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摘要：
无线局域网作为信息时代的新兴技术,已经迅速发展起来。而其中高校对网络应用的需求也越来越强烈，高效便捷的无线局域网建设越来越成为当今高校建设数字化校园的一个有效手段。本文简要介绍了 WLAN 的技术特点，通过对高校校园网及其用户进行分析，通过对无线局域网的分析,阐述了校园 WLAN 的的优势, 提出了高校覆盖无线局域网的设计思路并实现，为高校无线局域网的建设提供参考。
关键字：WLAN网络技术 高校 优势
一、WLAN的简介
（一）WLAN的概念：
WLAN(W i r e l e s s L o c a l A r e a Network），即无线局域网，是指以无线信道作传输媒介的计算机局域网，是有线联网方式的重要补充和延伸，并逐渐成为计算机网络中一个至关重要的组成部分，广泛适用于需要可移动数据处理或无法进行物理传输介质布线的领域。随着 EEE802.11 无线网络标准的制定与发展，使无线网络技术更加成熟与完善,并已成功的广泛应用于众多行业，如金融证券、教育、大型企业、工矿港口、政府机关、酒店、机场、军队等。它可以提供传统有线局域网 LAN（Local Area Network）的功能，能够使用户真正实现随时、随地、随意的宽带网络接入。
（二）WLAN的特点：
1.网络综合成本低：WLAN 最大的优势就是免去或减少了网络布线的工作量，铺设无须掘沟埋管，省去了大量线路铺设的费用和时间。
2.网络覆盖面广：只要安装了一个或多个无线接入点AP设备，就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络，它不受环境条件制约，网络的传输范围得到了拓宽。
3.组网灵活多样：WLAN可以按当时的需要容量来安装设备，甚至可以“现用现装”而传统有线网络，网络设备的安放位置受到网络信息点位置的限制，一旦 WLAN 建成后，在无线网的信号覆盖区域内任何一个位置都可以接入网络。4.具有强大的移动性WLAN的一个重大特性就是可以“随时、随地”地实现无线通信，资源共享、网络教学、视频会议等许许多多基于无线通信的技术将大大方便了师生们工作、学习。
（三）WLAN 的网络架构：
WLAN 网络从下往上的主要设备有 AP、POE 交换机、ONU、OLT 等，其网络架构如图1 所示。
1． 2 WLAN 的使用频率
WLAN IEEE 802． 11b /g 工作在 2． 4 GHz 频段，频率范围为2．400 0 ～2．483 5 GHz，共划分为 13 个子信道，每个子信道带宽为 22 MHz。为了避免干扰，通常使用的只有1，6，11 这3 个信道
二、高校对WLAN技术的需求分析
现在大部分高校都已建成有线网络,但是高校的不断扩大和发展,校园网的规模也随之不断扩大,也对现有校园网提出了更多和更高的要求。(一)教学的需求
现在高校大量开展多媒体教学和网络教学,越来越多的教室安装了多媒体教学系统,很多课程都需要通过网络来展示教学过程,以求达到更好地教学效果。学生则希望随时随地获取网络教学资源、提交作业、和任课教师进行在线交流等,教师则希望随时随地的访问校园网络资源、使用办公自动化系统、批改学生作业、在线指导学生学习等活动。但是有线的网络无法覆盖到校园的每一个角落,而且很多手持移动设备并不支持直接与有线网络交换信息。(二)端口数量的限制
高校中有很多特殊的地方无法布设太多有线网络接入点,如餐厅、图书馆、会议室等,并且很多建筑建设时间较长,不便施工,而老师学生拥有移动设备的越来越多,这些区域往往会在短时间内聚集大量需要网络的用户,而有线网络无法满足大量师生同时上网的需求。如果采用无线的方式,在有线的端口上连接无线AP(Acce Point无线接入点),无需布线就可以轻松实现对有线端口扩展,可同时满足几十甚至上百用户连接网络的需求,满足师生需要。(三)办公、管理需求
