作模式[8]。IEEE802.11b推出之后很快被世界范圍內(nèi)的廠商接納采用并成為了主流的技術標準，所推出的產(chǎn)品在校園、寫字樓、機場、辦公樓、火車站、賓館、居民家庭等多種場合廣泛應用。2.IEEE802.11a1999年IEEE802.11b的后續(xù)標準IEEE802.11a標準制定完成，該標準規(guī)定WLAN的工作頻段為5.15-5.825GHz，數(shù)據(jù)傳輸速率達到54Mbps，傳輸距離控制在10-100米[9]。該標準采用OFDM擴頻技術以及QFSK調(diào)制方式，可以支持圖像、數(shù)據(jù)傳輸、語音等眾多業(yè)務。3.IEEE802.11g2003年IEEE802.11g標準制定完成，它與IEEE802.11b的工作頻段相同，而且擁有與IEEE802.11a比肩的傳輸速率。采用OFDM與CCK兩種調(diào)制方式，因此能與802.11a和802.11b相兼容。在2.4-2.4835GHz頻段工作，擁有54Mbps數(shù)據(jù)傳輸速率，傳輸距離大多控制在50-150英尺[10]。4.IEEE802.11nWLAN標準雖然經(jīng)歷了數(shù)次技術革新，但依然存在的諸多不足，為了實現(xiàn)高質(zhì)量、廣覆蓋、高帶寬、高速率的無線網(wǎng)絡服務，使其性能能夠達到以太網(wǎng)的水平，802.11n應運而生。2009年IEEE802.11n標準制定完成，802.11n采用的傳MIMOOFDM關鍵技術是將多入多出與正交頻分復用技術相結合不但使其傳輸速率由54Mbps提高到108Mbps，也使傳輸質(zhì)量得到了保證，從而可以支持高質(zhì)量的語音與視頻通話。802.11n采用智能天線技術，通過多組獨立天線組成的天線陣列，可以動態(tài)調(diào)整波束，保證讓WLAN用戶接收到穩(wěn)定的信號，并可以減少其它信號的干擾[11]，因此擴大了無線信號的覆蓋范圍，可以讓無線網(wǎng)絡信號覆蓋到校園任何一個角落，讓廣大師生真正體驗移動學習和生活帶來的快樂和便捷。無線局域主流技術標準對比2.3WLAN組網(wǎng)技術2.3.1雙頻多模無線局域網(wǎng)從上世紀末開始，到本世紀初，IEEE協(xié)會的802.11標準制定工作組陸續(xù)出臺了上文提到的多個物理層標準，如圖2.2所示。每個標準的出現(xiàn)，都使無線局域網(wǎng)在傳輸速度和傳輸質(zhì)量上得到很大的改善，但是標準越多，市場上的無線產(chǎn)品越是復雜多樣，進而就出現(xiàn)了不同廠家、不同標準的網(wǎng)絡設備不能兼容的問題。針對網(wǎng)絡設備因為支持不同標準而造成的不兼容問題，相關工作組提出了“雙頻多?！钡母拍?。也就是說，希望廠家生產(chǎn)的網(wǎng)絡設備可以工作在2.4GHz和5GHZ兩個頻段，這樣就完全掙脫了無線標準的束縛，只要是基于無線局域網(wǎng)802.11系列的標準，都可以做到完美的兼容，這樣做就大大方便了網(wǎng)絡的建設者和使用者，尤其是當用戶在不同的無線局域間漫游的時候。2.3.2以太網(wǎng)供電POE技術為了更為便捷的安裝無線AP，在網(wǎng)絡規(guī)劃設計時就要將無線AP的供電問題考慮進去?，F(xiàn)行的無線局域網(wǎng)組網(wǎng)模式中大都采用以太網(wǎng)供電的PoE技術，使用這種技術，在無線AP的部署中可以完全不用考慮其本地電源的供電問題。一個典型的PoE以太網(wǎng)供電的連接示意圖如下圖2.3所示，國際標準IEEE802.3af供電端設備每端口輸出參數(shù)為：44-57VDC350mA，在1，2，3，6線對上同時傳輸數(shù)據(jù)和電壓，每個端口所連接的終端設備的最大功率為15.4W。無線AP的PoE供電方式，給網(wǎng)絡建設者帶來了極大的便利。