校园无线网络的设计方案

摘要伴随IEEE802．11无线局域网技术原则的不停推出以及基于这些原则的无线产品的出现，无线局域网的应用和普及已发展到了一种新阶段，基于WLAN的无线网络构建已成为组建无线校园网的主流技术，是有线校园网网络延伸的重要手段之一。本文结合某学校无线校园网建设实际状况，论述了设计与规划校园无线局域网的原则、措施和环节，组建了基于WLAN的校园无线网络．并对有关的设计措施进行了详细阐明，为深入的研究提供了思绪。无线局域网是目前发展较快的技术,校园是其中重要应用领域之一.无线局域网技术相对成熟,产品较多,各有特性.规划无线校园网时应根据教育特点,选择适合产品,作出覆盖和容量的协调,与有线校园网作优化集成,为学生提供高效、以便的网络接入。关键字：思科,千兆互换产品，无线校园网,处理方案目录TOC\o"1-3"\h\z\t"摘要,1,参照文献,1"摘要I1.项目背景12.项目特点13.设计原则24.需求分析24.1发展现实状况24.2可行性分析34.3目的需求34.4功能需求44.5应用需求45.总体设计65.1校园各子网设计65.2校园网拓扑构造图76.无线校园网处理方案76.1目前无线校园网面临的问题76.1.1处理信息点流动的问题86.1.2处理难以布线的问题86.1.3提高教学效率86.1.4节省成本86.2方案一86.2.1Cisco推出无线校园网方案86.2.2Cisco无线校园网方案实行细则96.2.3Cisco无线校园网的特点126.2.4方案中使用的设备136.2.5设备报价表216.3方案二226.3.1室内226.3.2室外236.4方案三25参照文献261.项目背景学校目前正加紧对信息化教育的规划和建设。开展的校园网络建设，意在推进学校信息化建设，其最终建设目的是将建设成为一种借助信息化教育和管理手段的高水平的智能化、数字化的教学园区网络，最终完毕统一软件资源平台的构建，实现统一网络管理、统一软件资源系统，并保证未来可扩展骨干网络节点互联带宽为10G，为顾客提供高速接入网络，并实现网络远程教学、在线服务、教育资源共享等多种应用；运用现代信息技术从事管理、教学和科学研究等工作。最终到达在网络方面，更好的对众多网络使用及数据资源的安全控制，同步具有高性能，高效率，不间断的服务，以便的对网络中所有设备和应用进行有效的时事控制和管理。2.项目特点●全覆盖：以802.11g模式覆盖整个校园，可保证被覆盖需求的网络访问流畅。提供数据接入业务，让学校师生体会到无线局域网给教师的教学和学生的学习带来的好处。●可管理：由于校园有线网络已经建成，统一的网络管理已经投入使用，本次建成的无线网络，将可以很好的融合进既有校园管理系统中，对无线网内顾客和无线接入点/网桥进行统一管理。●安全性：充足考虑网络的安全性，原有网络系统已经具有多种安全防御能力，建成的无线网络很好的融合进原有网络安全处理方案体系中，并根据无线网络的安全技术特性，补充为具有多层次的安全保护措施，以满足顾客身份鉴别、访问控制、可稽核性和保密性等规定。●可扩充性：在校园网络规模不停发展的状况下，无线网络可满足在不变化主体架构与大部分设备的前提下，平滑实现升级和扩充，减少原有网络的硬件投资，并保证扩展后的系统可用性与稳定性。●与认证计费系统的融合：校园原有的认证计费系统架构已经稳定的运行，在新建成的无线网络中，作为网络接入层的有效补充，可以完全融合进原有认证计费体系，支持此后全网对所有顾客的上网控制、认证与计费的持续运行。●多种服务的支持：基于校园级网络的未来可持续发展，采用的无线产品均具有可适应未来发展校园级无线宽带应用（如无线语音应用、无线视频会议应用、无线多媒体通信应用等）的需要，并提供低成本的无缝升级和前后兼容。3.设计原则校园无线网的设计原则建立在充足考虑学校使用需要的基础上，力争满足整个校园网的可靠性、先进性、实用性、可兼容及可扩展性。

