为拓展无线网络的覆盖范围，实现无线网络数据的安全化传输，本文基于改进K-means算法这一大数据技术，提出一套行之有效的无线网络优化模式设计方案。首先，介绍了大数据的基本概念。其次，研究了无线网络的基本原理、网络优化关键技术和网络性能评价指标等理论基础。最后，完成对基于改进K-means算法的无线网络优化模式设计，并验证基于改进K-means算法的有效性和可靠性。结果表明：在无线网络优化中，与其他传统算法相比，运用基于改进K-means算法所获得的无覆盖准确度高达99.62%,表明基于改进K-means算法的无线网络优化模式设计方案具有较高的有效性和可靠性，符合预期设计标准和要求。