城市無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)分析與探討畢業(yè)論文

畢業(yè)論文（計算機(jī)學(xué)院） 論文題目： 城市無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)分析與探討 專業(yè)班級： 網(wǎng)絡(luò)1502 學(xué)生姓名： 肖羿彬 學(xué)生學(xué)號： 2015031280 指導(dǎo)教師： 李安邦 目 錄摘要1關(guān)鍵字1一無線城市組網(wǎng)技術(shù)概述2簡述21.1組成設(shè)備介紹21.1.1無線控制器21.1.2無線接入點21.1.3終端31.2城市無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃分析3概述31.2.1總體框架31.2.2發(fā)展策略41.3基本原則41.3.1全面覆蓋41.3.2統(tǒng)一管理41.3.3多層安全41.3.4擴(kuò)充性高41.3.5層次化5二無線組網(wǎng)52.1組網(wǎng)覆蓋方案52.1.1非建筑物區(qū)域覆蓋方案52.1.2建筑物區(qū)域內(nèi)覆蓋方案52.2組網(wǎng)技術(shù)介紹62.3組網(wǎng)方式與方法6三城市無線網(wǎng)絡(luò)的安全問題6概述63.1政企應(yīng)用場景安全63.2居民區(qū)應(yīng)用場景安全63.3其它區(qū)域應(yīng)用安全7四地勘在城市無線網(wǎng)絡(luò)組建的應(yīng)用74.1目的74.2準(zhǔn)備和流程74.3經(jīng)驗7五未來發(fā)展趨勢85.1智慧政務(wù)85.2智慧旅游85.3智慧民生8總結(jié)9結(jié)束語9參考文獻(xiàn)9摘要在“寬帶中國戰(zhàn)略”，“智慧城市”和“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用的背景下，本文從無線城市組網(wǎng)技術(shù)出發(fā)，分別從城市無線網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃與分析，組網(wǎng)的基本原則，安全問題，無線地勘和未來發(fā)展趨勢，提出了無線城市的發(fā)展愿景，順應(yīng)了當(dāng)前全球先進(jìn)發(fā)展演進(jìn)的時代潮流。根據(jù)實際情況，提出不同的組網(wǎng)原則。除此之外，根據(jù)不同的應(yīng)用場景，提出了如何保證安全級別最高。另外，本文還提出了在建設(shè)中無線地勘的問題。最后，我對未來世界的無線城市提出了幾種場景的描繪。 關(guān)鍵字城市無線網(wǎng)絡(luò)，智慧城市一無線城市組網(wǎng)技術(shù)概述簡述無線網(wǎng)絡(luò)由無線控制器，無線接入點和無線終端組成?，F(xiàn)如今的無線網(wǎng)絡(luò)不僅僅要求覆蓋范圍廣，信號強(qiáng)度大，上下行速率快，更需要低時延高可靠，低功耗大連接。在技術(shù)條件的允許下，無線城市的目標(biāo)是要把城市的每一個信息點連接起來，形成一個龐大的城市網(wǎng)絡(luò)。因此，組建城市無線網(wǎng)絡(luò)一定要控制好三大塊之間的聯(lián)系。1.1 組成設(shè)備介紹1.1.1 無線控制器無線控制器也就是無線局域網(wǎng)的訪問控制，它作為無線局域網(wǎng)的核心組成部分負(fù)責(zé)為用戶提供接入控制，統(tǒng)一管理，漫游等服務(wù)。由于城市的信息點不計其數(shù)，因此無線控制器在分配的時候要遵循以下原則：1. 確保范圍全覆蓋2. 保證信號強(qiáng)度在可靠范圍內(nèi)3. 要有冗余準(zhǔn)備。當(dāng)某個無線控制器出現(xiàn)故障時，能夠使網(wǎng)絡(luò)得到快速恢復(fù)。由于無線控制器是無線局域網(wǎng)的核心組成部分，因此在選擇型號時一定要支持IEEE802.1n和最新的WAPA2/PSK加密方式。1.1.2 無線接入點無線接入點是無線局域網(wǎng)的接收器。無線終端通過接入點才能進(jìn)入局域網(wǎng)，從而訪問其他資源。