●可靠性：保证系统可靠运行，要害设备应有冗余；

●先进性：采用当今国内、国际上最先进和成熟的计算机软、硬件技术，使新建立的系统可以最大程度地适应此后技术和业务发展的需要；

●实用性：可以最大程度地满足实际工作的规定，是每个信息系统在建设过程中所必须考虑的一种系统性能，它是自动化系统对顾客最基本的承诺；

●可兼容及可扩展性：在进行方案建设时，力争做到网络构造清晰、合理并具有扩展能力；硬件配置先进、可靠，可以满足网络及软件运行的需要；系统软件安全、可靠，界面友好，易于操作和维护。4.需求分析4.1发展现实状况据一项调查表明，截至目前，我国已经有15.1%的高校建有无线校园网，但绝大多数都属于试验性质，并没有广泛开放给学生使用。同步有36.2%的高校计划建设无线校园网，两项合计到达了51.3%。调查同步表明，国内大学中但愿购置笔记本电脑的学生到达67.2%，在这些学生中又有80％左右但愿通过度期付款方式购置。笔记本校园是现代大学生的切实呼唤，无线互联网技术从上世纪90年代末发展至今，已经趋于成熟，最高速率已经到达54M，并实现了漫游认证。实际上，IBM、三星等电脑厂商每年都分两次（暑假、寒假）向大学生提供不凡优惠折扣的笔记本电脑，大大提高了部分地区大学生的电脑普及率和学习效率。目前，无线校园局域网在国内高校已经被越来越多的顾客接受，北京大学、北京第二外国语学院、上海同济大学、西安交通大学、武汉大学、华中科技大学、东北大学东软信息学院等相继采用了无线方式搭建或者补充校园网。无论是校园内部信息点的分布设计、校园内建筑物间的网络连接，还是学校本部和分部的联网，无线网络技术都能发挥作用。此外，无线网络环境的引入，也为崭新的无线多媒体提供了应用平台，将教育信息化建设引入新的天地。4.2可行性分析伴随无线局域网技术和无线产品的成熟，无线网络为校园网建设提出了新的可行的思绪。无线局域网原则IEEE802.11b/g/n可以与既有的计算机网络进行平滑无缝的连接，并能与既有的计算机网络和终端设备互联，与有线网络资源具有良好的兼容性和整合性。无线网络的特殊优势在于：采用无线联网技术，具有高度的空间自由性和网络灵活性，防止了大规模铺设网线，有效的削减了施工费用，并且建设周期很短。无线局域网产品一般与有线以太网配合使用，重要合用于便携终端应用较多的场所、范围较大而信息点分布稀疏的场所、环境恶劣或其他不适合布线的场所等，有助于简化网络构造，增长网络的扩展性和灵活性。目前，无线校园局域网在国内已经被越来越多的顾客接受，无论是校园内部信息点的分布设计、校园内建筑物间的网络连接，还是学校本部和分部的联网，无线网络技术都能发挥作用。此外，无线网络环境的引入，也为崭新的无线多媒体提供了应用平台，将教育信息化建设引入新的天地。4.3目的需求学校：优化管理体制，实现资源合理配置，节省不必要开支，投入教学、科研及校园设施；加速科研成果转化，开展对外合作、交流；承接多种技能培训、考核，扩大著名度；开办远程教育；加强师生素质培养；教师：获取信息；提高业务水平及自身素质；进行科研及项目开发；对外学术交流；加强与学生的交流；便利的校园生活服务；学生：获取信息，拓宽知识面；提高专业水平，随时得到教师指导；广泛的交流；学习与实践相结合；丰富多彩的校园生活及发挥才能的机会；便利的校园生活服务。4.4功能需求1、学院采用1000M做骨干，100M到桌面。

2、校园网内具有WWW服务器、FTP服务器、DNS服务器、VOD点播服务器、办公OA服务器、设有基于SAN架构的磁盘阵列用于数据存储、用于提供某些培训中常用的资料下载，网络管理等。

3、校园网采用路由器+防火墙构造进行接入，网络互联设备(互换机、路由器、线缆、及其他设置)。

4、所有试验室各自划分VLAN，各系办公室各自划分VLAN，行政办公室为一种VLAN，教室为一种VLAN，服务器组为一种VLAN。

5、做好路由器与防火墙之间的安全通信工作，防止搭线窃听，IP盗用。6、所有试验室各自划分VLAN之间不能互访，不能访问其他区域，只能上网。7、各系办公室自划分VLAN之间不能互访，不能访问行政办公VLAN，能上网，可以访问教室的VLAN。

