校园WLAN规划设计.docx

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校园WLAN规划设计

编号

淮安信息职业技术学院

毕业论文

题目

校园WLAN规划设计

学生姓名

陈海洋

学号

37011334

院系

计算机与通信工程学院

专业

通信技术

班级

370113

指导教师

龚佑红讲师、工程师

顾问教师

杜文龙

二〇一三年十月

摘要

校园网已经成为校园生活的重要组成部分，是教师和学生获取资源和信息的重要途径。

随着校园网络数据传输需要的增加，校园网的建设正向数字化、智能化的方向发展。

校园无线局域网作为校园网的重要组成部分，在校园网的建设中显得尤为重要。

矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。

本篇论文介绍了有关无线局域网的基础知识，无线局域网的整体状况及相对于其他技术的优点。

列举了常用的无线网络设备并对校园无线网的需求背景做了概括。

重点介绍了无线校园网的规划和设计的过程。

从校园网应用的需求分析、产品选择、可行性分析、设计原则、校园无线网络拓扑图的具体设计及其实现等内容进行说明，从而给出了一个完整的以无线局域网为关键技术的校园网络工程的设计方案。

聞創沟燴鐺險爱氇谴净。

关键字：

无线网络校园网无线路由无线AP

Abstract

Campusnetworkhasbecomeanimportantpartofcampuslife,ateacherandstudentaccesstoresourcesandinformationisoneofthemainways.Withthecampusnetworkdatatransmissionrequiresagradualincreaseinthecampusnetworkconstructionforwarddigital,intelligentdirection.CampuswirelessLANasanimportantpartofthecampusnetwork,theconstructionofthecampusnetworkisparticularlyimportant.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。

ThispaperintroducesthebasicsofwirelessLAN,wirelessLAN,andtheoverallconditionoftheadvantagescomparedtoothertechnologies.Listscommonlyusedinwirelessnetworkequipmentandcampuswirelessnetworkneedstodoabackgroundsummary.Focusesonthewirelesscampusnetworkplanninganddesignprocess.Fromthecampusnetworkapplicationneedsanalysis,productselection,feasibilityanalysis,designprinciples,campuswirelessnetworktopologydesignandrealizationofthespecificcontentisdescribed,whichgivesacompletewirelessLANasthekeytechnologyofthecampusnetworkengineeringdesign.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。

Keywords:

wirelessnetwork;campusnetwork;wirelessrouter;wirelessAP彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。

第一章绪论

1.1无线校园网简介

无线校园网，就是通过无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork，简称WLAN）技术，在校园中建立的无线通讯网络，使校园的每个角落都处在网络中，形成真正意义上的校园网。

目前绝大多数学校已拥有的有线网络，只能提供固定而有限的网络信息点，无法满足学校师生随时随地共享教育网络资源的需要。

无线校园网正是很好的解决了这个问题。

无线校园网最大的特点是有很大的自由性和灵活性；可以避免大规模铺设网线和固定设备投入，大大减少了网络建设费用，极大地缩短了建设周期；无线局域网带宽很宽，适合进行大量双向和多向的多媒体信息传输。

校园网利用网络设备、通信介质和适宜的组网技术与协议及各类网络系统管理软件和应用软件，将校园内计算机和各种终端有机地集成在一起，并用于教学、科研、学校管理、信息资源共享和远程教学等方面工作的计算机局域网络系统。

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校园网的概念最初是以硬件集成为主，校园网只是一个硬件平台。