PoE供電的優(yōu)點主要有以下幾個方面：1)減少了資金投入。在這種供電模式下，只需要鋪設和安裝一條線纜。一個無線AC電源接口的售價約為200美元左右，大部分的帶電硬件，像監(jiān)控攝像機等，需要安裝在難以部署AC電源的地方。隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展，聯(lián)入網(wǎng)絡中的設備也不斷增加，假如不用為這些接入以太網(wǎng)的設備部署本地電源，對降低網(wǎng)絡建設的成本是相當有利的，并且也簡化了這些設備的管理和維護工作。2)安裝管理便捷。以太網(wǎng)供電PoE設備安裝使用簡單，能夠方便、快捷、安全的和有線網(wǎng)絡原有設備混用，和已有的以太網(wǎng)電纜并存沒有任何問題。3)供電安全。PoE供電端設備只為需要供電的網(wǎng)絡互聯(lián)設備供電，只有在網(wǎng)絡中連接了需要供電的設備時，網(wǎng)絡中的供電電纜中才會有電壓存在，所以，在普通的以太網(wǎng)線路中沒有漏電的風險。4)使網(wǎng)絡設備的管理更方便。因為只要遠端設備接入到無線網(wǎng)絡中后，無線控制器就能夠通過網(wǎng)絡和管理系統(tǒng)實現(xiàn)遠程管理，比如重新配置或重新設置無線AP的聯(lián)網(wǎng)參數(shù)，遠程控制無線AP等。5)支持更多的網(wǎng)絡設備。無線局域網(wǎng)應用的范圍越來越廣，提供的服務越來越多，需要聯(lián)入網(wǎng)絡中的設備也就逐漸增多起來，如無線網(wǎng)絡中的信號發(fā)射器，無線接入點、網(wǎng)絡電話、網(wǎng)絡攝像頭等等，2003年制定的相關標準802.3af中指出，只要功率小于12.95W的網(wǎng)絡設備都可以使用數(shù)據(jù)線供電，隨著技術的進步，2009年推出了這個標準的升級版802.11at，供電功率最高可達30W[13]。2.3.4無線局域網(wǎng)安全技術校園無線網(wǎng)絡是一個相對開放的網(wǎng)絡，因為需要考慮到學生和教職員工簡單便捷，因此安全問題就變得比較突出。眾所周知自802.11b標準誕生以來，其WEP的安全性就一直受到批評，由于它的密鑰分發(fā)渠道的公開和弱密的存在，使得無線局域網(wǎng)的安全形同虛設。任何接入無線局域網(wǎng)的用戶，只需要通過在自己的電腦上加裝網(wǎng)絡誘探器，并將網(wǎng)卡設置為雜散模式，就可以捕獲同一區(qū)域內(nèi)其他用戶在空中與AP交互的報文了。目前WLAN中采用的數(shù)據(jù)加密技術主要有以下幾種：1)利用WPA技術對接入用戶進行空中數(shù)據(jù)的加密，WPA利用其高效的密鑰管理機制可以確?？罩袛?shù)據(jù)的動態(tài)加密，以防止非法竊聽；2)采用SSL[14]加密應用層報文；3)利用IPSec[15]方式加密用戶整個數(shù)據(jù)報文。2.4無線接入點技術AP是WLAN網(wǎng)絡中的重要組成部分，其工作機制類似原有網(wǎng)絡中的集線器，無線終端可以通過AP進行終端之間的數(shù)據(jù)傳輸，也可以通過AP的“WAN”口與原有網(wǎng)絡互通，通常業(yè)界將無線AP分為胖AP和瘦AP[16]。“瘦”AP模式也稱為FITAP模式，是在2002年以后逐漸發(fā)展起來的一種無線局域網(wǎng)組網(wǎng)技術，它是為了解決“胖”AP模式下，AP價格高，覆蓋范圍小這個問題而研發(fā)出來的。和“胖”AP組網(wǎng)相比，在網(wǎng)絡設備中添加了無線控制器來實現(xiàn)原先“胖”AP上的一部分管理功能。2.4.1胖AP技術胖AP普遍應用于家庭網(wǎng)絡或小型企業(yè)無線局域網(wǎng)，原有網(wǎng)絡接入后，可以部署胖AP進行室內(nèi)覆蓋，室內(nèi)無線用戶終端可以通過與胖AP互聯(lián)訪問INTERNET。