主要有路由交換接入一體設(shè)備和純接入點設(shè)備，一體設(shè)備執(zhí)行接入和路由工作，純接入設(shè)備只負(fù)責(zé)無線客戶端的接入，純接入設(shè)備通常作為無線網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展使用，與其他AP或者主AP連接，以擴(kuò)大無線覆蓋范圍，而一體設(shè)備一般是無線網(wǎng)絡(luò)的核心。1.1.3 終端無線終端是指在無線接入點覆蓋的范圍，使用者通過有無線網(wǎng)卡的終端接入無線局域網(wǎng)的設(shè)備。1.2 城市無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃分析概述現(xiàn)代城市的快速發(fā)展，暴露出傳統(tǒng)運營商在無線網(wǎng)絡(luò)中建設(shè)的缺陷日益突出。例如，運營商普遍存在建設(shè)各自為政，重復(fù)建設(shè)，通信基站建設(shè)缺乏指導(dǎo)性和前瞻性等問題。從最初關(guān)注城市經(jīng)濟(jì)運行到現(xiàn)在探討城市運行的經(jīng)濟(jì)，社會，空間，環(huán)境等多維層次，城市管理的內(nèi)涵趨于完整。1.2.1 總體框架a) 基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)無線城市是需要有線網(wǎng)絡(luò)的支撐，還需要基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力，如基本的數(shù)據(jù)流量。要想打造一個無線城市，新技術(shù)是必不可少的，如手機(jī)支付，二維碼和GPS定位。b) 無線城市平臺在無線城市中，所有信息的源頭都需要互聯(lián)到無線城市平臺。只有通過無線城市平臺進(jìn)行承載，才是一個完整城市網(wǎng)絡(luò)。c) 智慧應(yīng)用與必要技術(shù)云計算，物聯(lián)網(wǎng)和移動電子商務(wù)能夠達(dá)到資源利用最大化，將無線城市延伸到物與人之間的交互，實現(xiàn)信息流和資金流的融合。1.2.2 發(fā)展策略為了能真正實現(xiàn)自由接入，必須要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)立體覆蓋。要做好產(chǎn)品規(guī)劃，強(qiáng)化產(chǎn)品多環(huán)節(jié)交互的管理策略。城市在運作一定要盈利才能帶來經(jīng)濟(jì)效益，只有豐富無線城市的收入來源，才能促進(jìn)產(chǎn)品的健康發(fā)展。同時，政府也要適當(dāng)進(jìn)行引導(dǎo)，推廣來實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。1.3 基本原則要想構(gòu)建一個龐大的城市無線網(wǎng)絡(luò)首先需要保證各個無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)時遵守以下原則：1.3.1 全面覆蓋使用IEEE802.11n模式，保證被覆蓋需求的網(wǎng)絡(luò)訪問流暢，讓用戶能體會到無線局域網(wǎng)帶來的好處。無線終端設(shè)備自動檢測信號的強(qiáng)度，建立在最高質(zhì)量的無線鏈路上，可以通過連接放大器和天線的AP將無線信號覆蓋到區(qū)域的各個角落，包括小房間多樓層的密集使用區(qū)域，大空間的公共區(qū)域，甚至在更廣闊的空地都被利用起來。1.3.2 統(tǒng)一管理現(xiàn)成的有線局域網(wǎng)，已形成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理。無線局域網(wǎng)需要很好的融合有線網(wǎng)，對無線網(wǎng)內(nèi)的用戶和無線接入點進(jìn)行統(tǒng)一管理。1.3.3 多層安全原有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)具備多種安全防御能力，補(bǔ)充進(jìn)來的無線網(wǎng)絡(luò)通過加強(qiáng)受訪控制提高安全性，并根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)的安全技術(shù)特征，補(bǔ)充具有多層次的安全保護(hù)措施。