到了第二阶段，有提出了以教学应用软件集成为主的“软件建网”的校园网概念，这也是当今大多数校园网所采用的模式。

校园网由硬件、软件这两部分共同组成，其中，硬件是基础，是校园网的载体，没有硬件的支持，根本无法谈及校园网；软件是应用，是建设校园网的根本需求的体现。

就像普通的PC一样，建立在硬件上面的系统软件、应用软件让我们有了利用计算机的可能。

校园网是为学校教师、学生提供教学、科研和综合信息服务的宽带多媒体网络。

校园网应为学校教学、科研提供先进的信息化教学环境。

这就要求校园网是一个宽带、具有交互功能和专业很强的局域网络。

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1.2无线校园网功能

校园网主要为学校提供如下功能：

校园内部的网络环境；信息交流传递渠道；利用信息化环境实施教育过程；实现信息化管理；与城域教育网络环境的沟通渠道，上传数据，下载信息。

具体的功能表现在以下方面：

多媒体报告厅/教室、多媒体电子教室/网络教室、教师备课室、电子图书馆、电子阅览室、教学实时监控室、信息化办公室、校园卡环境、教师/学生、教育主管部门远程接入系统、网上学校、与Internet连接。

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第二章无线局域网

2.1无线局域网的简介

WLAN是WirelessLocalAreaNetwork的缩写，指应用无线通信技术将计算机设备互联起来，构成可以互相通信和实现资源共享的网络体系。

无线局域网本质的特点是不再使用通信电缆将计算机与网络连接起来，而是通过无线的方式连接，从而使网络的构建和终端的移动更加灵活。

无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。

从专业角度讲，无线局域网利用了无线多址信道的一种有效方法来支持计算机之间的通信，并为通信的移动化、个性化和多媒体应用提供了可能。

通俗地说，无线局域网（Wirelesslocal-areanetwork，WLAN）就是在不采用传统缆线的同时，提供以太网或者令牌网络的功能。

但是，仅仅从缆线这个角度来看待无线局域网是不够的——无线局域网已经重新定义了局域网。

联接不仅仅是连接，“本地”的计量单位也从米延伸到了公里。

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2.1.2WLAN的市场和发展

（1）WLAN的市场

在过去的二十世纪九十年代初到二十一世纪初期的十几年的时间里，网络和无线团体期望每年都是“WLAN年”，但WLAN技术自从二十世纪九十年代就经历不成功的起步，具体原因如下：

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①将无线定位为独立的解决方案；

②技术不成熟：

吞吐量低、速度慢；

③技术的纵向边缘化：

制造、医疗、零售、教育；

④缺乏标准化。

因为存在技术不成熟、安全担忧、连接速度慢等多方面的因素，所以也就阻碍WLAN技术成为有线LAN的替代者。

过去的二十世纪九十年代后期到二十一世纪初这几年为人们最终接受无线技术提供了必要的基础。

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（2）WLAN的发展

影响无线技术的接受程度的主要因素如下：

①速度——IEEE802.b所提供的11Mbit/s数据速率能够满足企业的性能标准，IEEE802.11a能够提供54Mbit/s数据速率。

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②定位——通过将WLAN定位完善LAN/WAN网络解决方案的方法，将有利于简化技术采纳的决策，也将鼓励客户在自已的策略连网规划中包括无线技术。

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③价值——通过以更低成本提供可接受的性能，将使得无线方案成为替换有线方案的有力选择。

④安全——伴随着日益增加的攻击和安全破坏行为，客户和商业机构也更加关心网络防护的问题。

⑤易于实施——即时解决方案和易于实施都加快了市场接受的节奏。

2.1.3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：

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（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。

它的安装时间比安装有线网络时间要少很多。

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（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。

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（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。

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（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的拓展。

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（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技术的WLAN，甚至可以达到54Mbit/s。

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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。