胖AP具有以下特點：（1）不能進行集中管理，需要用戶對每臺AP單獨進行配置管理；（2）支持網(wǎng)絡二層漫游；（3）不支持信道自動調(diào)整和發(fā)射功率自動調(diào)整；（4）集認證、安全等功能于一體，支持能力不強，擴展能力較弱；（5）用戶漫游切換的時候不能同步。胖AP的應用場合僅限于家庭網(wǎng)絡或小型企業(yè)無線局域網(wǎng)，小規(guī)模無線部署胖AP是可行的，但是對于大規(guī)模集中管理認證無線部署，如高校、大型企業(yè)、醫(yī)院的無線網(wǎng)絡應用，胖AP則無法支撐如此大規(guī)模部署。2.4.2瘦AP技術瘦AP是指需要無線控制器進行管理、調(diào)試和控制的AP，AP在無線局域網(wǎng)中只起到收發(fā)數(shù)據(jù)功能；網(wǎng)絡中任何一臺移動上網(wǎng)終端都可通過AP接入來分享網(wǎng)絡的資源。瘦AP解決了胖AP產(chǎn)品無法集中管理和集中部署安全策略的重大缺陷[17]。2.4.2.1瘦AP的原理瘦AP是無線網(wǎng)絡建網(wǎng)、組網(wǎng)方式的不斷更新而產(chǎn)生的。無線控制器加瘦AP架構的組網(wǎng)方式，對無線控制器、AP設備的功能進行了重新定義，其中無線控制器負責無線網(wǎng)絡的接入控制、AP的配置控制、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、漫游安全控制；瘦AP負責無線信號的傳輸、信號源的加解密、RF管理等簡單功能。大部分網(wǎng)絡設備廠家在支持瘦AP的組網(wǎng)架構的同時，將更多新技術新應用集成進無線控制器和瘦AP中，為無線網(wǎng)提供統(tǒng)一的管理接口。瘦AP的工作原理：（1）瘦AP本身不能保存配置信息，配置信息由無線控制器管理，瘦AP啟用時會自動尋找網(wǎng)絡中的無線控制器進行配置匹配、更新，方便對無線網(wǎng)絡的統(tǒng)一管理、維護。（2）瘦AP在網(wǎng)絡中自動尋找可接入的無線控制器，從無線控制器中自動獲取IP地址，瘦AP對的網(wǎng)絡拓撲不敏感。（3）無線控制器通過可遠程管理可查詢、管理無線網(wǎng)中的所用瘦AP設備的相關配置信息。（4）瘦AP的配置信息、軟件可通過無線控制器進行在線更新[18]。2.4.2.2瘦AP組網(wǎng)方式在無線網(wǎng)絡管理模式中，瘦AP和無線控制器之間組網(wǎng)方式可以分為三種網(wǎng)絡拓撲結構如下圖2.5所示：（1）直連模式：瘦AP與無線控制器不用通過其他網(wǎng)絡設備，直接互聯(lián)。（2）二層網(wǎng)絡連接模式：瘦AP與無線控制器同在一個二層網(wǎng)絡域中，瘦AP和無線控制器之間需要通過網(wǎng)絡中的二層交換機互聯(lián)。（3）三層網(wǎng)絡連接模式：瘦AP與無線控制器存在各自VLAN中，瘦AP和無線控制器之間需要通過三層交換機或路由器的三層轉(zhuǎn)發(fā)來完成的互聯(lián)通信。2.4.2.3瘦AP組網(wǎng)優(yōu)勢（1）快捷、方便的的組網(wǎng)方式和網(wǎng)絡擴展功能基于瘦AP無線網(wǎng)組網(wǎng)方式，信號傳輸是通過瘦AP與無線控制器無線互連，瘦AP不需要和無線控制器直接有線相連，無線接入信號源可以通過瘦AP方便的覆蓋全網(wǎng)，通過瘦AP堆疊技術，可以根據(jù)應用環(huán)境增加或減少瘦AP的數(shù)目，從而實現(xiàn)無線網(wǎng)絡的方便快捷組網(wǎng)能力。