Embed Size (px)
Citation preview
校园无线网络的设计与实现
童家平
指导教师
林坤辉教授
厦门大学
厦门大学博硕士论文摘要库
厦门大学博硕士论文摘要库
学校编码：10384 分类号 密级
学号：X2010230026 UDC
硕 士 学 位 论 文
校园无线网络系统的设计与实现
Design and Implementation of the Campus Wireless
Network System
童家平
指导教师姓名：林坤辉 教授
专 业 名 称：软 件 工 程
论文提交日期：2012 年 5 月
论文答辩时间：2012 年 5 月
学位授予日期： 年 月
答辩委员会主席：
评 阅 人：
2012 年 5 月
厦门大学博硕士论文摘要库
厦门大学博硕士论文摘要库
厦门大学学位论文原创性声明
本人呈交的学位论文是本人在导师指导下，独立完成的研究成
果。本人在论文写作中参考其他个人或集体已经发表的研究成果，均
在文中以适当方式明确标明，并符合法律规范和《厦门大学研究生学
术活动规范（试行）》。
另外，该学位论文为（ ）课题（组）
的研究成果，获得（ ）课题（组）经费或实验室的
资助，在（ ）实验室完成。（请在以上括号内填写课
题或课题组负责人或实验室名称，未有此项声明内容的，可以不作特
别声明。）
声明人（签名）：
年 月 日
厦门大学博硕士论文摘要库
厦门大学博硕士论文摘要库
厦门大学学位论文著作权使用声明
本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办
法》等规定保留和使用此学位论文，并向主管部门或其指定机构送交
学位论文（包括纸质版和电子版），允许学位论文进入厦门大学图书
馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国
博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和
摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。
本学位论文属于：
（ ）1.经厦门大学保密委员会审查核定的保密学位论文，
于 年 月 日解密，解密后适用上述授权。
（ √ ）2.不保密，适用上述授权。
（请在以上相应括号内打“√”或填上相应内容。保密学位论文
应是已经厦门大学保密委员会审定过的学位论文，未经厦门大学保密
委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认
为公开学位论文，均适用上述授权。）
声明人（签名）：
年 月 日
厦门大学博硕士论文摘要库
厦门大学博硕士论文摘要库
摘要
I
摘 要
校园无线网络系统是学校网络中心对校园无线网络进行规划、设计、日常维
护和管理的一套系统。传统的无线局域网技术采用单纯的 AP 实现无线接入，基
本上没有其他功能，只有基本的管理和安全控制功能，无法在网络层面对用户的
安全、抗干扰（包括相互之间的干扰）和无法实现对无线电磁波层面的调控和优
化。由于无需考虑交换机的瓶颈问题，所以当采用 11n 或用户接入数量（IP
sessions）增多时，无线网的性能会急剧下降，时常会发生掉线或死机的情况。
新一代的无线局域网技术则是采用集中管理和控制，智能天线和多媒体 QoS 技
术，实现了基于无线网络控制器，集中管理，以 AP 为单元的无线网络系统。
本文设计的网络系统，作为新一代的 Ruckus 无线网络系统采用了
FlexMaster 集中管理 Wireless AC+AP 架构，将密集型的无线网络和安全处理功
能转移到集中的 WLAN AC 和中心管理平台，同时加入了重要的新功能，诸如无线
网管、AP 间自适应、无线安管、RF 检测、无线漫游以及 QoS 保证。Ruckus 无线
网络系统架构组网方式灵活，无需更改有线网结构，智能天线技术既能提高覆盖
范围和用户密度，又提高了抗干扰能力，而且很方便地进行无线网络的规划和建
设。在管理方面，在无需安装客户端软件就能集中式安全统一管理，并有多种用
户认证方式和访客安全方式。本系统体现了 802.11n 的技术优势，提供了无与伦
比的吞吐量的同时，还能够保证校园无线网络的安全性。
关键词：无线网络系统；校园网；Ruckus
厦门大学博硕士论文摘要库
厦门大学博硕士论文摘要库
Abstract
II
Abstract
Campus wireless network system is school network Center on campus wireless
network system, design, and daily maintenance and management of technology means,
traditional of wireless LAN technology used simple of AP implementation wireless
access, basically no other function, only basic of management and security control
function, cannot in network level on user of security, and anti-interference (including
mutual of interference) and cannot implementation on wireless electromagnetic waves
level of regulation and optimization. Because there is no bottleneck of the switch, so
when using 11n access number or user (IP sessions) increase, will dramatically
decrease the performance of wireless networks, often dropped or panic will occur.
Next-generation wireless LAN technology is used to centrally manage and control,
smart antenna and multimedia QoS technology, enabling controller based on wireless
networks, centralized management, with AP as wireless network systems.