1.3.4 擴(kuò)充性高隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷發(fā)展，滿足在不改變主體架構(gòu)與大部分設(shè)備，保證擴(kuò)展后的穩(wěn)定性和安全性的前提下，實現(xiàn)平滑升級和擴(kuò)充，降低硬件投資。其次，我們需要通過基站的方式將各個無線局域網(wǎng)相互連接。并通過訪問控制列表對流量進(jìn)行管理，其中包括過濾不方便公開的信息，時段控制等。1.3.5 層次化層次化可以將網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰的呈現(xiàn)出來，簡化了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在組網(wǎng)過程中便于統(tǒng)一設(shè)計，安全監(jiān)控。二無線組網(wǎng)2.1 組網(wǎng)覆蓋方案2.1.1 非建筑物區(qū)域覆蓋方案由于街道，廣場等比較空曠的地方范圍大，放置較為困難。所以在放置的時候一般放在周圍建筑物的頂端?？梢圆捎脴怯铋g連接，主要通過兩個無線設(shè)備實現(xiàn)點對點連接，由于獨自占用信道，因此適合距離較遠(yuǎn)的局域網(wǎng)互相聯(lián)通。在這些非建筑物區(qū)域，可以定時覆蓋，即在用戶特別少的情況下關(guān)閉某些AP。這樣能夠提高使用壽命，減輕經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。2.1.2 建筑物區(qū)域內(nèi)覆蓋方案對于建筑物內(nèi)的無線局域網(wǎng)，一種是對等連接方式，這種方法適合并沒有建立網(wǎng)絡(luò)的用戶。例如學(xué)校的小型會議室，寫字樓的樓梯間均可采用這種方式。處于對等連接下的無線局域網(wǎng)，所有節(jié)點之間均可以相互通信。只需要在移動終端上配置相應(yīng)的無線適配器即可實現(xiàn)資源共享的目的。這種方式的缺點是限制了各節(jié)點無線網(wǎng)卡的發(fā)射與接收功率，且這種網(wǎng)絡(luò)不可多點同時通信。另一種是接入方式，這種方法適合城市內(nèi)難以布線的區(qū)域，如老式建筑，大型圖書館，商場等。2.2 組網(wǎng)技術(shù)介紹2.2.1 跳頻擴(kuò)頻技術(shù)跳頻擴(kuò)頻就是載波在一個很寬的頻帶上按照某種定義從一個頻率跳變到另一個頻率。使用這種技術(shù)，數(shù)據(jù)按照這個序列在各個子頻道上進(jìn)行傳送。2.2.2 直接序列擴(kuò)頻技術(shù)在14個頻段內(nèi)，只有3個頻段是互不覆蓋的。數(shù)據(jù)在之間的一個進(jìn)行傳送而不需要跳躍。802.11采用了這種技術(shù)，因此速率很快。2.2.3 正交頻分復(fù)用技術(shù)這是一種多載波發(fā)射技術(shù)，將可用頻譜劃分為許多載波，每一個載波都用低速率數(shù)據(jù)流進(jìn)行調(diào)制，從而將信道頻譜分到幾個子信道上，在無線AP與網(wǎng)卡之間傳送。2.2.4 多進(jìn)多出技術(shù)它是在發(fā)送和接收端，分別使用多個發(fā)射天線和接收天線。通過使用多臺發(fā)射機(jī)或接收機(jī)來增加吞吐量與可靠性，將這種多經(jīng)效應(yīng)問題變成積極因素。這項技術(shù)是無線通信領(lǐng)域的重大突破。2.2.5 MAC層優(yōu)化技術(shù)為了使整個城市網(wǎng)絡(luò)的吞吐量有較大提升，802.11n標(biāo)準(zhǔn)對MAC層協(xié)議進(jìn)行了全面優(yōu)化，極大提升了網(wǎng)絡(luò)吞吐量2.2.6 智能天線技術(shù)它能改善信噪比，擴(kuò)大了覆蓋范圍，能減少移動臺的發(fā)射功率。2.2.7 瘦AP傳統(tǒng)的WLAN網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式是采用胖AP+POE交換機(jī)的組網(wǎng)模式，由單個AP自身來完成用戶的無線接入，用戶安全等功能，對每一個AP采用分布式管理。