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1、第1章 引言1.1论文背景1.1.1论文研究背景无线网络的使用最早可以追溯到八十年前的第二次世界大战期间，当时美国陆军采用相当高强度的编码加密技术，研发了一套无线电信号作为数据传输方式的技术。这项技术在军事上用来传输资料并且被当时的美军和盟军广泛使用。在当时谁也不会想到，这项技术在八十年后改变了我们的生活。1971年，夏威夷大学的研究员创造了头一个采用分包式技术的无线电通讯网络，称为 ALOHNET，可以算是相当早期的无线网络（Wireless Local Area Network，WLAN），它使用 7 台计算机，中心计算机放置在瓦胡岛，采用双向星型拓扑，横跨四座夏威夷的岛屿，构成了一个简单
2、的无线局域网1；随着第一个无线电通讯网络的出现，无线网络正式诞生。1983年作为最早的有线网络标准正式面向大众发布。1990年，802.11项目的出现标志着无线网络技术逐渐走向成熟。1997年第一个无线网络标准IEEE802.11问世。1999年，更可靠、更快捷、成本更低的无线推广阶段开始。2003年以来，随着无线网络热度的飙升及以太网络的全面普及，企业化，以及家庭化，WiFi、CDMA/GPRS、蓝牙等技术不断出现在公众的眼前。最近几年来，无线网络技术的日益成熟和笔记本电脑的不断普及，以及无线网络产品的价格不断走低，无线网络已在一些领域占据了主流的地位，并成为一种普及性很高的网络访问方式。特
3、别是无线网络建设速度快、运营成本低、灵活性高、扩展能力强，越来越多的企业、政府机构、事业单位等将无线网络作为有线网络的重要补充，特别是高校和科研机构对无线网络技术的使用更为热衷。随着无线时代窗口的开启，无线校园网建设已成为各大高等院校信息化建设热点2。无线校园已经成为提升教学环境品质，提高教育资源利用率，增加教育灵活性和交流性的重要方式3。校园师生可以任何区域、任何时间、任何终端可以随时随地访问校园网、互联网资源，感受到无线校园网对于每个人的学习、工作和生活的网络使用习惯的改变，无线局域网给广大师生带来的便利。为了满足师生各类移动学习、移动办公、信息畅享的迫切需求。本文选取校园无线网络的设计与
4、实现进行研究，在校园有线校园网的基础上实施，充分考虑现有设备，既要充分利用，同时又要保证兼容性。要实现与现有设备、有线、无线统一管理。并且对校园无线网络建设过程中的设计、实施、测试和应用的各个环节进行研究与分析，从而整理出一套可供于高校参考的校园无线网络的设计与实现方案。1.1.2论文意义在传统网络建设中，大多数中、高等院校的校园网采用的是通过光纤、网线与设备相连组成的有线局域网。近几年来，根据有线网络建设、运行和维护的实践表明，由于目前网络是“有线”的，所以在应用中有许多问题不可避免。因此很多学校只在部分区域接入有线网络，而无法顾及所有区域。有如下几个原因：1.学校经费紧张的现状导致布置网线
5、的教室、图书馆等场所数量有限；2.有些具有历史意义的学校建筑物不适合钻孔布线；3.拥有多个校区的学校在校区间联网成本较高等。但随着现代信息技术的飞速发展，无线局域网技术不断的成熟和普及，高校信息化的推进，数字化校园的建设，以及在校教职工和学生拥有带有WiFi功能的移动PC、手机、平板电脑等，已成为广大教职工与学生获取资源和信息的主要途径。在学生宿舍、实训室、图书馆、办公楼、教学楼、学术报告大厅、体育馆、操场、等开发性场所，如何不受电缆的限制，并且可以移动接入上网，解决多人同时上网等问题，已成为许多高等院校急需解决的问题。那么，在不宜进行网络布线的场所该如何联网呢？在教室、实训室等场所如何突破有