8、网络中心设在实训楼的321和教学楼的321,

实训楼与教学楼相距100米，两楼用光纤连接。4.5应用需求校园内部铺设网络的工程波及面很广，无论是在室内还是在室外，均会对既有的校园环境产生不少影响，这一点在发展历史较长、校内新老建筑并举的校园内体现的尤为明显。从投资、施工周期、网络维护、升级等多种方面着眼，学校需要一整套可以多快好省建设校园网络的方案。目前大部分学校都已建有有线局域网，不过伴随学校的发展，对既有的校园网提出了更多更高的规定:■现代化教学需求。目前学校大量开展网络化教学活动，诸多课程或课件都要通过访问页面来获取。学生但愿在任意时间在学校的任何地点访问课程主页和课件资源，并进行提交作业等活动。同步，师生但愿能有更便利的条件访问校园网上提供的其他资源。■端口数量的限制。一般来说，有线局域网中在如教室、图书馆、会议室等地方不也许布设太多信息点，伴随即来学生中笔记本电脑的普及和现代化教学的普及，这些地方往往在同一时刻有大量的电脑，而目前的有线校园网没有措施使学生们在这些区域上网。而采用无线方式，在端口上连接无线接入点，不需布线就可以轻松从—个端口扩展到成百上千个端口的应用。■分校间的连接。对于地理位置分布较远的多种校区之间的校园联网，采用无线局域网技术是最佳选择。它可以将学校内所有校区的局域网联网，实现资源共享。尚有有些布线不以便的校园建筑物之间也可通过无线局域网技术实现连接。■移动办公。伴随教职工工的移动办公设备越来越多，并且对移动办公的规定也比较高，如会议、校长办公等都适合使用无线局域网。■临时性活动。伴随学校的办学层次的提高，学校的学术气氛也日益浓厚，对外交流日趋频繁，多种学术活动越来越多地在学校举行。除此之外，学校每年也都会举行某些其他的活动，如运动会、人才交流活动等。由于这些应用的特殊性和灵活性，有线局域网将不能满足校园网的需求。因此很有必要使用无线局域网技术对原有的有线网络深入扩充，使校园的每个角落都处在网络中，形成真正意义上的校园网。5.总体设计5.1校园各子网设计

(1)教学子网：校园网建网的目的之一是运用计算机网络实现多媒体教学。在教学过程中，大量传送的是文本、图像和部分视频等数据，对速度规定较高，因此设计时推荐所有教学用有线接入百兆无线设备覆盖；

(2)办公子网：办公子网重要面向学校的各级领导以及各职能部门，办公计算机所实现的功能重要是对网络数据的查询、修改、添加、删除等操作。这样对无线的规定不是很高，一般的无线设备都可以使用。

(3)图书馆子网：图书馆从应用来说是一种相对独立的系统，因此设计时在图书馆设图书馆网络分中心，进行有线接入以无线设备进行覆盖，这样就可以减少布线的麻烦，相对于来阅读的同学可以轻松的无线上网。

(4)宿舍区及后勤子网：宿舍区子网即在学生宿舍内部联网，学生可以直接浏览学校公布的信息及查阅某些电子文档，也可以在宿舍接受老师的远程教学，后勤子网重要为食堂提供售饭一卡通计费系统等，由于宿舍区覆盖范围较广，故在宿舍区设一种网络分中心，分层进行无线覆盖，然后可通过有线连接，做到无线覆盖有线连接的效果。

在设计的各子网的时侯，可以看得出无线应用的范围很大，无线设施的便利点就是扩展起来以便安装以便是用以便。这样来看校园无线网又减少了投资、还以便了治理。5.2校园网拓扑构造图6.无线校园网处理方案室内无线局域网重要针对不以便进行大规模布线或不适宜布设太多信息点的建筑，如：图书馆、办公大楼、网络教室、会议室和汇报大厅等，经典的无线校园网络整体处理方案如下：在校园网各区域分别布设无线局域网络后来，顾客可以将无线网卡直接插到笔记本电脑的PCMCIA插槽，或者通过USB适配器转接插到台式机的USB接口上，只需简朴的设置就可以连接到校园网上，从而实现上网功能。教师或者学生就可以在这些区域漫游使用，顾客无需任何设置就可以在整个校园内连接到校园网上，从办公区到教学楼、从图书馆到宿舍都可以实现移动漫游连接互联网。6.1目前无线校园网面临的问题

