网络管理课程设计--大学学生宿舍网优化方案设计

学生宿舍无线网优化方案设计
通信系统发展的一个主要方向，建立校园无线网已成为校园现代化的一个重要标志。

校园无线网利用其特有的现代化技术，按照确定标准、分析问题、信号侧优化、数据侧优化、测试效果五个步骤进行优化设计，为我们展望了一幅校园网的美好未来。

近期，我所在的学校———安徽工程大学建立了自己的校园无线网络，该项工程已顺利完工并投入使用。

笔者总结了自己长期的校园网管理经验，结合本单位校园无线网络的施工实践，考察了校园无线网络的发展前沿，并和设备厂商工程师、系统集成商进行了一些探讨，发表一下对校园无线网络优化的一些观点。

一、需求分析
随着信息技术的快速发展，原有的有线网络已经不能完全满足时代的需求。

特别是学校对教职工办公条件的改善，由原来每个办公室一台电脑办公变成数台电脑甚至人手一台电脑的办公。

再加上随着经济的发展和收入水平的提高，很多教职工配备了移动笔记本电脑及PDA 等移动终端设备进行办公和教学。

原有的有线网络每个办公室一个信息点已经无法满足现有终端电脑的上网需求，利用无线网络把原来的一个信息点扩展成为一个信息区域成为必要。

设计精美的无线接入点AP 将取代室内凌乱的网络线缆，为网络的拓展和维护提供方便。

无线网络可以广泛应用在校园以下领域：
1、办公室：教师利用便携式电脑准备讲课稿，查找资料，收发电子邮件，协作办公等；
2、多媒体教室：教师利用笔记本电脑演示课件，学生利用终端访问课件或校园网络信息资源，师生之间的互动性可通过网络这个媒体大范围、宽时效地实现；
3、电子阅览室：利用笔记本电脑等移动终端访问网络特有资源，查阅资料等；
4、宿舍：学生访问Internet 查找资源，学习更多知识。

为住宿教师工作、学习、生活带来便利；
5、会议室报告厅：利用笔记本电脑参加会议交流、各种论坛、专家讲座、领导报告交流等；
6、培训场所：教员轻松讲课，使得外来学员无须改变配置的情况下利用无线终端笔记本电脑方便直接与网络连接
（网管可以进行连接授权），学习轻松效率高；
7、草坪绿地：师生户外环境实现轻松学习与休闲。

二、拓扑示意图
1.简化拓扑示意图（局域网）
2. 局域网模型
3. 安徽工程大学校园网拓扑全图
三、设计方案
1.无线局域网产品的技术特征
我校在校园网建设实践中发现在新型校舍装备中以下无线局域网产品、技术较为实用。

(1)、无线局域网的产品标准有（11Mbps）、（54Mbps） Super G 108M （108Mbps）等设备，目前（54Mbps）标准设备比较成熟，性价比很高。

(2)、无线局域网的产品有无线局域网接入点(AP)、无线客户端设备（包括无线PC 卡、PCI 卡、USB 适配器、CF 卡等）、无线宽带路由器，还有增益天线、RF 馈线电缆、以太网远程供电等各种无线局域网组网附件。

(3)、无线校园网络关键技术：针对校园网络的特点，利用无线局域网主要涉及以下几项应用技术：
a、微蜂窝覆盖及漫游。

b、无线中继点。

c、覆盖开阔区域。

d、无线网桥。

e、无线网络设备集中管理。

2.无线网络优化步骤
无线网络优化一般按照确定标准、分析问题、信号侧优化、数据侧优化、测试效果五个步骤进行。

而在实际的项目中，根据具体问题的不同，相关步骤可能需要循环进行。

步骤一：确定标准，即确定无线网络建设的一般标准，也是将来验收的标准，有了标准，才可以进行无线网络设计和规划。

例如某运营商网络验收标准为主要覆盖区域信号强度不低于-70Bm，一般覆盖区域信号强度不低于-75Bm，丢包率不高于3%。

步骤二：分析问题。

分析造成现有无线网络使用问题的内在原因，如客户端无法打开Portal 页面、或无线上网速度太慢，分析其原因可能是因为丢包严重或数据发送速率较低。

步骤三：信号侧优化。

按照无线覆盖的一般原则(如蜂窝覆盖)，完成工程安装规范、设备功率、信道、覆盖方式方面的调整，以保证无线信号强度与质量的要求；
步骤四：数据侧优化。

在信号侧优化的基础上，深入分析用户数据类型及应用特点，并做出有针对性的参数、配置调整。

步骤五：测试效果。

以一般验收标准测试网络优化后的效果，如信号强度、丢包率是否满足要求，在此基础上对最终客户应用模式的标准和实际业务模型进行测试，保证实际应WLAN 校园无线网的优化设计.
3.网络优化的一般方法
(1)信道设置
在各国家授权使用的频段g 工作在频段。