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2.1.4无线局域网拓扑结构

（1）点对点模式

由无线工作站组成，用于一台无线工作站和另一台或多台其他无线工作站的直接通讯，该网络无法接入到有线网络中，只能独立使用。

无需AP，安全由各个客户端自行维护。

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图2-1点对点模式

（2）基础架构模式

由无线访问点（AP）、无线工作站（STA）以及分布式系统（DSS）构成，覆盖的区域称基本服务区（BSS）。

无线访问点也称无线hub，用于在无线STA和有线网络之间接收、缓存和转发数据，所有的无线通讯都经过AP完成。

无线访问点通常能够覆盖几十至几百用户，覆盖半径达上百米。

AP可以连接到有线网络，实现无线网络和有线网络的互联。

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图2-2基础架构模式

（3）多AP模式

是指由多个AP以及连接它们的分布式系统（DS）组成的基础架构模式网络，也称为扩展服务区（ESS）。

扩展服务区内的每个AP都是一个独立的无线网络基本服务区（BSS），所有AP共享同一个扩展服务区标示符（ESSID）。

分布式系统（DS）在802.11标准中并没有定义，目前大都是指以太网。

相同ESSID的无线网络间可以进行漫游，不同ESSID的无线网络形成逻辑子网。

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图2-3多AP模式

（4）无线网桥模式

利用一对AP连接两个有线或者无线局域网网段。

图2-4无线网桥模式

（5）无线中继器模式

无线中继器用来在通讯路径的中间转发数据，从而延伸系统的覆盖范围。

图2-5无线中继器模式

2.2无线局域网的协议标准

目前常用的无线网络标准主要有美国IEEE（电机电子工程师协会，TheInstituteofElectricalandElectronicsEngineers）所制定的802.11标准（包括802.11a、802.11b及802.11g等标准），蓝牙（Bluetooth）标准等。

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2.2.1HomeRF

HomeRF工作组是由美国家用射频委员会领导于1997年成立的，其主要工作任务是为家庭用户建立具有互操作性的话音和数据通信网，2001年8月推出HomeRF2.0版，集成了语音和数据传送技术，工作频段在10GHz，数据传输速率达到10Mbps，在WLAN的安全性方面主要考虑访问控制和加密技术。

HomeRF是针对现有无线通信标准的综合和改进：

当进行数据通信时，采用IEEE802.11规范中的TCP/IP传输协议；进行语音通信时，则采用数字增强型无绳通信标准。

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2.2.2蓝牙

Bluetooth（蓝牙）是一种短距的无线通讯技术，电子装置彼此可以通过蓝牙而连接起来。

透过芯片上的无线接收器，配有蓝牙技术的电子产品能够在十米的距离内彼此相通，传输速度可以达到10M/s。

以往红外线接口的传输技术需要电子装置在视线之内的距离，而现在有了蓝牙技术，这样的麻烦也可以免除了。

不过Bluetooth产品的缺陷是任何蓝牙产品都离不开Bluetooth芯片、Bluetooth模块较难生产，Bluetooth难于全面测试。

这三点是蓝牙产品发展的瓶颈。

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2.2.3802.11协议族

（1）IEEE802.11a

802.11a是802.11原始标准的一个修订标准，于1999年获得批准。

802.11a标准采用了与原始标准相同的核心协议，工作频率为5GHz，使用52个正交频分多路复用副载波，最大原始数据传输率为54Mb/s，这达到了现实网络中等吞吐量（20Mb/s）的要求。

如果需要的话，数据率可降为48，36，24，18，12，或者6Mb/s。

802.11a拥有12条不相互重叠的频道，8条用于室内，4条用于点对点传输。

它不能与802.11b进行互操作，除非使用了对两种标准都采用的设备。

由于2.4GHz频带已经被到处使用，采用5GHz的频带让802.11a具有更少冲突的优点。

然而，高载波频率也带来了负面效果。

802.11a几乎被限制在直线范围内使用，这导致必须使用更多的接入点；同样还意味着802.11a不能传播得像802.11b那么远，因为它更容易被吸收。

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（2）IEEE802.11b

IEEE802.11b是无线局域网的一个标准。

其载波的频率为2.4GHz，传送速度为11Mbit/s。

IEEE802.11b是所有无线局域网标准中最著名，也是普及最广的标准。

它有时也被错误地标为Wi-Fi。

实际上Wi-Fi是无线局域网联盟（WLANA）的一个商标，该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作，与标准本身实际上没有关系。

在2.4-GHz-ISM频段共有14个频宽为22MHz的频道可供使用。

IEEE802.11b的后继标准是IEEE802.11g，其传送速度为54Mbit/s。

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（3）IEEE802.11g

为了解决IEEE802．11a与802．11b的产品因为频段与物理层调制方式不同而无法互通的问题，IEEE又在2001年11月批准了新的802．11g标准。

802．11g既适应传统的802．11b标准，在2．4GHz频率下提供每秒11Mbps的传输速率；也符合802．11a标准，在5GHz频率下提供54Mbps的传输速率。