随着高校网络建设的不断完善,越来越多的信息管理平台被应用到日常管理中,无线网络的广泛应用可以很好地弥补有线网络的不足,更好地延伸网络,满足对管理信息系统的应用需求,实现无纸化办公。(四)大型活动的需求
随着高校校园规模的不断扩展,办学规模的不断扩大,如学术交流会、人才交流会等各种大型活动也举办的越来越多,除此之外,学校每年定期举行的运动会、文艺汇演等活动,对网络也提出了需求,而这些活动又具有极大的灵活性,临时铺设、调试有线网络既浪费又容易出现故障。而WLAN技术可以实现对校园的每一个角落的无盲区覆盖,更好地满足各种活动对网络的需求。(五)高校格局变化的需求
现阶段,高校都在不断扩张,建立分校区,要为新建立的校区连接网络。有线网络模式下要铺设大量光纤、双绞线,费用高、施工难度大、工期长,对迅速扩展的高校形成了严重的瓶颈。而无线网络可以实现短距离校区的高带宽连通和新建校区网络的无缝覆盖,满足高校格局变化的需求。
三、与有线网络相比无线网络的优势分析
WLAN技术使网上的计算机具有可移动性，能快速、方便地解决有线方式不易实现的网络信道的连通问题。WLAN利用电磁波在空气中发送和接收数据，而无需线缆介质。与有线网络相比，WLAN具有以下优点：
1.安装便捷：无线局域网的安装工作简单，它无需施工许可证，不需要布线或开挖沟槽。它的安装时间只是安装有线网络时间的零头。
2.覆盖范围广：在有线网络中，网络设备的安放位置受网络信息点位置的限制。而无线局域网的通信范围，不受环境条件的限制，网络的传输范围大大拓宽，最大传输范围可达到几十公里。
3.经济节约：由于有线网络缺少灵活性，这就要求网络规划者尽可能地考虑未来发展的需要，所以往往导致预设大量利用率较低的信息点。而一旦网络的发展超出了设计规划，又要花费较多费用进行网络改造。WLAN不受布线接点位置的限制，具有传统局域网无法比拟的灵活性，可以避免或减少以上情况的发生。4.易于扩展：WLAN有多种配置方式，能够根据需要灵活选择。这样，WLAN就能胜任从只有几个用户的小型网络到上千用户的大型网络，并且能够提供像“漫游”（Roaming）等有线网络无法提供的特性。
5.传输速率高：WLAN的数据传输速率现在已经能够达到11Mbit/s，传输距离可远至20km以上。应用到正交频分复用（OFDM）技术的WLAN，甚至可以达到54Mbit/s。
6.此外，无线局域网的抗干扰性强，网络保密性好。对于有线局域网中的诸多安全问题，在无线局域网中基本上可以避免。而且相对于有线网络，无线局域网的组建、配置和维护较为容易，一般计算机工作人员都可以胜任网络的管理工作。由于WLAN具有多方面的优点，其发展十分迅速。在最近几年里，WLAN已经在医院、商店、工厂和学校等不适合网络布线的场合得到了广泛的应用。
四、WLAN规划和设计时需要考虑的问题
(一)、RF
设计问题对于任何WLAN的设计来说，也许最重要的设计难题是它使用射频（RF）无线电波进行通信。显然，无线网络发射RF波,但是如果RF波受到周围环境的影响，那么WLAN就会出现操作问题。你不能假设任何一种设置都支持RF通信，原因在于每一种情况下的工作状态是不同的。IEEE802.11WLAN主要工作在2.4GHz的工业、科学和医疗（ISM）频段[1]。一般而言，虽然已经证明ISM频段相当可靠，但是它的一些特性也会影响WLAN的性能： 1.1竞争设备
由于ISM RF频段是无许可证的，所以许多不同类型的无线设备也使用该频段，例如蓝牙设备、无线电话、紧急服务（警察和救火）无线电通信以及一些婴儿监控器等。1.2距离
在一定距离处，所有的RF信号都会至少损失一些信号强度。对无线网络来说，当距离达到无线设备有效范围的外边界时，这就将转化为带宽和信号完整性的损耗。即使是同一网络中的相同或者类似的设备，由于天线功率（增益）的不同，其操作范围的距离也可能会较远或者较近。在一个WLAN中，802.11b设备只能在天线或者发射机附近的30米范围内提供11Mbps的完全带宽。从发射机到接收点的距离每增加30米，就将损耗大约50%的带宽（如图1所示）。距离每增加30米，带宽损耗就会随之增加，在大约100米处，它的带宽将减小到只有1Mbps。
