校园无线网络可行性分析及设计

校园无线网络可行性分析及设计内容摘要：

系统冗余和适当的覆盖区域设计， WLAN 解决方案能够达到高可用性。 系统冗余包括在各个频率使用冗余的 AP：适当的覆盖区域设计包括漫游、信号强度减弱时的自动速率协商 、适当的天线选择，以及通过使用中继器将覆盖区域扩展到不能使用 AP 的区域。 通过在每个覆盖区域使用多个 AP（使用不同的频率）， WLAN 解决方案就能够实现可扩展性。 此外 AP 也可以根据预期来执行负载的均衡。 诊断工具能够完成 WLAN 内的大部分管理工作。 通过业界标 准的 API（包括 SNMP 和WEB 方式），或者通过主流的企业管理解决方案，例如 Cisco 公司的 WLSE（ Wireless LAN Solution Engine，无线局域网解决方案引擎）、 Wavelink 和 Airwave 等公司的产品，用户应当能够管理 WLAN设备。 如果需要在空气中传送数据分组，那么对它们进行加密是基本的要求。 对于大型安装的情况， WLAN 解决方案不仅需要集中的用户认证，还需要集中管理密钥。 无线传输技术 采用 直接序列扩频，最大数据传输速率 为 11Mb/s，无须直线传播。 动态速率转换当时射频情况变差时，可将数据传输速率降低为 、 2Mb/s 和 1Mb/s。 使用范围支持的范围是在室外为 300 米，在办公环境中最长为 100 米。 食用与以太网类似的连接协议和数据包确认，来提供可靠的数据传送和网络带宽的有效使用。 是应用于无线局域网的 规范族中的一个规范，主要用在接入式集线器中，为无线 ATM 系统提供规范。 使用 规范的网络运行于无线频率在 到 之间的 13 环境下。 这个规范使用正交频分复用技术，这种技术尤其适合应用于办公室局域网。 在 规范中，数据的传输速率可以达到 54Mb/s，在抗干扰方面，它要优于 ，这是因为 提供更多的可用信道，并且 的使用频率和各种各样的家用器具及医疗设备的使用频率是共享的。 随着无线 IEEE 标准开始深入人心 ,各 IC 制造商开始寻求为以太网平台提供更为快速的协议和配置。 而蓝牙产品和无线局域网（ ）产品的逐步应用，解决两种技术之间的干扰问题显得日益重要。 为 此 IEEE 成立了无线 LAN 任务工作组，专门从事无线局域网 标准的制定，力图解决这个问题。 其实是一种混合标准，它既能适应传统的 标准，在 11Mbps 的数据传输速率，也符合 标准在 5GHz频率下提供 54Mbps的数据传输速率。 是 WiFi 联盟在 ，为了实现高带宽、高质量的WLAN 服务，使无线局域网达到以太网的性能水平， 任务组 N （ TGn ）应运而生。 标准至 2020 年才得到 IEEE 的正式批准。 在传输速率方面， WLAN 的传输速率由目前 及 54Mbps，提供到 300Mbps 甚至高达 600Mbps。 得益于将 MIMO（多入多出）与 OFDM（正交频分复用）技术将结合而应用的 MIMO、 OFDM 技术，提高了无线传输质量，也使传输速率得到极大提升。 在覆盖范围方面， 采用智能天线技术，通过多组独立 天线组成的天线阵列，可以动态调整波束，保证让 WLAN 用户接收到稳定的信号，并可以减少其他的信号的干扰。 因此其覆盖范围可以扩大到好几平方公里，使 WLAN 移动性极大提高。 在兼容性方面， 采用了一种软件无线电技术，它是一个玩全可编程的硬件平台，使得不同系统的基站和终端都可以通过这一平台的不同软件实现互通和兼容，这使得 WLAN 的兼容性得到极大的改善。 这意味着 WLAN 将不但能实现 向前后兼容而且可以实现 WLAN 与无线广域网络的结合，比如 3G。 MIMO 技术 MIMO（ Multiple Input Multiple Output）， 网络资料通过多重切割之后，经过多重天线进行同步传送，由于无线 讯号在传送的过程当中，为了避免发生干扰起见，会走不同的反射或穿透路径，因此到达接收端的时间会不一致。 为了避免资料不一致而无法重新组合，因此接收端会同时具备多重天线接收，然后利用 DSP 重新计算的方式，根据 时间差 的因素，将分开的资料重新作组合，然后传送出正确且快速的资料流。 