802．11g中规定的调制方式包括802．11a中采用的OFDM与802．11b中采用的CCK。

通过规定两种调制方式，既达到了用2．4GHz频段实现802．11a54Mbps的数据传送速度，也确保了与802．11b产品的兼容。

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（4）IEEE802.11n

802.11n计划将WLAN的传输速率从802.11a和802.11g的54Mbps增加至108Mbps以上，最高速率可达320Mbps，成为802.11b、802.11a、802.11g之后的另一场重头戏。

和以往地802.11标准不同，802.11n协议为双频工作模式（包含2.4GHz和5GHz两个工作频段）。

这样11n保障了与以往的802.11ab,g标准兼容。

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图2-6802.11协议的发展进程

2.3无线网络的应用场合

无线局域网络不是用来取代有线局域网络，而是用来弥补有线局域网络之不足，以达到网络延伸之目的，现在有线局域网技术已经发展得比较完善，但是因为无线局域网无线的特性具有常规网络无可比拟的优点。

WLAN技术已在多个行业得到广泛的应用：

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（1）难以布线的环境：

布线困难、城市建筑群、校园和工厂。

（2）频繁变化的环境：

频繁更换工作地点和改变位置的商店、生产商，以及野外勘测、试验等。

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（3）使用便携式计算机等可移动设备进行快速网络连接。

（4）用于远距离信息的传输：

如公安交通管理部门进行交通管理等。

（5）专门工程或高峰时间所需的暂时局域网：

学校、商业展览、建设地点等人员流动较强的地方；利用无线局域网进行信息的交流；零售商、空运和航运公司高峰时间所需的额外工作站等。

（6）流动工作者可得到信息的区域：

需要在医院、零售商店或办公室区域流动时得到信息的医生、零售商等。

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（7）任何其他点因建筑物或预算的限制（例如建筑物是旧的，空间是租凭性的或地点是临时性的）而不适于使用LAN布线的公司。

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（8）任何需要视距内建筑物到建筑物桥接设备所能提供的灵活性和节省成本的公司，这些公司可以通过这些设备避免昂贵的挖沟布线、租用线路或走线问题。

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第三章无线网络设备

3.1无线网卡

无线网卡作为无线网络的接口，实现与无线网络的连接。

无线网卡根据接口类型的不同，主要分为三种类型，即PCMCIA无线网卡，PCI无线网卡和USB无线网卡。

PCMCIA无线网卡仅适用于笔记本电脑,支持热插拔，可以非常方便地实现移动式无线接入。

PCI接口无线网卡适用于普通的台式计算机使用。

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USB接口无线网卡适用于笔记本电脑和台式机,支持热插拨。

不过,由于USB网卡对笔记本而言是个累赘，因此，USB网卡通常被用于台式机。

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3.2无线AP

无线AP（AccessPoint）：

即无线接入点，它是用于无线网络的无线交换机，也是无线网络的核心。

无线AP是移动计算机用户进入有线网络的接入点，主要用于宽带家庭、大楼内部以及园区内部，典型距离覆盖几十米至上百米，目前主要技术为802.11系列。

大多数无线AP还带有接入点客户端模式（APclient），可以和其它AP进行无线连接，延展网络的覆盖范围。

无线AP（AP，AccessPoint，无线访问节点、会话点或存取桥接器）是一个包含很广的名称，它不仅包含单纯性无线接入点（无线AP），也同样是无线路由器（含无线网关、无线网桥）等类设备的统称。

由于目前面对无线AP时的称呼目前比较混乱，但随着无线路由器的普及，目前的情况下如没有特别的说明，一般还是只将所称呼的无线AP理解为单纯性无线AP，以示和无线路由器加以区分。