一旦網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)非法AP時，系統(tǒng)也無法快速對非法AP進(jìn)行抑制。無線城市的網(wǎng)絡(luò)安全系數(shù)要求是很高的，因此可采用瘦AP接入方案，瘦AP僅僅承擔(dān)的是網(wǎng)絡(luò)接入點的功能，而把網(wǎng)絡(luò)智能化全部集中到無線接入控制器。這樣一來，就可以降低總體運營成本。2.3 組網(wǎng)方式與方法局部的熱點區(qū)域較為容易實現(xiàn)無線上網(wǎng)，但實現(xiàn)大范圍的全城接入則較為復(fù)雜。目前，有多種無線技術(shù)可以組建無線城市，例如WiFi,4G技術(shù)等。使用單一的技術(shù)組建無線城市有一定風(fēng)險，如果單獨采用WiFi組網(wǎng)則需要部署大量的接入點。中國各地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有差異，在不同的區(qū)域的覆蓋程度可以差異化，需要根據(jù)各種技術(shù)特點進(jìn)行充分運用，探索混合組網(wǎng)模式。利用WiFi進(jìn)行點覆蓋，4G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)面覆蓋。這樣一來，有利于提高資源利用效率，節(jié)省大量的人力物力。三城市無線網(wǎng)絡(luò)的安全問題概述在政府企業(yè)的WLAN網(wǎng)絡(luò)中，無線網(wǎng)絡(luò)的安全性要求極高。因此城市網(wǎng)絡(luò)組建時必須采用訪問權(quán)限和流量控制設(shè)置，防止不必要的安全隱患。對于居民區(qū)，用戶相對分散。這里的安全級別相對來講較低。而對于一些大型空闊的地方如廣場，商場。這些地方無線局域網(wǎng)的用戶是流動的，因此可采用最低的安全級別。通過相應(yīng)的認(rèn)證技術(shù)，訪問控制技術(shù)和加密技術(shù)保障無線城市可持續(xù)發(fā)展。3.1 政企應(yīng)用場景安全 無線網(wǎng)絡(luò)的安全性與有線網(wǎng)絡(luò)相差無幾。在許多辦公室中，入侵者可以輕易的訪問并掛在有線網(wǎng)絡(luò)上，遠(yuǎn)程攻擊者可以通過后門獲取對網(wǎng)絡(luò)的訪問權(quán)。一般的方案可能會是端到端的加密，并對所有的資源采用獨立身份驗證。而防火墻具有很好的保護(hù)作用，防火墻分為網(wǎng)絡(luò)防火墻和個人防火墻，高級別的防火墻可以阻止入侵者進(jìn)入企業(yè)網(wǎng)。除此之外，還可以進(jìn)行漏洞掃描，及時為系統(tǒng)打補(bǔ)丁。如今年上半年的勒索病毒事件就是因為入侵者抓住了SMB這個漏洞才造成了很嚴(yán)重的影響。3.2 居民區(qū)應(yīng)用場景安全雖然無線網(wǎng)絡(luò)受到了很多生產(chǎn)廠商的高度重視，但隱患依然存在。因此，在居民區(qū)的用戶都認(rèn)為WiFi是一種安全得不到保證的網(wǎng)絡(luò)。具體表現(xiàn)為容易侵入，非法AP,未經(jīng)授權(quán)使用服務(wù)，地址欺騙。由于MAC地址是唯一的，因此可以通過過濾MAC地址來防范入侵。但這樣做的弊端就是錄入信息過大，且MAC地址過長，極易產(chǎn)生錯誤。因此，居民區(qū)的無線網(wǎng)絡(luò)只能采用個人防火墻來進(jìn)行一定程度的控制。3.3 其它區(qū)域應(yīng)用安全2012年4月12日，工信部正式公布了信息安全技術(shù)公共及商用服務(wù)信息系統(tǒng)個人信息保護(hù)指南。其內(nèi)容明確指出了個人敏感信息的界定。通俗意義上來說，不想被別人知道就是個人隱私。對于城市的其它區(qū)域，一定要采用web認(rèn)證的方式對用戶的訪問權(quán)限進(jìn)行強(qiáng)制認(rèn)證。這樣才能一定程度上減輕非法者的入侵。四地勘在城市無線網(wǎng)絡(luò)組建的應(yīng)用4.1 目的 如果智慧城市無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及技術(shù)方案的確定，技術(shù)方案中設(shè)備型號和數(shù)量的確定，那么地勘就是為現(xiàn)場勘驗提供原始的依據(jù)。