淺談基于WLAN的校園無線覆蓋設(shè)計

　　摘要：信息資源已日益成為重要的生產(chǎn)要素，信息網(wǎng)絡(luò)也更加普及并日趨融合，信息化成為全球經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的顯著特征。隨著獲取信息資源無線終端的廣泛應(yīng)用，大學(xué)校園對無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求也日益增加。該文結(jié)合大學(xué)校園網(wǎng)的現(xiàn)狀及校園無線覆蓋系統(tǒng)的必要性，論述在現(xiàn)代校園環(huán)境下局域網(wǎng)的無線覆蓋設(shè)計。
　　關(guān)鍵詞：無線；局域網(wǎng)；覆蓋；設(shè)計
　　中圖分類號：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)17-4074-02
　　信息化是當(dāng)今世界發(fā)展的大趨勢，是推動經(jīng)濟(jì)社會變革的重要力量。大力推進(jìn)信息化，是覆蓋我國現(xiàn)代化建設(shè)全局的戰(zhàn)略舉措。隨著國家推進(jìn)教育信息化建設(shè)步伐的加快，校園網(wǎng)已經(jīng)成為校園生活的重要組成部分，是學(xué)校師生獲取信息資源的重要工具和途徑，同時也是現(xiàn)代化教學(xué)的必要手段。因此，提供良好的數(shù)字化校園網(wǎng)絡(luò)也就成為當(dāng)前各個大學(xué)的一個最基本功能。
　　隨著無線技術(shù)的進(jìn)步，教育需求和資源的變化，無線辦公系統(tǒng)正逐漸成為教育機(jī)構(gòu)、院?；虿块T的重要組成部分。在無線局域網(wǎng)技術(shù)日趨成熟的今天，無線網(wǎng)絡(luò)因為具有自由移動、漫游工作、使用方便、組網(wǎng)靈活、不用布線、施工量少、維護(hù)方便、成本低的特性，逐步被各個院校所采用。在布線技術(shù)上采用無線方式，端口連接上使用無線訪問節(jié)點（AP），就可以輕松的從—個端口擴(kuò)展到成百上千個端口。同時，無線覆蓋技術(shù)可以將學(xué)校內(nèi)各個場所的室內(nèi)及室外進(jìn)行連接使得校內(nèi)所有局域網(wǎng)互聯(lián)，從而實現(xiàn)校內(nèi)師生與互連網(wǎng)便捷地進(jìn)行資源共享與信息交換。然而在原有有線網(wǎng)絡(luò)架設(shè)不便的地方布設(shè)無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點時，不能一概無論，需要實際情況實際分析。因此基于WLAN的校園無線覆蓋設(shè)計尤為重要，該文即從以下三方面談起：
　　1 WLAN的概念、意義及現(xiàn)狀
　　計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指：將地理上分散的、功能獨立的計算機(jī)互連起來，實現(xiàn)資源共享和信息交換的計算機(jī)系統(tǒng)。而無線局域網(wǎng)就是使用無線通信技術(shù)實現(xiàn)計算機(jī)互聯(lián)的系統(tǒng)，簡稱為WLAN（Wireless Local Area Network的縮寫）。無線局域網(wǎng)本質(zhì)的特點是不再使用通信電纜將計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)連接起來，而是通過無線的方式連接，提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的所有功能，從而使網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和終端的移動更加靈活。1997年6月，IEEE推出了802.11標(biāo)準(zhǔn)，開創(chuàng)了WLAN標(biāo)準(zhǔn)的先河。1999年10月，美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)在世界上率先啟動了校園無線網(wǎng)絡(luò)，是IT技術(shù)在校園信息化中的一次重要突破。
　　我國無線校園網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)相對國外起步較晚，但建設(shè)速度及規(guī)模緊跟著技術(shù)的步伐，發(fā)展仍然相當(dāng)迅速。其中最為典型的是2002年2月建成的上海中學(xué)無線校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是國內(nèi)第一個覆蓋整體的無線校園網(wǎng)絡(luò)；2002年5月，北京大學(xué)構(gòu)建的整體校園大型無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在國內(nèi)無線校園網(wǎng)建設(shè)進(jìn)程中邁開了具有典范的一步。