6、线网络节点限制，让多人同时上网呢？这些传统有线校园网的“网络盲点”问题，与师生员工“随时随地获取信息”的新需求之间的矛盾如今将可以通过无线网络技术轻松解决。 1.2国内外无线校园网应用现状长期以来校园网主要是以有线网络为主，学校的教学活动主要集中在多媒体教室、实验室、机房、图书馆等场地进行，这些教学场所都会有有线网络。如今教学场所向着普通教室，学生宿舍、校园室外广场、食堂、操场以及一切开放的场所延伸学生可以在学校任何场所开展学习，这就需要无线网络。有了无线网络，学生的学习将不再受到时间和空间的限制，随时随地可以进行学习，随时随地获得资源。1.2.1国外无线校园网应用现状在国际社会中，美国和欧洲
7、等西方发达国家的大学十分注重无线校园网的建设。无线校园已经成为其衡量学校教学环境、教学资源利用率、教学品质的重要标准。现代化校园的一个最为显著的标志就是拥有一个方便、稳定、高校、舒适、快速、安全的无线校园网络。自从2000年华盛顿区的哈佛大学（Howard）开创了无线校园网的第一次应用先河，为12个学生居住宿舍提供了无线校园网，随后无线校园网络的建设开始了其发展历程，许多高等院校都建设了无线校园网。截止到目前为止，根据一些研究显示，国外西方发达国家的很多高等院校都建设了无线校园网，其共由至少几千所高校，所占比例高达所有高等院校的98%以上。发达国家高等院校不但对无线校园网的依赖程度在不断的提高
8、，甚至正逐渐成为其重要组成部分。特别是在美国、加拿大、澳大利亚、日本等国，无线校园已经被广泛应用于教学中，成为学校提高教育资源利用率，提升教学环境品质，增加教育交流性和灵活性的一种重要方式，实现了教学不受时间和空间限制。无线网络的使用在促进学术研究、加强教育影响力、完善校园教育质量等方面发挥着正面作用。 欧美多所知名大学提出校内授课采用无线网络来实现的项目，加拿大北阿尔博特技术学院(NAIT)和多伦多 Seneca 学院目前已成功将无线技术应用于会计专业学生的日常学习中4。1.2.2国内无线校园网应用现状相对于发达国家，我国高等院校的无线校园网起步较晚，但随着无线网络技术的不断成熟和普及，近年
9、来无线校园网的建设在我国各大高等院校迅速进行。2002年7月北京大学开始铺建中国第一个802.11b无线校园网络，提供11M带宽，支持近5000用户在线；2005年教育部科技发展中心举办了旨在推动国内无线校园网建设的中国无线校园网建设与发展论坛，该论坛的为国内无线校园网建设奠定了基础；2008年初，北京师范大学选择锐捷网络智能无线交换系列产品，建设成当年国内最大规模的无线校园网，完全满足了北师大数据、语音、视频等方面的网络应用需求，并实现了无线设备和无线用户的集中管理、射频的智能控管以及无线局域网的安全保障；2009 年南京信息工程大学建成了当时规模较大的全网覆盖无线校园网络，在网用户数突破万
10、人；2012年浙江大学建成了由一万多台H3C智能型802.11n无线AP组成，为浙大五万余名师生提供了便捷无线网络服务，是全球最大的802.11n无线校园网络。到2012年，我国所有高校已建有校园网，其中建有无线校园网的高校有63.2%，由此可以看出我国校园无线网络建设的步伐正在逐步加快。 根据一些机构调查表明目前国内 80%以上的高校建设了无线校园网络，剩余的高校大部分都提出了无线校园网的建设时间表，随着 WLAN 技术的日益成熟及带宽的大幅提升，以及基于无线网络的数字校园概念的升级，无线校园网在高校信息化建设中有着广阔的前景5。1.3论文组织结构本文以无线校园网建设的背景意义以及国内外研究
11、的现状作为引言引出下文，主要阐述了无线网络的基础知识，根据高校无线网络的设计与实现重点分析了相关的技术标准以及所需的关键技术，并对广东工贸职业技术学院无线校园网的建设提出了具体的设计与实现方案以及后续的测试与优化方案。本论文共分为五章，各章内容如下：第一章介绍了论文的背景、意义和国内外校园无线网络应用的现状。第二章介绍了无线网络技术基础知识，包括无线网络优缺点、传输介质、传输方式、IEEE 802.11系列无线网络标准、双频多模无线网络、以太网供电POE技术、无线局域网安全技术、“胖”和“瘦”AP技术等。第三章介绍了广东工贸职业技术学院无线校园网的构建第四章详细介绍了广东工贸职业技术学院无线校