所以WLAN網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)劣，地勘在其中起了重要作用。4.2 準(zhǔn)備和流程地勘主要分室內(nèi)和室外兩種環(huán)境，需要無線部署場所室內(nèi)外平面圖。通過對城市區(qū)域的劃分現(xiàn)場現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)方式和應(yīng)用來判斷無線終端的類型和接入速率的要求。各區(qū)域的有線網(wǎng)絡(luò)都比較充分，但并不能滿足現(xiàn)實需求。無線地勘通過對網(wǎng)絡(luò)需求的收集和分析來確定WLAN設(shè)備技術(shù)指標(biāo)，由技術(shù)指標(biāo)對設(shè)備選型?，F(xiàn)場由設(shè)備信號覆蓋來確定設(shè)備數(shù)量，安裝位置及部署方式。還有一些WLAN方案設(shè)計如信道規(guī)劃等。具體來講，通過實際調(diào)研的方式判斷使用應(yīng)用類型，進(jìn)而計算出流量。在勘測中，對其信號覆蓋區(qū)域進(jìn)行細(xì)分以及AP的信號的測試。4.3 經(jīng)驗如何避免信號干擾是無線地勘中重點考慮的內(nèi)容。因此必須要科學(xué)劃分信道，避免設(shè)備同頻相鄰；合理調(diào)整AP功率，控制信號傳播距離。無線地勘對于室內(nèi)來說需要知道建筑構(gòu)造，材質(zhì)以確保信號穿透性強(qiáng)。像一些網(wǎng)絡(luò)需求重點保障區(qū)域如學(xué)校，政企部門等除了考慮用戶容量的問題，在某些細(xì)節(jié)方面，要考慮網(wǎng)線走向，以及不斷電的工作問題。通過對以上地勘目的，準(zhǔn)備，流程和經(jīng)驗的敘述，基本了解了地勘的一般步驟和思路。但不同的地形環(huán)境存在著不同的需求和要求，必須考慮特殊性。五未來發(fā)展趨勢5.1 智慧政務(wù)隨著城市網(wǎng)絡(luò)的搭建，由政府牽頭，實現(xiàn)政務(wù)掌上化將會讓城市的居民第一時間接收到最新消息。城市的發(fā)展是需要靠人口來支撐的。隨著居民區(qū)越來越多，政府總是在想辦法惠及人民。由于有著基于無線城市的平臺，實現(xiàn)無線視頻會議，無線實景招商將會是我們生活的常態(tài)。5.2 智慧旅游每一張白紙都來自于一棵樹?，F(xiàn)如今NFC和手機(jī)支付成為我們生活中必不可少的東西。每到節(jié)假日，各大景區(qū)就會爆滿。每天售出的門票可以堆一座山。隨著城市無線網(wǎng)絡(luò)的搭建，NFC電子票不斷推廣。將來，我們到景區(qū)游玩只需要手機(jī)就可以驗證通過，無需通過檢票員的手。這一實踐可以應(yīng)用到各大交通工具車站進(jìn)出站口。對于需要身份證和人像采集驗證，只需要添加人臉識別方可完成。5.3 智慧民生現(xiàn)在網(wǎng)上預(yù)約醫(yī)院的專家號的患者越來越多，通過城市無線網(wǎng)絡(luò)的搭建。在患者就診前，醫(yī)生可以通過查看患者的病例來提前告訴患者應(yīng)該做哪些檢查?；颊咄ㄟ^醫(yī)生的處理意見先進(jìn)行必要的檢查，再找醫(yī)生就診。這樣，一方面，節(jié)約了患者的時間；另一方面，使醫(yī)生的工作效率得到有效的提高。現(xiàn)在中國老百姓比較關(guān)心的問題就是食品安全問題，通過城市無線網(wǎng)絡(luò)的搭建，我們就可以知道我們購買的每一件食品從哪里生產(chǎn)一直到自己手中的跟蹤記錄。就像快遞包裹一樣，經(jīng)過的每一個站點都會有所記錄。這樣一來，人們在某些問題上就會輕松很多?？偨Y(jié)建設(shè)智慧城市必然需要無線網(wǎng)絡(luò)，一個城市的無線網(wǎng)可能萬般復(fù)雜，但只要粗略劃分，也就可以分為幾個區(qū)域。由于安全是人們一直關(guān)注的話題，通過分析無線城市的安全問題有利于使無線城市平穩(wěn)發(fā)展。通過對無線城市的規(guī)劃分析，闡述了無線城市發(fā)展愿景，總體規(guī)劃，發(fā)展策略和智慧應(yīng)用。隨著信息和通信技術(shù)的不斷進(jìn)步，