它主要是提供无线工作站对有线局域网和从有线局域网对无线工作站的访问，在访问接入点覆盖范围内的无线工作站可以通过它进行相互通信。

单纯性无线AP就是一个无线的交换机，仅仅是提供一个无线信号发射的功能。

单纯性无线AP的工作原理是将网络信号通过双绞线传送过来，经过AP产品的编译，将电信号转换成为无线电讯号发送出来，形成无线网的覆盖。

根据不同的功率，其可以实现不同程度、不同范围的网络覆盖，一般无线AP的最大覆盖距离可达300米。

多数单纯性无线AP本身不具备路由功能，包括DNS、DHCP、Firewall在内的服务器功能都必须有独立的路由或是计算机来完成。

目前大多数的无线AP都支持多用户（30-100台电脑）接入，数据加密，多速率发送等功能，在家庭、办公室内，一个无线AP便可实现所有电脑的无线接入。

单纯性无线AP亦可对装有无线网卡的电脑做必要的控制和管理。

单纯性无线AP即可以通过10BASE-T（WAN）端口与内置路由功能的ADSLMODEM或CABLEMODEM（CM）直接相连，也可以在使用时通过交换机/集线器、宽带路由器再接入有线网络。

无线AP跟无线路由器类似，按照协议标准本身来说IEEE802.11b和IEEE802.11g的覆盖范围是室内100米、室外300米。

这个数值仅是理论值，在实际应用中，会碰到各种障碍物，其中以玻璃、木板、石膏墙对无线信号的影响最小，而混凝土墙壁和铁对无线信号的屏蔽最大。

所以通常实际使用范围是：

室内30米、室外100米（没有障碍物）。

因此，作为无线网络中重要的环节无线接入点、无线网关也就是无线AP（AccessPoint），它的作用其实就类似于我们常用的有线网络中的集线器。

在那些需要大量AP来进行大面积覆盖的公司使用得比较多，所有AP通过以太网连接起来并连到独立的无线局域网防火墙。

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3.3无线路由器

无线路由器：

就是带有无线覆盖功能的路由器，它主要应用于用户上网和无线覆盖。

市场上流行的无线路由器一般都支持专线xdsl/cable，动态xdsl，pptp四种接入方式，它还具有其它一些网络管理的功能，如dhcp服务、nat防火墙、mac地址过滤等等功能。

无线路由器（WirelessRouter）好比将单纯性无线AP和宽带路由器合二为一的扩展型产品，它不仅具备单纯性无线AP所有功能如支持DHCP客户端、支持VPN、防火墙、支持WEP加密等等，而且还包括了网络地址转换（NAT）功能，可支持局域网用户的网络连接共享。

可实现家庭无线网络中的Internet连接共享，实现ADSL和小区宽带的无线共享接入。

无线路由器可以与所有以太网接的ADSLMODEM或CABLEMODEM直接相连，也可以在使用时通过交换机/集线器、宽带路由器等局域网方式再接入。

其内置有简单的虚拟拨号软件，可以存储用户名和密码拨号上网，可以实现为拨号接入Internet的ADSL、CM等提供自动拨号功能，而无需手动拨号或占用一台电脑做服务器使用。

此外，无线路由器一般还具备相对更完善的安全防护功能。

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在接入速度上，目前符合11Mbps、54Mbps、108Mbps的无线路由器产品皆有。

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3.4无线网桥

无线网桥是为使用无线（微波）进行远距离数据传输的点对点网间互联而设计。

它是一种在链路层实现lan互联的存储转发设备，可用于固定数字设备与其他固定数字设备之间的远距离（可达20km）、高速（可达11mbps）无线组网。

无线网桥有三种工作方式，点对点，点对多点，中继连接。

特别适用于城市中的远距离高以及是否加用双向放大器。

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从作用上来理解无线网桥，它可以用于连接两个或多个独立的网络段，这些独立的网络段通常位于不同的建筑内，相距几百米到几十公里。

所以说它可以广泛应用在不同建筑物间的互联。

同时，根据协议不同，无线网桥又可以分为2.4GHz频段的802.11b或802.11以及采用5.8GHz频段的802.11a无线网桥。

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在无高大障碍（山峰或建筑）的条件下，一对速组网和野外作业