1.3WLAN的覆盖范围
如前所述图，距离与RF信号的带宽成反比。随着距离的增加，带宽和吞吐量会减小。典型的802.11bWLAN接入点的RF范围为100米。为了最大化接入点的覆盖范围，接入点应该位于中心位置，或者至少位于能够提供它所支持的最大覆盖范围的位置。在较大的覆盖区域内，应该规划使用多个接入点，使它们相互重叠，以便在WLAN的覆盖区域内提供无缝漫游。记住，应该将每个重叠的接入点设备工作在不同的信道，以免产生交调干扰。同时，无线局域网RF技术采用“先断开再连接”的握手方法，这意味着在建
立新连接之前，将中断旧的连接[4]。因此，最好不要将接入点的信号覆盖范围重叠得太多。在设计中包含额外接入点的一个好处是这个设计能够提一定程度的冗余，这样当一个接入点出现故障时，网络仍然能够继续向用户提供服务。冗余接入点的另一个好处是当WLAN扩张时，它能够在容量和覆盖能力之间进行权衡。
五、无线网络的结构特点
WMN由客户节点、Mesh路由器节点和网关节点组成。通常Mesh客户节点可以是笔记本电脑、PDA、W i-F i手机、RFID阅读器和无线传感器或控制器等；Mesh路由器可以是普通的PC，也可以是专门的嵌入式系统，如ARM(Advanced R i s c Ma－chines)等。若按WMN的结构层次，网络可分为平面结构、多级结构和混合结构
（一）平面网络结构
平面网络结构中所有的节点为对等结构，具有完全一致的特性，即每个节点均包含相同的MAC、路由、管理和安全等协议，既具有客户端节点的功能，也具有能够转发业务的路由器节点的功能。这是一种任意网状的拓扑结构，节点可以任意移动，网络拓扑结构会动态变化。本质上是一种Ad hoc网络结构模式，它可以在没有或不便利用现有网络基础设施的情况下提供一种通讯支撑环境。这种结构适用于节点数目较少且不需要接入到核心网络的应用场合。
（二）多级网络结构
多级网络结构分为上层和下层两个部分。在这种结构中，终端节点可以是普通的VoIP手机、笔记本电脑和无线PDA等。这些终端节点设备通过Mesh路由器接入到上层Mesh结构的网络中，实现网络节点的互联互通。这样的结构降低了系统建设成本，也提高了网络覆盖率和可靠性。
（三）混合网络结构
混合网络结构为以上两种结构的混合。在这种结构中，终端节点增加了具有转发和路由功能的Mesh设备，设备之间可以以Ad hoc方式互联，直接通信。一般来说，终端节点设备需要同时能够支持接入上层网络Mesh路由器和本层网络对等节点的功能。混合结构WMN如图1所示，Mesh客户端可以通过Mesh路由器接入骨干Mesh网络。这种结构提供了与其他网络的互连功能，如因特网、WLAN、WiMAX、蜂窝和传感器网络。同时，客户端的路由能力增强了网络的连通性，扩大了覆盖范围。这时的终端节点已不是现有的仅支持单一无线接入技术的设备，而是增加了具有转发和路由功能的Mesh设备，设备间可以直接通信。通常要求终端节点设备具备同时支持接入上层网络Mesh路由器和本层网络对等节点的功能
六、校内小型 WALN 的配置的方法。
（一）硬件连接方法
首先，将无线路由的电源接通，将网线的一端连接到路由器的 LAN 口的任意接口上，另外一端连接到计算机的网卡接口。硬件连接如图 所示。
（二）配置计算机
将计算机的有线网卡（即“本地连接”）的 i p 地址及 DNS 设置为自动获取。
1．Windows 2000或 Windows XP 系统中 IP 地址设为自动获取的方法右键单击“网上邻居”，选择属性，再右键单击“本地连接”，选择属性，双击“Internet协议（TCP/IP）”，选择“自动获得 IP 地址”和“自动获得 DNS 服务器地址”，点击“确定”，返回上一个界面，点击“确定”。2．Windows VISTA 或 Windows7 系统中 IP 地址设为自动获取的方法点击“开始—控制面板—网络和 Internet—网络和共享中心—管理网络连接—本地连接”，右键单击“本地连接”，选择“属性”。再双击“Internet 协议（TCP/IP）”，选择“自动获得 IP 地址”和“自动获得 DNS 服务器地址”，点击“确定”，返回上一个界面，点击“确定”。