12、园网的设计与实施方案。第五章介绍了无线网络的测试与优化。最后一章对本论文进行了总结和工作展望。第2章 无线网络技术2.1无线网络的概述无线网络（）是采用无线通信技术代替传统有线传输介质所实现的网络。无线网络既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术，与有线网络的用途十分类似，最大的不同在于传输媒介的不同，利用无线电技术取代网线，可以和有线网络互为备份。无线网络在有线网络的基础上发展起来的，是有线网络的一种有效的补充，两者形成一种很好的互补。2.1.1无线网络的优点无线网络最大的优点在于其可移动性，连接到无线网络的用户可以移动且同时
13、能与网络保持连接。其他优势还包括灵活性、安装更为便捷、易于进行网络的规划和调整、故障定位容易、易于扩展、建设费用低以及网络可靠性高。2.1.2无线网络的缺点无线网络在能够给网络用户带来方便、稳定和实用的体验，但是其本身也存在着一些缺陷。无线网络的不足之处体现在以下几个方面：性能不足，电磁波的传输易干扰、速率低、无线信号是发散，造成安全性低等潜在问题。 2.1.3无线网络的传输介质目前，计算机无线通信传输手段有两种6：u 无线电波，即短波或超短波、微波u 光波，即激光、红外线。2.1.4无线网络的传输方式无线传输介质是指利用各种波长的电磁波充当传输媒体的传输介质。无线传输所使用的频段很广，人们现
14、在已经利用了好几个波段进行通信，目前多采用无线电波、微波、和红外线这三种形式。紫外线和更高的波段目前还不能用于通信。基于红外线、无线电波、微波等通信方式的无线网络优缺点如表 2.1 所示。2.2 IEEE 802.11系列无线网络标准介绍工作组在过往的三十多年里对世界局域网的发展做出的贡献有目共睹。无线通信技术自从第二次世界大战开始被应用，自此之后不断发展，但是一直缺少相应统一的国际标准。为了促进无线通信技术的规范化发展，IEEE802工作组在1997 年发布了无线局域网领域内第一个国际上公认的协议802.11 协议，这在WLAN 的发展史上是很重要的一步，它指明了 WLAN 发展的方向。随着
15、时间的推移，802.11 协议不断的补充和完善如雨后春笋不断制定出来，有802.11b，802.11a，802.11g，802.11e，802.11f ，802.11h，802. 11i，802.11j，802.11m，802.11n 等技术标准，形成了 802.11x标准系列协议家族，当今802.11x 标准协议家族是无线局域网应用的主流标准，也是 WLAN 的技术基础，下面就国际上使用最多的标准进行简要对比和介绍。1.IEEE 802.11b1999 年 9 月 IEEE802.11b 被批准为正式协议，该标准规定 WLAN 工作频段在 2.4-2.4835GHz，数据传输速率达到 11M
16、bps，传输距离控制在 50-150 英尺7。IEEE 802.11b 是普及程度最广、最负盛名的无线局域网标准，该标准采用补偿编码键控调制方式，采用点对点模式及基本模式两种运作模式8。 IEEE802.11b 推出之后很快被世界范围内的厂商接纳采用并成为了主流的技术标准，所推出的产品在校园、写字楼、机场、办公楼、火车站、宾馆、居民家庭等多种场合广泛应用。2.IEEE 802.11a1999 年 IEEE802.11b 的后续标准 IEEE802.11a 标准制定完成，该标准规定WLAN 的工作频段为 5.15-5.825GHz，数据传输速率达到 54Mbps，传输距离控制在 10-100 米9。该标准采用 OFDM 扩频技术以及 QFSK 调制方式，可以支持图像、数据传输、语音等众多业务。3.IEEE 802.11g2003 年 IE