This network system design, as a new generation of FlexMaster Ruckus wireless
network system of centralized management of Wireless AC+AP framework-intensive
wireless networking and security processing to a centralized WLAN AC and Center
management platform, while adding significant new functionality, such as adaptive
wireless network management, AP, wireless control, RF detection, wireless roaming,
and QoS guarantees. This network system architecture is flexible, without changing
the cable net structures, smart antenna technology that can improve coverage and user
density, improved anti-jamming ability, and is very easy for wireless network
planning and construction. Management, without having to install client software can
be centralized security management, and a variety of user authentication and visitors
safe manner.This system reflects the technical advantages of 802.11n, while providing
unparalleled throughput, able to guarantee the security of campus wireless network.
Keywords: Wireless Network Systems; Campus Network; Ruckus
厦门大学博硕士论文摘要库
目录
IV
目 录
第一章 绪 论 .......................................................................................... 1
1.1 引言 ..................................................................................................................... 1
1.2 系统实施的背景 ................................................................................................. 3
1.3 主要研究内容和论文组织结构 ......................................................................... 4
第二章 系统的需求分析 .......................................................................... 6
2.1 无线校园网络的特点 ......................................................................................... 6
2.2 校园网 WLAN 应用需求 ...................................................................................... 7
2.2.1 高性能的 IPv6 和 IPv4 无线接入 ............................................................. 7
2.2.2 基于个人用户的运营管理 ......................................................................... 7
2.2.3 支持数据、语音等多种业务，有其它智能业务扩展能力 ...................... 7
2.2.4 满足校园特点的安全和可靠性 ................................................................. 8
2.2.5 满足生产、运营网络要求的运维和管理 ................................................. 8
2.2.6 室内、室外、Mesh 系统一体化控制 ........................................................ 8
2.2.7 可分级的一体化网络管理系统 ................................................................. 8
2.2.8 支持用户全网漫游 ...................................................................................... 8
2.2.9 灵活部署、易于扩展、高性价比 .............................................................. 9
2.3 校园无线网在教育事业上的应用需求 ............................................................ 9
2.3.1 教学网络...................................................................................................... 9
2.3.2 图书馆网络................................................................................................... 9
2.3.3 教工、学生宿舍网络 .................................................................................. 9
2.3.4 无线应急网络 .............................................................................................. 9
2.4 本章小结 .......................................................................................................... 10
第三章 网络系统的设计 ........................................................................ 11
厦门大学博硕士论文摘要库
目录
VI
3.1 在覆盖区域内随时随地无线上网 ................................................................... 11
3.2 WLAN IP 移动（WI-FI手机）/固定电话........................................................ 11
3.3 基于 WI-FI 的 VOIP 漫游系统 ........................................................................ 12
3.4 无线视频点播娱乐方式推动多媒体应用 ...................................................... 12
3.5 无线数字网络监控系统 .................................................................................. 12
3.6 系统设计原则 ................................................................................................... 13
3.7 无线网络系统设计过程 ................................................................................... 15
3.7.1 设计目标..................................................................................................... 15
3.7.2 设计性能..................................................................................................... 15
3.7.3 认证方式和网络安全 ............................................................................... 17
3.7.4 无线网络内用户的漫游 ........................................................................... 17
3.7.5 频段引导（BandSteering） ..................................................................... 25
3.7.6 空中时间的公平性（AirFairness） ........................................................ 25
3.7.7 负载均衡.................................................................................................... 25
3.7.8 智能 MESH ............................................................................................... 26
3.7.9 集中监控管理 ........................................................................................... 26
3.7.10 冗余和业务可靠性、网络高可用性 ...................................................... 28
3.7.11 IPv6 支持 .................................................................................................. 28
3.7.12 WiFi 网络语音环境的应用 ..................................................................... 28
3.7.13 增值服务................................................................................................... 28
3.8 本章小结 ........................................................................................................... 28
第四章 网络系统的实现 ...................................................................... 30
4.1 无线局域网产品的选择 ................................................................................... 30
4.2 覆盖范围实现 ................................................................................................... 32
4.3 无线网络认证计费 .......................................................................................... 33
4.4 无线网络安全维护 ......................................................................................... 34
4.5 本章小结 ......................................................................................................... 34
第五章 性能的测试 .............................................................................. 36
厦门大学博硕士论文摘要库
目录
V
5.1 性能测试准备 ................................................................................................... 36
5.2 学生宿舍 2.4G 频段覆盖能力测试 ................................................................ 38
5.2.1 学生宿舍 2.4G 频段单用户覆盖能力测试 .............................................. 38
5.2.2 学生宿舍 2.4G 频段多用户覆盖能力测试 .............................................. 40
5.3 学生宿舍 5G 频段覆盖能力测试 .................................................................... 42
5.3.1 学生宿舍 5G 频段单用户覆盖能力测试 ................................................. 42
5.3.2 学生宿舍 5G 频段多用户吞吐量测试 ..................................................... 43
5.4 大教室 2.4G 频段多用户吞吐量测试 ............................................................. 44
5.5 大教室 5G 频段多用户吞吐量测试 ................................................................. 45