（三）设置无线路由器 1．登陆路由器的设置页面，打开网页浏览器如图 所示，输入 192.168.1.1，然后回车，输入用户名和密码，均为 admin。
2．设置无线网络名称：点击左侧菜单中的“网络参数”，将路由器的 SSID 号设置为你所需要的名称。
3．禁用 DHCP 服务：选择左侧菜单中的“DHCP服务器”-“DHCP 服务”，将路由器中的 DHCP 服务禁用,即选中“不启用”，然后保存。
4．设置无线网络密码：如需要将无线信号加密，则选择相应的加密方式，并输入相应的访问密码,反之如不需要加密，则选择“不开启无线安全”。5．设置完毕后请选择左侧菜单中的“系统工具”-“重启路由器”，并重启无线路由器。
（四）连接无线网络信号
1．查看无线网络名称，并连接到你的无线网络右键单击“网上邻居”选择“属性”，选择“无线网络连接”后右键单击，选择“查看可用的无线连接”，点击“刷新网络列表”，选择路由器的无线网络名称并双击。
2．输入无线网络输入无线网络的密匙并再次确认输入，单击“连接”并等待连接成功。
3．成功连接后，无线网络会显示“已连接”。
（五）校园网内的认证拨号上网
1．输入你所申请的校园网账号及密码，然后选择“属性”，在“使用网卡”选项中选择计算机中相应的无线网卡名称，然后点击连接。2．确认连接成功后即可正常上网。连接属性设置如图 所示
七、实例分析WLAN在学校的建设目标和方案
（一）设计原则滁州职业技术学院无线网建设目标和方案
滁州职业技术学院无线网的建设目标为：
（1）实现校区内主要教学、试验和办公场所室内的无线覆盖；
（2）实现室外所有活动区域的无线信号覆盖；
（3）实现无线网状网设备间无线互联；
（4）实现无线网络与现有有线网络之间的无缝联接；
（5）实现无线终端安全接入；
（6）实现无线网络设备集中管理。方案设计原则遵循可靠性、兼容性、可扩展性、可管性、可维护性和安全性等要求。
（二）滁州职业技术学院无线网络的配置和部署
为了使WMN具备良好的可扩展性、容错性、自调节能力，大的覆盖范围和网络容量，需要对网络配置和部署进行研究。
首先，需要对移动性较弱，组成骨干网的Mesh路由器的部署位置进行规划，一方面在保证不出现无线信号覆盖盲区的前提下，需要的Mesh路由器需要量尽可能地低以降低成本；另一方面，在热点区域，提供多条路径以增加用户接入数。可以结合多入多出(MIMO)和方向性天线技术等来进一步提高网络传输能力。Mesh路由器能提供各种异构网络的接入服务，因此，如何分配Mesh路由器的多个无口
以保证各个网络之间的连通性，是WMN应该解决的问题。此外，在WMN中，采用多信道的方法可以用来增加网络的吞吐量，但在无线多跳的环境下，多信道的通信方式也面临更多的亟待解决的问题。
（三）滁州职业技术学院网络拓扑 滁州职业技术学院网络拓扑
拟采用厦门大学海韵校区无线Mesh 组网的拓扑结构：
（1）采用Azalea金梭MSR2000无线路由器。
（2）Backhaul采用5.8G频段，天线采用定向天线，避免相互之间的干扰。
（3）Acce采用2.4G频段，为了减小各个站点之间的相互干扰，所有站点均采用定向扇区天线覆盖。该方案采用了两个有线接入点接入校园有线网络，其他各点通过无线链路网状互联，充分考虑了网络的可靠性、冗余能力、自愈能力，方案设计具有前瞻性，能够满足将来网络向更高性能扩展的能力，在保证系统的稳定性和带宽的基础上实现了无线链路冗余。通过搭建的无线网络，能够为学院的师生提供无线上网、无线视频监控、无线网络教学、Wi-Fi语音等多种业务。师生可以随时随地通过笔记本电脑、PDA等各种无线终端连入校园网及互联网，更为方便、高效地共享信息资源。不仅教学手段和课余生活能得到极大的丰富，而且教学、科研和管理的水平也能得到相当的提高
