基于Opnet的無線園區(qū)網(wǎng)構(gòu)建方案

郝達(dá)亮

摘 要：無線局域網(wǎng)（Wireless Local Area Network，簡稱WLAN）是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合產(chǎn)物，采用無線傳送方式提供有線局域網(wǎng)的功能，是對(duì)有線局域網(wǎng)的一種補(bǔ)充和擴(kuò)展。文章基于對(duì)園區(qū)網(wǎng)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)存在的網(wǎng)絡(luò)盲點(diǎn)，擴(kuò)建成本高等問題，引入了無線校園網(wǎng)這個(gè)概念，并利用Opnet仿真技術(shù)設(shè)計(jì)具體實(shí)施方案，與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)互補(bǔ)，高效實(shí)現(xiàn)園區(qū)網(wǎng)的擴(kuò)建改造升級(jí)。

關(guān)鍵詞：Wlan；無線園區(qū)網(wǎng)；802.11x；Opnet；AP

1 緒論

如今，園區(qū)網(wǎng)已經(jīng)成為企業(yè)的一個(gè)重要組成部分，是企業(yè)員工獲取資源和信息的主要途徑，在辦公流程中具有不可或缺的地位。

但隨著企業(yè)的發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)的園區(qū)網(wǎng)不能滿足現(xiàn)有需求，需要進(jìn)行很多改造。而在改造過程中也面臨很多問題，如：有線網(wǎng)絡(luò)布線建設(shè)周期長、費(fèi)用高、不利于移動(dòng)辦公等。

而無線局域網(wǎng)的架設(shè)與維護(hù)容易、高速無線上網(wǎng)、具有較好的抗干擾性、布線靈活等特點(diǎn)剛好可以解決有限網(wǎng)絡(luò)的不足，突破有線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的限制，解決多人同時(shí)上網(wǎng)的問題，實(shí)現(xiàn)使用戶能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)均能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的目標(biāo)。正是基于以上原因，很多全區(qū)網(wǎng)在升級(jí)改造的過程中選擇無線有線相結(jié)合的方式。

本論文以某學(xué)校的園區(qū)網(wǎng)為例，討論無線園區(qū)網(wǎng)構(gòu)建方法。

2 某學(xué)校園區(qū)網(wǎng)現(xiàn)狀分析

2.1 某學(xué)校的園區(qū)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

校園網(wǎng)以學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房為中心，通過光纜以星型擴(kuò)展拓?fù)淝д紫逻B到各大樓，以千兆、萬兆上連到教育網(wǎng)及Internet，這些有線網(wǎng)絡(luò)組成了校園網(wǎng)的主干網(wǎng)。

校園網(wǎng)采用“主干光纖千兆，百兆交換桌面”的三層設(shè)計(jì)思路，各骨干線路均為1000M光纖，10/100M自適應(yīng)到用戶。

核心層選用高性能的核心萬兆路由交換機(jī)，對(duì)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行高速無阻塞的交換，負(fù)責(zé)路由管理、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、核心數(shù)據(jù)處理等，選用銳捷RG-S8614，其高達(dá)512G的背板帶寬和286Mpps的二/三層包轉(zhuǎn)發(fā)速率可為用戶提供高性能的交換。

匯聚層在宿舍區(qū)和教學(xué)夠區(qū)選用銳捷網(wǎng)絡(luò)的RG-5750，RG-3512交換機(jī)為三層路由交換機(jī)，其22G的背板帶寬為用戶提供高速無阻塞的交換。在辦公區(qū)選用銳捷網(wǎng)絡(luò)的RG-2150交換機(jī)，提供上聯(lián)百兆，充分滿足用戶的高速接入，并支持堆疊功能、流媒體、和安全訪問控制等功能等。

接入層選用銳捷網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)管型交換機(jī)STAR-S1924F+和STAR-S2024M，10/100M桌面接入，并采用認(rèn)證和流控等手段進(jìn)行接入控制。