6.1.1.处理信息点流动的问题

一般来说，如教室、图书馆、会议室等地方一般是不也许布设太多信息点的，不过伴随学生中笔记本电脑的普及和现代化教学的普及，上述场所往往在同一时刻有大量的电脑，而目前的有线校园网没有措施使学生们在这些区域上网。采用无线方式，在有限的信息点上连接无线接入器，就可以轻松从一种信息点扩展到成百上千个信息点的应用。6.1.2.处理难以布线的问题

在试验室、体育馆、礼堂等地方是不适宜布线的，但校园网的顾客却有上网的需求，采用无线局域网，可以简化在这些区域网络实行，提供直径近200米的无线网络覆盖，顾客可以在无线所覆盖的区域移动应用。

6.1.3.提高教学效率

教师和学生上课的时候不必再来回于图书馆、办公室、教室、宿舍，采用无线方案可以使老师和同学们在上述地方随意的检索图书馆的网上资料、服务器的教案、寝室电脑里的作业。同步，为顾客对校园网的其他资源的应用提供了更便利的条件，提高了资源的运用率。

6.1.4.节省成本

AP无线接入点可以使本来的一种信息点同步接入数十乃至数百个顾客设备，布线的投资以及维护成本大大减少。6.2方案一6.2.1.Cisco推出无线校园网方案目前，Cisco拥有基于802.11a、802.11b、802.11g、802.11n以及兼容三者的双频多模的全系列WLAN产品及其处理方案，为顾客提供了丰富的应用选择。作为全球率先推出支持MIMO技术的无线网络方案的厂商，Cisco为顾客提供了IEEE802.11b环境中进行迅速无线接入的途径。同步为了提高校园无线网的安全，Cisco的WAP200、WAP200E等无线设备都可以支持802.1x认证管理；在网络实行中，可以实现基于双绞线的远程供电(POE)。综合而言，Cisco推出的无线产品采用的所有是基于业界原则的成熟产品，意在使学校网络具有如下功能：■与存在的有线网络环境互为补充，扩展网络使用范围；■为移动多媒体教学应用提供移动平台；■深入便于笔记本电脑顾客随时随地的使用网络；■支持个人数字助理(PDA)的网络应用；■使得校园网络的应用更为灵活多变；■为外来的来宾提供便捷灵活的网络接入服务。6.2.2.Cisco无线校园网方案实行细则考虑到学校无线网络也许要连接室外的信息点，以实现全面有效的网络覆盖，因此，方案中采用的是室外无线接入设备，WAP200E室外无线AP。CiscoWAP200E是一款多功能产品，它既可担当室外无线网桥，也可胜任室外无线接入。该产品工作在2.4GHz频段，完全符合IEEE802.11g的技术原则，支持点对点桥接、点对多点桥接的工作模式。安全面，该产品提供WEP/WPA/WPA2数据加密，具有MAC地址存取控制功能，从而为数据的稳定传播提供了安全的信息通道，保证网络安全。此外，WAP200E还易于安装、调试、管理,顾客可以通过WEB进行网络管理,并且还支持SNMP，这使整个无线网络管理、维护变得愈加轻松、简朴。对准备进行无线热点建设或搭建户外无线网络的顾客，尤其是在技术方面相对微弱的教育行业顾客，该产品无疑是最佳的选择。在无线局域网络的连接部分，方案中采用了WAP200无线设备。该设备既可作为无线局域网的接入器(AccessPoint)使用，也可通过桥接模式用于扩展有线网络的通信能力。产品还支持业内最新的Wi-Fi保护接入(WPA/WPA2)安全原则支持功能，新原则结合了数字加密和网络认证功能，为校园网的数据传播提供更高级别的安全性与无线通信通道。针对使用笔记本电脑的顾客，Cisco提供了多种无线网卡可供选择。如：WPC54GPCMCIA卡，以及具有USB接口的WUSB54G无线网卡。