八、实例分析：对某高校A宿舍楼的WLAN设计
某高校12 舍环境特殊，情况复杂，存在弧形区域，中央空地无遮挡。圆弧处 AP 信号极易穿过中央空地，辐射到对面寝室，造成干扰。其结构如图 所示，3． 问题汇总
在该高校 12 舍安装好 WLAN 系统后，通过收集及分析同学们所反映的具体情况，主要发现了以下几个主要问题: 无法获取 IP 地;Portal 页面打不开，速度慢;经常掉线。导致这些问题的主要原因为地址池的容量不够大，干扰严重，所在区域信号强度偏低，AP 负荷不均衡等。通过现场排查及测试，对2 楼扫描得到的 AP 个数及信号强度进行了整理，其AP 数量多达197 个，其中信号强度在 －45 dBm 以上的达64 个，占总数的1/3，情况非常复杂。具体数据见图舍 2 楼 AP 个数及强度统计
以2－16 寝室为例，室内 AP 数量较多，信号强于－65 d B m的约占 1 /3。每信道 AP 数量过多，多个 AP 间出现 RF 重叠和相互干扰现象。通过专业软件的分析得到:信道1 里的包错误率为 30%，已超过警报临界值 20%;WLAN 802． 11 管理帧的 WLAN 带宽利用率目前是 14%(信道1)，已超过警报临界值10% 3． 2 优化方案及效果
具体优化方案及效果如表 1 所示。优化前后设计图 对比如图4 所示。
3． 3 优化前后对比 3． 3． 1 业务测试结果 业务测试结果如表2 所示
从任意选取的3 个寝室下载 QQ 的速度来看，优化后 比优化前的下载速率有了大幅度提升，优化效果明显。3． 3． 2 业务测试结果
选取12 舍 3 楼进行优化前后信号强度及信噪比对 比，结果如图
5、图6 所示。
优化前后的信号强度对比
优化前后的噪音强度对比
就信号强度来说，优化前强度在 －30 dBm 以上的区域占80%，但优化后明显提升到了 92%;再来看信噪比，优化前70 dB 以上的区域占83%，但优化后上升为95%。通过对优化措施的实施及后续一系列的测试，结果表明，本次优化效果非常明显，信号覆盖范围扩大、强度及信噪比增强、下载速率提升。
九、几种重要的 WLAN 优化方案
针对目前已经测试及优化完成的所有高校，总结出 以下4 个比较重要的优化方案。2． 1 频点规划
在校园实际工程部署中，常常通过增加 AP 个数来缓解容量问题，这种做法在一定程度上提高了可用用户接入数，但是也大大提升了同一信道覆盖重叠的现象。为了尽可能减小 AP 在同一频点的干扰，可以采用以下方案进行优化: 1)若每层楼的 AP 个数不大于 3 个，则将它们的信道分别调整为1，6，11 中的1 个;2)若每层楼的 AP 个数大于等于 4 个，则根据它们信号强度的覆盖范围，将各 AP 间重合面积大的调整为不同频点，将重合面积小的调整为相同频点，力求扰达到最小;3)楼层间的 AP 也要进行考虑，上下楼层处于同一位置的2 个 AP 应调整为不同的频点。
2． 2 功率调整功率调整具体为: 1)用于室内放装模式时，天线接口处的输出功率不大于20 dBm;2)用于室内分布系统时，天线接口处的输出功率不大于20 dBm，射频输出等效全向辐射功率不大于27 dBm;3)用于室外覆盖时，射频输出等效全向辐射功率不大于27 dBm;4)发射功率支持远程调整，分别为最大功率的 1 /2，1 /4，1 /8。当上下楼层能够接收到本层某个 AP 信号，且强度较强时，在不影响本层使用的前提下，可以对其功率进行调整。2． 3 更换天线
根据天线的覆盖方式，可将天线分为全向天线和定向天线2 种。应根据楼栋的实际情况选择天线类型。
1)若楼栋是一字型，或类似的简单结构，则使用全向天线;2)若楼房是圆弧型，信号会辐射到各处，在本楼房内相互干扰，则根据实际情况使用定向天线。