2.2 無線應(yīng)用空間分析和需求

現(xiàn)有的有線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本能夠滿足廣大師生的需求，但是只限于在有線覆蓋的范圍內(nèi)，比如固定的辦公和休息地點(diǎn)，學(xué)校實(shí)驗(yàn)室機(jī)房，圖書館電子閱覽室，老師辦公室，學(xué)生宿舍等。

但是對(duì)于學(xué)校其他的公共區(qū)域，比如在以下場所：

（1）圖書館自習(xí)區(qū)：寬敞，高大，適合無線網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生，教師可以攜帶自己的筆記本電腦入館，查閱資料和記錄。

（2）會(huì)議室：干凈，整潔，不適合有線布局，在需要時(shí)候，與會(huì)者可以用筆記本電腦查閱會(huì)議信息和資料，并與演講者互動(dòng)。

（3）辦公室、實(shí)驗(yàn)樓：流動(dòng)人員多，科研，辦公場所變化極快，有線網(wǎng)絡(luò)跟不上搬遷，改建速度。

（4）運(yùn)動(dòng)場以及各類休閑場所等一些空曠地帶，彌補(bǔ)有線網(wǎng)絡(luò)的不足之處。

3 無線組網(wǎng)方案選擇

3.1 技術(shù)的選擇

鑒于校園現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的情況和校園網(wǎng)絡(luò)需求的特點(diǎn)，我們不采用全覆蓋的方法，而是選擇以有線網(wǎng)絡(luò)作為校園骨干網(wǎng)絡(luò)，再在需要的地方增加無線覆蓋的方案。采用IEEE802.11無線局域網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合Fit AP模式+無線控制器（AC）集中的方案。

3.2 認(rèn)證技術(shù)的選擇：802.11X

高校作為一個(gè)比較敏感的地點(diǎn)，向來得到比較多的重視。高校人員流動(dòng)性大，范圍廣，信息量需求大，這都對(duì)身份認(rèn)證的選擇提出了要求。

本方案本著沿用原來有線校園網(wǎng)認(rèn)證方式簡便的原則，最后選擇了802.11X認(rèn)證作為本方案的認(rèn)證技術(shù)。

3.3 無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型

根據(jù)本次組網(wǎng)中主要需要無線AP、PoE交換機(jī)、無線控制器等設(shè)備。無線AP又根據(jù)需求和環(huán)境分為室內(nèi)AP和室外AP。本次方案中室內(nèi)無線AP選用型號(hào)為：TL-WR941N，室外的網(wǎng)絡(luò)覆蓋采用D-LINK公司的DAP-2590企業(yè)級(jí)無線AP，該無線AP是由D-LINK公司推出的一款針對(duì)企業(yè)級(jí)應(yīng)用的無線AP，PoE交換機(jī)選用型號(hào)為：SF200E-24P，無線控制器采用cisco5500型號(hào)。

4 肇慶學(xué)院無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方案

根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)情況，首先，我們選擇的系統(tǒng)方案是無線交換機(jī)加“瘦”AP的組網(wǎng)方式，覆蓋范圍是全校區(qū)教學(xué)，行政，公共區(qū)域。整體設(shè)計(jì)方案如圖2所示。

4.1 無線控制器的部署

由于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)采取的是靜態(tài)路由協(xié)議，無線控制器應(yīng)該盡可能地放置在核心層附近，所以直接將無線控制器串聯(lián)到RG8614三層交換機(jī)上。位置確定好后，RG8614三層交換機(jī)下連的無線設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)連接結(jié)構(gòu)如圖2右邊區(qū)域所示。

為了更好的保護(hù)無線控制機(jī)及其他設(shè)備，我們可以在三層交換機(jī)RG8614上配置一個(gè)新VLAN，專門用于核心交換機(jī)與無線控制器的互聯(lián)。同時(shí)在AC上開啟DHCP服務(wù)功能，為無線接入分配指定網(wǎng)段的IP地址。