这些无线网卡可以运行在基本模式(带无线接入点的点对点网络模式)或Ad-Hoc模式(点对点不必无线接入点的网络模式)。在基本模式下，都可以通过无线AP接入有线网络。楼宇间可采用室外网桥连接方式。这种方式是通过两个无线网桥设备点对点(PointtoPoint)链接，由于独享信道，较适合两个局域网的远距离互连，架设高增益定向天线后，可以增长传播距离，尤其是假如校园内的两幢建筑物或者分校之间不以便布线，则可采用这种方式。在这种构造中局域网之间的通信是通过各自的无线网桥来实现的，无线网桥起到了网络路由选择和协议转换的作用。点对点桥接点对多点桥接室外网桥连接方式为我们提供了一种较为灵活、带宽适合并且较为经济的互连方式。它合用于具有多校区的学校实现各校区间以及各建筑物之间的网络互连。伴随网络的急剧增长和对业务多样性规定的提高，网络的安全性问题日益突出。由于老式认证方式对着校园网中顾客数量数据包繁琐的处理导致了网络传播瓶颈，而通过增长其他网络设备来处理传播瓶颈的问题势必导致网络成本的提高，因此无法满足顾客对网络安全性、高效性和低成本的规定。IEEE802.1x协议的诞生很好满足了顾客在这些方面的需求。IEEE802.1x协议通过对认证方式和认证体系构造进行优化，有效地处理了老式PPPoE和Web/Portal认证方式带来的问题，消除了网络瓶颈，减轻了网络封装开销，减少了建网成本，从而成为目前校园网选型的一种热点。Cisco为顾客提供量身定制的可运行校园网组网方案，充足保护顾客的投资，保障最高的性价比。校园网顾客开机后首先需通过接入互换机的802.1x认证后，方可接入校园网，保证校园网较高的安全性，根据顾客需求在校园网内部可以只提供接入认证功能而不提供计费，或者提供接入认证和计费功能。顾客访问外网，通过外网出口RADIUS服务器进行802.1x认证，认证通过之后进行计费。6.2.3.Cisco无线校园网的特点：本方案合用于数据接入点约500个规模的中小学校园网网络。■无线室外路由器、无线AP和无线网卡构成了完整的无线系统，实行极为便利，免除布线的困难，节省顾客建设校园网络环境的时间、精力和财力；■WAP200E室外无线路由器适应性杰出，使用中防止了网络施工导致的环境破坏，运用无线网络空中连接校园内建筑物；■对于诸多学校存在分校的现象予以充足考虑。产品的传播能力较强，稳定性好，可以以便的连接分校与本部的校园网络，处理校园外地区网络施工的难题；■网络的应变性好，使用灵活。可以充足配合学校举行的各类临时性或者应急性活动，根据需要迅速架设后者调整网络；■Cisco无线网络产品提供了可靠的安全保证，其所有无线网络产品均支持WPA/WPA2加密，并可扩充至256位的AES加密算法，为无线校园网络在覆盖区域内的全面应用提供了保障，无论是办公，还是个人传播，都可以放心应用。■极高的网络安全性，网络设备支持802.1X的认证，结合校园网的认证计费系统，实现了校园网极高的安全控制方略；此外，通过IP地址、MAC地址、端口、VLAN号、顾客帐号等多元素的绑定，实现多种方式的顾客接入访问控制，保证顾客接入的安全■无线局域网的发展为校园网的建设和升级换代带来了新的选择,通过运用无线局域网技术的几种的应用方式，我们可以在校园实现网络的覆盖。对于我校在楼宇内采用接入方式对办公室、会议室、校园广阔地进行无线网络覆盖。而对于学校两部则通过室外网桥连接方式实现网络互通。无线局域网作为一种有限局域网的补充和完善，在校园网建设中将会有更好的应用。我们在构建无线局域网时可以根据不一样的需求选择不一样的接入方式这将使无线局域网技术得到更好的应用。6.2.4方案中使用的产品产品名称