2． 4 对室内分布系统进行调整
如果 AP 发射功率已经处于最大值，还不能满足信号强度的要求，那就需要移动 AP(直放型)或者天线的放置位置，使 AP 或天线的覆盖范围达到要求。或根据用户密集程度，对AP 进行适当的增减。对于室内分布型系统，建议使合路末端更靠近用户终端，用以增加用户终端的接收场强。
十、WLAN前景广阔中国将成/热区
WLAN是一种把以太网和无线通信结合起来的技术,能够让计算机和其它电子设备不用线路连接就可以在局域网中发送和接收高速数据。刚面世时它只是个别技术爱好者的玩物。而现在,随着Wi-Fi为主的接入技术进入市场,并逐渐产业化,特别是当世人广泛期待的3G时代并未如期而至,WLAN的高速发展更是成为了电信业发展一大亮点。
WLAN的全球发展及展望目前,WLAN在全球发展势头迅猛。Gartner公司的最新研究数据表明,在全球最大的000家公司中,有2/3的公司在2005年将采用Wi-Fi,而其中有1/3的公司已经采用了WLAN产品。比尔#盖茨也曾预言,WLAN必将广泛应用在家庭内部。
无线局域网在中国的应用2002年是国内WLAN运营市场比较活跃的一年。中国电信的/天翼通0服务、中国网通的/无线伴旅0服务开始在全国轰轰烈烈地开展,中国移动则从2002年第四季度开始在全国大规模地建设WLAN;中国联通也在2003年的CDMA20001x网络中引入WLAN技术来配合使用。可以说,中国的WLAN起步是比较快而且得到主流运营商积极响应的。到2003年中国WLAN设备市场规模为人民币4.3亿元(赛迪顾问),与2002的1.41亿元同比增长了205%。2003年中国WLAN设备市场总体保持快速增长,除了第二季度受/非典0影响有显著的下降外,其它季度都保持高速的增长。2003年全年平均季度增长率近30%,下半年由于行业和家庭用户WLAN建设快速启动,整体市场增幅有较大的飞跃。供应厂商数目的增多、多个802.11协议的出现以及芯片设计领域不断出现的创新,将促成一个非常活跃的无线局域网产品市场的出现。到了2004年一季度后,因为WAPI标准对国内电信运营商和一部分行业客户的设备采购积极性造成了一定影响,再加上部分消费者持币观望,造成2004年第一季度整体市场规模大幅回落。然而,2004年注定是WLAN的翻身年,流产的WAPI又给了它活力。当前WLAN作为一种提供局域覆盖、高速接入的无线接入技术在中国各运营商中迅速发展。如中国移动将WLAN与GPRS/3G形成互补,为用户提供热点地区高速、广域范围中、低速的数据业务,以降低GPRS/3G建网成本,并支持WLAN用户在全国WLAN覆盖范围内的漫游中国移动已经在全国31个省市铺设了1000多个/热点0。而中国网通已经在全国2000多座楼宇中布好了线,只要客户需要,很快就能开通/无限伴旅0WLAN服务。尽管目前中国无线局域网整体市场规模不大,市场发展速度很快。中国被公认为WLAN的发展热点地区。目前,中国的WLAN虽然是网络设备市场中的一个热点,但其市场整体规模尚小,市场仍需培育。
从市场发展看,中国巨大的市场潜力被各大WLAN设备和芯片厂商看好。同时,2008年是奥运年,也是IT技术的奥运盛会,对中国的IT业来说,其重要性无法估量。正如2000年的互联网让奥委会发出了/奥运会走到了互联网的十字路口0的慨叹,WLAN在2002年世界杯上的处子秀至今是WLAN厂商津津乐道的谈资,无疑,2008年将成为未来4年中国WLAN产业的一针长效兴奋剂。
致谢
经过进三个月的努力，论文终于完成，这是大学三年所学理论知识的积淀。大学生活即将结束，感谢四年来一直默默支持我的父母，感谢教授我所有课程的各位老师，感谢和我一起努力学习的各位同学，特别感谢论文指导老师夏磊老师在我论文方面的帮助，帮我多次修改和指出我的不足指出，非常感谢您。在我最困难的时候因为你们的鼓励和微笑让我奋然前行。
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