由于传送的资料经过分割传送，不仅单一资料流量降低，可拉高传送距离，又增加天线接收范围，因此 MIMO 技术不仅可以增加既有无线网络频谱的资料传输速度，而且又不用额外占用频谱范围，更重要的是，还能增加讯号接收距离。 所以不少强调资料传输速度与传输距 离的无线网络设备，纷纷开始抛开对既有 WiFi联盟的兼容性要求，而采用 MIMO 的技术，推出高传输率的无线网络产品。 MIMO 技术可以简单的认为多进多出（ MIMO： Multiple Input Multiple Output）技术，是在上个世纪末美国的贝尔实验室提出的多天线通信系统，在发射端和接收端均采用多天线（或阵列天线）和多通道。 因此我们今天看到的 MIMO 产品多数都不只一根天线。 （如上图）。 MIMO 无线通信技术的概念是在任何一个无线通信系统，只要其发射端和接收端均采用了多个天线或者天线阵列，就构成了一个无 线 MIMO 系统。 MIMO 无线通信技术采用空时处理技术进行信号处理，在多径环境下，无线 MIMO 系统可以极大地提高频谱利用率，增加系统的数据传输速率。 MIMO 技术非常适用于室内环境下的无线局域网系统使用。 采用 MIMO 技术的无线局域网系统在室内环境下的频谱效率可以达到 20～ 40bps/Hz。 而使用传统无线通信技术在移动蜂窝中的频谱效率仅为 1～5bps/Hz，在点到点的固定微波系统中也只有 10～ 12bps/Hz。 OFDM 技术 14 OFDM（ Orthogonal Frequency Division Multiplexing）即正交频分复用技术。 是一种无线环境下的高速传输技术。 无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的，而 OFDM 技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。 这样，尽管总的信道是非平坦的，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此就可以大大消除信号波形间的干扰。 由于在 OFDM 系统中各个子信道 的载波相互正交，于是它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。 最大的缺点就是传输速率太慢，已经不能满足日益增长的宽带网络的需求，也满足不了个人用户的需求，所以 无论如何改进，也不能弥补它速度的缺陷。 而作为 的继承者， 和 均具备优秀的素质。 首先，它们都是经过 IEEE批准的无线局域网规范 ，标准的确立也就意味着厂商们的认可和支持；其次，它们都拥有高达54Mbps 的传输速率，非常 接近传统 100M 有线局域网传输速率的 1/2，如此一来，大容量数据传输便得到了一定的解决；最后在安全性上， 和 也较 更胜一筹。 而 和 相比较， 在提供了同样的 54Mbps 的高速度下，采用了与 相同的 频段，因而解决了升级后的兼容性问题。 同时 也继承了 覆盖范围广的优点，其价格也相对较低。 当用户过渡到“ g 网”时，只需购买相应的无线 AP 即可，而原有的 无线网卡则可继续使用，灵活性较 要强得多。 无线网络的特点与优势 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。 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。 无线建网技术 无线通信中的一个基本问题是介质共享大气层。 如何使用两个或 更多个用户访问同一个介质 15 而不会引起冲突。 此外，带宽直接受到访问介质的用户数量的影响。 在无线网络中，增加带宽的最佳方法是增加覆盖单元的数量并降低覆盖但愿的覆盖范围。 这样每个 AP 就可以分担少量用户。 无线局域网拓扑结构 1）点对点模式 Adhoc (PeertoPeer) 由无线工作站组成，用于一台无线工作站和另一台。