产品描述

Catalyst4506

智能千兆可扩展三层互换机

CiscoRV082

双WAN口VPN路由器

SRW224G4

10/100M＋1000Base-T+Combo1000MSFP二层互换机

SRW224G4P

10/100M+千兆Combo上联，支持PoE供电的二层互换机

WAP200

带PoE功能的802.11g54M无线接入点

WAP200E

802.11g54M室外无线接入点

WPC54G

PCMCIA接口802.11g54M无线网卡6.2.5方案设备报价产品名称品牌型号及参数数量单位单价（元）合计（元）智能千兆可扩展三层互换机思科Catalyst45062台160003双WAN口VPN路由器思科CiscoRV0822台113002260010/100M＋1000Base-T+Combo1000MSFP二层互换机思科SRW224G460台340020400010/100M+千兆Combo上联，支持PoE供电的二层互换机思科SRW224G4P56台4600257600带PoE功能的802.11g54M无线接入点思科WAP200560个7504802.11g54M室外无线接入点思科WAP200E

120个3240388800PCMCIA接口802.11g54M无线网卡思科WPC54G110个24026400单模光纤光胜GYSTY53300米0.651956.3方案二该方案在原有的有线校园网基础上构建无线校园网络，可以分为室内和室外两个部分进行。

6.3.1.室内

指原先没有安装有线网络的教室、会议室、临时移动办公室等房间。

在室内布署WLAN的第一步是要确定AP的数量和位置。也就是要将多种AP形成的各自的无线信号覆盖区域进行交叉覆盖，各覆盖区域之间无缝连接。所有AP通过双绞线与有线骨干网络相连，形成以有线网络为基础，无线覆盖为延伸的大面积服务区域。所有无线终端通过就近的AP接入网络，访问整个网络资源。

覆盖区的间隙会导致在这些区域内无法连通。安装人员可以通过地点调查来确定AP的位置和数量。地点调查可以权衡实际环境（如教室的面积等）和顾客需求，考虑到教学环境对网络带宽、网络速度的规定，这包括覆盖频率、信道使用和吞吐量需求等。多种AP通过线缆连接在有线网络上，使无线终端可以访问网络的各个部分。

一般状况下，一种AP最多可以支持多达80台计算机的接入，当然，数量为20~30台时工作站的工作状态最佳，AP的经典室内覆盖范围是30~100m。根据教室和会议厅的大小，可配置1个或多种无线接入点。

例如，可在教室中放置4台AP（请见附图），使这个教室最多可容纳80~120个无线网络顾客。

6.3.2.室外

指校园操场及其他公共场所等。

（1）设备的选择：AP、无线全向天线、无线定向天线。

全向天线：在所有水平方位上信号的发射和接受都相等。

定向天线：在一种方向上发射和接受大部分的信号。

（2）室外考虑原因

与教室、会议室不一样的是，在校园区室外配置无线接入点要复杂某些，要把各自成一种局域网而又有一定距离的各栋楼房连接起来。在网络的每一端接入AP，并在距离远或信号弱地方，同步外接高增益天线，这样就可以实现几公里以内的两个网段之间的互联了。

该方案中，我们在图书馆（中心机房）架设一种全向室外天线和一种室外定向天线。全向天线覆盖校园各教学楼和操场；在试验楼上架设定向天线，将信号传递给教学楼A；教学楼A上也要架设架设定向天线，将信号传递给教学楼B；在教学楼B上可架设全向天线可以覆盖草坪，同步也可以将信号传递给教学楼C。其他楼依此类推。

详细操作时，要根据实际状况（如各栋楼之间的实际距离以及障碍物等）来考虑选择设备（如设备型号、与否要加用全向、定向天线，以及增减设备数量等）。

当然，在楼房上架设无线网络设备还需加装避雷器、防潮箱等设备，以防止无线网络设备的损坏。

方案点评

只需无线网卡及一台AP，便能以无线方式配合既有的有线架构来分享网络资源。WLAN具有安装便捷、使用灵活、易于扩展、价格廉价、辐射小等长处，能迅速、以便地处理使用有线方式不易实现的网络连通问题。在安全面，IEEE802.11b原则能提供保密机制，学校还可以同步借助某些管理方略（如只有授权顾客可以访问无线设备等）和VPN（虚拟专用网）来强化安全性能6.4方案三针对办公楼、教学楼等构造较为复杂的室内区域，可根据建筑构造详细状况，选用如下两种方案：

措施一，采用高敏捷度、穿透能力强的无线AP产品，配合分离式吸顶天线，以