RF對網(wǎng)絡中設備的統(tǒng)一管理功能瘦AP可通過無線控制器自動設定統(tǒng)一的RF工作狀態(tài)，解決傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡中難以統(tǒng)一網(wǎng)絡中每一個AP工作狀態(tài)的難題，全新的RF自動管理技術，方便管理者在龐大、復雜的無線網(wǎng)絡環(huán)境中部署每一個AP狀態(tài)。RF管理軟件的應用可大概估算出網(wǎng)絡應用中瘦AP的部署情況，RF規(guī)劃有自動校準功能，可對瘦AP的功率、頻道參數(shù)進行自動調(diào)節(jié)，使得無線網(wǎng)上每一個設備都達到最佳運行狀態(tài)。RF管理模塊可對無線網(wǎng)絡中每個AP實際運行狀態(tài)進行監(jiān)測，方便實時掌控網(wǎng)絡中每個AP的工作狀態(tài)，如出現(xiàn)故障及時診斷。（3）集中管理瘦AP的組網(wǎng)方式提供了強大的集中管理功能，無線控制器可對無線網(wǎng)絡的配置進行統(tǒng)一配置管理。例如設備開啟關閉、AP配置更新、用戶認證、網(wǎng)絡漫游、流控管理等。（4）支持漫游功能無線網(wǎng)絡中的RF管理系統(tǒng)，提供強大的漫游功能，大大減少了無線客戶端和AP的關連時間，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡用戶在無線網(wǎng)絡里面進行快速的切換。在RF管理系統(tǒng)的作用下，為了避免各信號源同頻干擾，網(wǎng)絡中AP的實時工作頻率有時會發(fā)生改變，RF管理系統(tǒng)不停掃描網(wǎng)絡中各個可用信道，根據(jù)掃描結果自動改變瘦AP的工作頻率。（5）負載均衡系統(tǒng)根據(jù)無線網(wǎng)絡實際覆蓋環(huán)境跟接入終端數(shù)，能將無線用戶數(shù)均衡的分散連接到不同的瘦AP上，每一個瘦AP的無線接入帶寬是固定的，用戶接入同一AP越多能分享的帶寬就越小。（6）強大的接入、安全策略控制基于瘦AP的無線網(wǎng)絡提供了強大的接入、安全可控制策略，大多數(shù)瘦AP無線設備生產(chǎn)商都提供多樣式用戶認證功能，用戶最開始進入無線局域網(wǎng)，管理員一般不會開放直接訪問網(wǎng)絡的權限，用戶必須認證身份的合法性，根據(jù)相應的權限來訪問網(wǎng)絡，基于瘦AP的無線網(wǎng)絡還提供統(tǒng)一的加密功能，使用戶在數(shù)據(jù)交換時更安全。（7）QoS（QualityofService，服務質(zhì)量）優(yōu)化支持基于瘦AP的無線網(wǎng)絡可針對每個用戶進行權限設置，每個權限級別內(nèi)可設置連接的最高帶寬，根據(jù)網(wǎng)絡中不同的服務組，系統(tǒng)亦可透過無線控制器模塊設置定義不同的QoS隊列。2.4.3胖AP技術與瘦AP技術比較目前無線網(wǎng)絡的技術發(fā)展趨勢形成了兩套主流的組網(wǎng)趨勢，即胖AP和瘦AP組網(wǎng)方式，兩種組網(wǎng)方式的比較如2.2所示。2.5本章小結本章闡述了無線網(wǎng)絡的基本理論知識和相關技術，通過比較分析無線局域網(wǎng)絡的傳輸、接入、安全認證等技術，各種技術標準都是根據(jù)不同的使用環(huán)境，不同的用戶需求而制定的，每項技術標準都有自身的優(yōu)缺點，用戶應視實際需求選擇適合自己的標準。第三章XXXX學院無線校園網(wǎng)的構建3.1廣東工貿(mào)職業(yè)技術學院基本情況介紹廣東工貿(mào)職業(yè)技術學院是的前身是冶金工業(yè)部于1957年創(chuàng)辦的廣東省冶金工業(yè)學校，2002年5月14日經(jīng)廣東省人民政府批準，設立廣東工貿(mào)職業(yè)技術學院，是廣東省人民政府直屬的全日制普通高等職業(yè)院校。截至2018年6月，學院有天河和白云兩個校區(qū)，占地面積1038畝，校園規(guī)劃設計包括實驗實訓樓、教學樓、行政眾合樓、體育場、體育館及活動中心等建筑。