如表1 所示，协议在频段定义了14 个信道，每个频道的频宽为22MHz。

两个信道中心频率之间为5MHz。

信道1 的中心频率为，信道2 的中心频率为，依此类推至位于的信道13。

信道14是特别针对日本所定义的，其中心频率与信道13 的中心频率相差12MHz。

北美地区(美国和加拿大)开放1-11 信道，欧洲开放1-13 信道。

中国与欧洲一样，开放了1-13 信道。

图1 g 工作频段划分g 工作频段划分如图1 所示。

可以看到，信道1在频谱上和信道2、3、4、5 有交叠的地方，这就意味着：如果有两个无线设备同时工作，且它们工作的信
道分别为1 和3，则它们发送出来的信号会互相干扰。

为了最大程度的利用频段资源，可以使用1、6、11; 2、7、12；3、8、13； 4、9、14 这四组互相不干扰的信道来进行无线覆盖。

由于只有少部分国家开放了12-14 信道频段，所以一般情况下，使用1、6、11 三个信道进行蜂窝式覆盖(如图2 所示) 并遵循以下原则。

λ→任意相邻区域使用无频率交叉的频道，如1、6、11 频道；
λ→适当调整发射功率，避免跨区域同频干扰；
λ→蜂窝式无线覆盖实现无交叉频率重复使用；
在二维平面上使用1、6、11 三个信道可以实现任意区域无相同信道干扰的无线部署。

当某个无线设备功率过大时，会出现部分区域有同频干扰，这时可以通过调整无线设备的发射功率来避免这种情况的发生。

但是在三维空间上，要想在实际应用场景中实现任意区域无同频干扰是比较困难的。

因此在信道设置时需要考虑三维空间的信号干扰，如图3 所示。

在1 楼部署3 个AP，从左到右的信道分别是1/6/11，此时在2 楼部署的3 个AP 的信道就应该划分为11/1/6，同理3 楼为6/11/1。

这样就最大可能地避免了楼层间的干扰，无论是水平方向还是垂直方向都做到无线的蜂需式覆盖。

(2)功率调整
WLAN 系统使用的是CSMA/CA 公平信道竞争机制，在这个机制中，STA 在有数据发送时，首先监听信道，如果信道
中没有其他STA 在传输数据，则首先随机退避一个时间，如果在这个时间内没有其他STA 抢占到信道，STA 随后可以立即占用信道并传输数据。

WLAN 系统中每个信道的带宽是有限的，其有限的带宽资源会在所有共享相同信道的STA间平均分配。

为避免AP 间的同频干扰，必
要时应对同信道的AP 功率进行适当的调整，以保证客户端在一个位置可见的同信道较强信号的AP 只有一个，还同时能满足信号强度的要求(例如不低于-75dBm)
(3) 数据侧优化
> 开启无线用户二层隔离功能，减少非必要的广播报文对空口带宽的影响；
> 基于无线用户进行空口限速，将空口有限资源进行合理分配；
> 调整管理帧的发送间隔、取消对某些无效管理帧的回应，以减少管理报文对有效带宽的影响；
> 关闭低速率应用，在满足覆盖范围的前提下，可以关闭低速率应用以提高空口带宽的利用率；
> 将无效客户端的电源管理属性设置为最高值，以增强无线终端的工作性能，提高数据下载的效率与稳定性。

随着无线网络业务应用的日趋丰富、覆盖范围的不断扩大，如何在复杂的使用环境中提供最优的无线网络，是当前无线网络项目建设与运营的关键，专业有效的网络优化不仅可以提高WLAN 设备的使用效率，提升最终用户的使用满意度，还可以减少大量的维护工作，从而最大可能地发挥无线网络的最优性能，保证客户的投资回报。

四. 从无线校园网优化展望我们美好的未来
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，我们可以在校园实现网络的覆盖，在楼宇内采用接入方式对办公室、会议室、校园进行无线网络覆盖。

作为有线网络的一种补充和延伸手段，无线网络必须承载于现有的有线网络上，因此只有实现与有线网络的无缝集成才能更便捷的使用无线网络。

无线校园网络与移动教育符合现代社会发展的需求，符合人们终身学习的需求，因此必将在未来的教育中发挥重要的作用。

无线局域网在近几年的发展中，不断地与各项无线移动通讯的最新技术融合，逐渐走向成熟，可以预见在不久的将来会以此为基础，形成一套相对完整的无线通讯技术体系，从而完成移动教育平台的搭建。

而移动教育本身也将以此为契机，确立其在未来学习型社会中的重要地位。

无线网络与手机及掌上电脑（PDA）等通信的相联，如我校的联通短信平台等为教职工提高了工作效率。

无线网络的便捷性、自由性、高效性使得这项技术在短时间内脱颖而出，借助无线校园网，教育信息化将迈上更宽、更敞的信息“高速公路”。