4.2 無線接入點(diǎn)AP配合PoE交換機(jī)的部署

對(duì)于PoE交換機(jī)和AP的接入點(diǎn)選擇，為了降低無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，這次無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主干鏈路還是用原來校園網(wǎng)的有線光纖主干，AP的接入根據(jù)不同的場所選擇不同的接入點(diǎn)，這樣做的目的是為了減少無線AP接入有線校園網(wǎng)絡(luò)所消耗的網(wǎng)絡(luò)布線的長度，降低建設(shè)成本。

有兩種接入方式，如圖書館，圖書館是人流密集地，而且自習(xí)區(qū)學(xué)生人數(shù)一整天都是處于爆滿狀態(tài)，接入的需求相當(dāng)大，所以AP先接入PoE交換機(jī)，然后直接把新增的PoE交換機(jī)接入到匯聚層RG35-12交換機(jī)上。

而在離匯聚層交換機(jī)比較遠(yuǎn)的廣場上，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)拉線距離問題還有這些地方的對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求彈性比較大，則選擇直接將新增的PoE交換機(jī)接入到有線接入層交換機(jī)上。具體如圖2左邊區(qū)域所示。

不論瘦AP還是胖AP都是要通過上連交換機(jī)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。為解決AP的供電問題，交換機(jī)一般都要支持遠(yuǎn)程供電（即PoE交換機(jī)）。對(duì)于原來校內(nèi)的交換機(jī)不支持PoE功能的，我們將新增帶有PoE功能的交換機(jī)，用以連接AP設(shè)備，主要是考慮這樣可以省去AP需要額外供電的麻煩，而且PoE功能可以提供遠(yuǎn)程重啟，在AP吊死的情況下，可以通過對(duì)PoE功能的控制使AP快速重啟，提高了維護(hù)工作的效率。

5 方案仿真驗(yàn)證

方案設(shè)計(jì)完成后，需要用最簡單的方式驗(yàn)證方案的可行性，OPNET是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)軟件包，它能夠準(zhǔn)確的分析復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的性能和行為，被廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)前期方案設(shè)計(jì)和研究中。

根據(jù)以上設(shè)計(jì)，我們利用OPNET提供的網(wǎng)絡(luò)組件建立各關(guān)鍵位置的網(wǎng)絡(luò)仿真。主要仿真對(duì)象為匯聚交換機(jī)RG_3512、圖書館P0E交換機(jī)、匯聚層3512互聯(lián)鏈路仿真、無線接入AP與P0E接入交換機(jī)互聯(lián)鏈路、圖書館無線接入AP。限于篇幅本論文以整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)（Wireless lan）global變量仿真結(jié)果為例說明。

從圖3中可以看出，隨著仿真時(shí)間的增長，在校園無線網(wǎng)的數(shù)據(jù)吞吐量基本維持在15，000，000bit/sec時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的延遲卻有不斷變大的趨勢，說明此時(shí)網(wǎng)絡(luò)是處于了重負(fù)載的狀態(tài)，擁塞大，存在網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定等問題。

6 結(jié)束語

通過整個(gè)仿真結(jié)果分析知道，伴隨無線的接入，當(dāng)無線接入流量過大時(shí)，局部的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包傳遞的延遲會(huì)變的很大，主要的問題不是在設(shè)備互聯(lián)鏈路上，而是伴隨著流量的接入增多，原來的服務(wù)器需要優(yōu)化升級(jí)，或者增加服務(wù)器臺(tái)數(shù)，分擔(dān)處理的流量，在用戶較多的地方，比如圖書館，無線AP的個(gè)數(shù)也要增加，提高整體的網(wǎng)絡(luò)性能。

鑒于此，我們可以提出的優(yōu)化方向，對(duì)網(wǎng)絡(luò)做進(jìn)一步的改造，主要改造方法是在各個(gè)無線接入點(diǎn)增加AP個(gè)數(shù)和在網(wǎng)絡(luò)中心增加服務(wù)器。

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