5.6 室外场景 2.4G 频段覆盖能力测试 ................................................................ 46
5.6.1 室外场景 2.4G 频段单用户覆盖能力测试 ............................................. 46
5.6.2 室外场景 2.4G 频段多用户吞吐量测试 ................................................. 47
5.7 室外场景 5G 频段覆盖能力测试 .................................................................... 48
5.7.1 室外场景 5G 频段单用户覆盖能力测试 ................................................ 48
5.7.2 室外场景 5G 频段多用户吞吐量测试 .................................................... 49
5.8 本章小结 ........................................................................................................... 50
第六章 总结与展望 .............................................................................. 51
6.1 总结 ................................................................................................................... 51
6.2 展望 ................................................................................................................... 51
参考文献 .................................................................................................. 52
致 谢 ...................................................................................................... 54
厦门大学博硕士论文摘要库
CONTENTS
VII
CONTENTS
Chapter 1 Introduction.......................................... 错误！未定义书签。
1.1Introduction ......................................................................................................... 1
1.2Background of the System Implementation ..................................................... 3
1.3Main Content and Organizational Structure of the Thesis ............................. 4
Chapter 2 System Requirements Analysis .............................................. 6
2.1Characteristics of the Wireless Capus Nerwork .............................................. 6
2.2WLAN Application Needs of the Capus Network ............................................ 7
2.2.1High-performance Wireless Access IPV6 and IPV4 ..................................... 7
2.2.2 Based on the Operational Management of the Individual Users .................. 7
2.2.3 Support Data,Voice,Business,and Other Smart Expansion Capability ......... 7
2.2.4 Meet the Safety and Reliability of the Campus Characteristics ................... 8
2.2.5Meet the Production,Operation,Maintenance,and Management .................... 8
2.2.6 Indoor, Outdoor, Mesh System Integration Contro ...................................... 8
2.2.7 Indoor, Scalable Unified Network Management System .............................. 8
2.2.8 Supports User-network-wide Roaming ......................................................... 8
2.2.9 Flexible Deployment, Easily Scalable, Cost-effective ................................. 9
2.3Significance of the Campus Wireless Network on Education ......................... 9
2.3.1 Teching Network ........................................................................................... 9
2.3.2 Library Network............................................................................................ 9
2.3.3 Faculty, Student Dormitory Network ............................................................ 9
2.3.4 Wireless Emergency Network ....................................................................... 9
2.4Chapter Summary ............................................................................................ 10
Chapter 3 Design of Network System ................................................... 11
3.1Anytime,Anywhere Within the Coverage Area of Wireless Internet Access11
3.2WLAN IP Mobile (Wi-Fi Phones)/Fixed Phones ............................................ 11
3.3 VOIP Roaming Syetem Based on Wi-Fi ......................................................... 11
厦门大学博硕士论文摘要库
CONTENTS
VIII
3.4 Wireless Video on Demand Entert Ainment to Promote Multmedia
Application ................................................................................................................ 12
3.5 Wireless Network Monitoring System ........................................................... 12
3.6 Design Principles .............................................................................................. 13
3.7 Wireless Network Design Process ................................................................... 15
3.7.1 Design Goals ............................................................................................... 15
3.7.2 Design Performance .................................................................................... 15
3.7.3 Authentication and Network Security ......................................................... 17
3.7.4 Users within a Wireless Network Roaming ................................................ 17
3.7.5 BandSteering (Frequency Channel) ............................................................ 25
3.7.6 AirFairness(Fairness of the Air Time) ........................................................ 25
3.7.7 Load Balancing ........................................................................................... 25
3.7.8 Smart MESH ............................................................................................... 26
3.7.9 Centralized Monitoring and Management .................................................. 26
3.7.10 Business Reliability, Network Redundancy and High Availability .......... 28
3.7.11 IPv6 Support ............................................................................................. 28
3.7.12 WiFi Networks Voice Application Environment ...................................... 28
3.7.13 Value-added Services ................................................................................ 28
3.8 Chapter Summary ........................................................................................... 28
Chapter 4 Realization of the Program .................................................. 30
4.1 Selection of Wireless LAN Products ............................................................... 30
4.2 Coverage of Implementation ........................................................................... 32
4.3 Wireless Network Authentication and Billing ............................................... 33
4.4 Wireless Network Security Maintenance ....................................................... 34
4.5 Chapter Summary ........................................................................................... 34
Chapter 5 Performance Test .................................................................. 36
5.1 Test Prepatation ............................................................................................... 36
厦门大学博硕士论文摘要库
Degree papers are in the “Xiamen University Electronic Theses and Dissertations Database”. Fulltexts are available in the following ways: 1. If your library is a CALIS member libraries, please log on http://etd.calis.edu.cn/ and submitrequests online, or consult the interlibrary loan department in your library. 2. For users of non-CALIS member libraries, please mail to [email protected] for delivery details.
厦门大学博硕士论文摘要库