學院目前共11教學機構。開設35個專業(yè)，有專任教師640人，全日制在校生規(guī)模達15000人。3.2高校校園網(wǎng)及本校校園網(wǎng)現(xiàn)狀目前，我國高校都擁有了校園網(wǎng)，校園網(wǎng)已經(jīng)成為校園生活的重要組成部分，為廣大的在校學生和教職工的學習、生活和工作帶來了極大的方便，數(shù)字化校園建設同時也成為了各高校重要內(nèi)容之一。目前高校校園網(wǎng)是以有線網(wǎng)絡為主，但有線網(wǎng)絡有如下不足之處：網(wǎng)絡規(guī)劃復雜；安裝和維護難度大；電纜系統(tǒng)的故障率高；網(wǎng)絡連接點難以移動，由于組織結構重組、辦公地點變更等原因所引起的網(wǎng)絡重建時間過長，建設費用高；難以給公共場所提供網(wǎng)絡服務。而無線網(wǎng)絡具有易于安裝、便于維護、移動性好、成本低、擴展性強等優(yōu)點，因此，在校園很多場合可作為有線網(wǎng)絡有效的替代或補充?，F(xiàn)時各高校已開始加快無線網(wǎng)絡建設的步伐，不斷地完善有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡無縫結合的建設工作，創(chuàng)造一個高效、實用、安全的校園網(wǎng)絡環(huán)境。學校目前已經(jīng)建立起有線網(wǎng)絡，這為下一步鋪設無線校園網(wǎng)打下了堅實的基礎，但是目前行政樓、實驗樓、教學樓等只有老師辦公或是上課的電腦連接有線網(wǎng)絡，學生不能隨時隨地的下載網(wǎng)絡資源，多媒體課件，時間緊迫時也只能通過運營商昂貴資費的廣域網(wǎng)下載網(wǎng)絡資源，智能手機等終端未安裝虛擬網(wǎng)還不能進入學校內(nèi)部校園網(wǎng)瀏覽資源，提交作業(yè)等。隨著越來越多的學生擁有個人筆記本、ipad和智能終端，因此傳統(tǒng)的有線校園網(wǎng)因為其的局限性已不能滿足廣大師生的教學需求，為了更好的解決學生在教室、實驗室等場所接入網(wǎng)絡節(jié)點的限制，構建安全、便捷、快速的無線校園網(wǎng)的呼聲越來越高。3.3無線網(wǎng)絡構建和應用方案3.3.1確定無線網(wǎng)絡建設目標在進行網(wǎng)絡設計時要充分考慮各種影響因素，達到網(wǎng)絡需要的性能和要求，如網(wǎng)絡系統(tǒng)的規(guī)模，網(wǎng)絡應達到的性能，網(wǎng)絡所需的帶寬，網(wǎng)絡能達到的速率，網(wǎng)絡能處理的最大流量等。無線網(wǎng)絡設計的目標，要充分考慮無線網(wǎng)絡的功能、性能、造價等方面。一個在整體性能、可靠性、安全性、擴展性等方面都具有良好表現(xiàn)、具有較好的維護性、較低的構建成本的網(wǎng)絡等都是作為選擇實施網(wǎng)絡方案關鍵決策因素。3.3.2無線網(wǎng)絡的規(guī)劃和設計原則校園無線網(wǎng)的設計原則建立在充分考慮學校使用需要的基礎上，力求滿足整個校園網(wǎng)的可靠性、先進性、兼容性、實用性、統(tǒng)一性和安全性等。統(tǒng)一性：整個網(wǎng)絡系統(tǒng)功能、數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡管理等方面要統(tǒng)一規(guī)劃，分步實施，便于網(wǎng)絡管理。實用性：遵循面向應用，注重實效，急用先上，逐步完善的原則；充分保護已有投資，以實用性的原則要求為依據(jù)，建設具有最高性價比的無線網(wǎng)絡。可靠性：保證系統(tǒng)可靠運行，關鍵設備應有冗余。先進性：采用當今最先進和成熟的技術，使新建立的系統(tǒng)能夠最大限度地適應今后技術和業(yè)務發(fā)展的需要。可管