　　現(xiàn)如今，在這個“移動”的世界里，無線上網(wǎng)已成為趨勢。全國各個大學(xué)校園移動終端和網(wǎng)絡(luò)的不斷普及，給我們?nèi)粘５墓ぷ?、學(xué)習(xí)、生活和管理方式帶來了巨大變革。校園無線網(wǎng)作為有線網(wǎng)的補充使得網(wǎng)絡(luò)無線信號覆蓋到校園的每一個角落，從而為全校師生提供方便的電子郵件、網(wǎng)頁瀏覽、文件傳輸、遠(yuǎn)程登錄及電子公告板等現(xiàn)代化的資源共享環(huán)境。同時，無線校園網(wǎng)還支持?jǐn)?shù)字圖書館、視頻會議系統(tǒng)、多媒體遠(yuǎn)程教育等多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。由于WLAN的建設(shè)不需要用大量管路和線纜來布線，通信設(shè)備的架設(shè)上較傳統(tǒng)的有線局域網(wǎng)來說更加方便。不僅可以大幅度縮減建構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的時間，將來若網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫枰鼊訒r，也不用太過大費周章的進(jìn)行重新布線。WLAN可大可小，擴(kuò)充與升級都較傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)來得方便。只要增加無線訪問節(jié)點就可以拓展整個網(wǎng)絡(luò)的涵蓋范圍與容量。適合管理人員彈性規(guī)劃運用，市場應(yīng)用極具吸引力。
　　2 WLAN的原理和應(yīng)用
　　WLAN與傳統(tǒng)的有線局域網(wǎng)本質(zhì)上沒有區(qū)別，在邏輯鏈路子層上完全一樣，是一種能支持較高速率，采用微蜂窩結(jié)構(gòu)、自主管理的計算機(jī)局部。WLAN利用射頻無線電或紅外線，借助擴(kuò)頻技術(shù)（用多個頻率來傳輸一份報文數(shù)據(jù)的技術(shù)，以增加攔截的難度和降低噪聲干擾。目前擴(kuò)頻技術(shù)分為直接序列擴(kuò)頻(DSSS)和跳頻擴(kuò)頻(FHSS)），實現(xiàn)固定、半移動及移動網(wǎng)絡(luò)終端對互連網(wǎng)進(jìn)行較遠(yuǎn)距離的高速連接訪問。
　　WLAN是有線網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)通過無線訪問節(jié)點(AP)互連的網(wǎng)絡(luò)，無線訪問節(jié)點的作用是完成WLAN和LAN之間的橋接，實現(xiàn)無線空中接口協(xié)議到LAN協(xié)議的轉(zhuǎn)換，并實現(xiàn)校園的移動用戶管理。其中，無線訪問節(jié)點的無線接口與無線終端相連，采用802.11幀進(jìn)行通信；無線訪問節(jié)點的以太網(wǎng)口與有線網(wǎng)絡(luò)相連，采用802.3幀進(jìn)行通信。在這個領(lǐng)域中有兩個主要標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.11和HIPERLAN（High Performance Radio Local Area Network）。以前的WLAN采用IEEE802.11b協(xié)議，該協(xié)議工作在2.4 GHz頻段，提供最高11 Mb／s傳輸速率。2001年發(fā)布了IEEE802.11g協(xié)議，最高傳輸速率可達(dá)54Mb／s，目前已有300 Mb／s甚至更高的系列協(xié)議，可滿足高速的無線傳輸需求。針對大學(xué)校園覆蓋范圍普遍較廣、用戶數(shù)量較多的特點，需要無線接入設(shè)備具備提供大容量、高速率的數(shù)據(jù)接入能力。以802.11為基礎(chǔ)的WLAN技術(shù)具有低成本、高帶寬的接入優(yōu)勢，作為固定寬帶的延伸和有效補充，可以在學(xué)校提供靈活的移動寬帶接入。
　　無線校園網(wǎng)帶給學(xué)校的不單純是手段上的改變，而且會給學(xué)校的教育觀念和教育模式帶來變革。無線校園網(wǎng)技術(shù)路線的出發(fā)點就是把校園網(wǎng)作為學(xué)校信息化基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)全校園內(nèi)各個場所隨時隨地接入Internet的無線全覆蓋。校園無線覆蓋設(shè)計首先要認(rèn)真研究校園網(wǎng)建設(shè)的規(guī)劃，學(xué)校應(yīng)該具備或即將形成的現(xiàn)代教育模式，而實現(xiàn)這種模式最關(guān)鍵的首先是一整套完善的技術(shù)路線、設(shè)計方案，并由硬件構(gòu)造出軟件使用的環(huán)境。其次就是要加強WLAN理論的研究。校園無線覆蓋設(shè)計就是為了滿足廣大無線終端用戶的使用，繼而建設(shè)校園無線網(wǎng)絡(luò)。
　　3無線覆蓋設(shè)計
　　3.1校園WLAN容量分析
　　隨著WLAN在校園內(nèi)的用戶量日益增多，對于WLAN設(shè)計的難點和重點將是容量的規(guī)劃。WLAN容量計算方式：
　　每用戶速率=（每AP連接速率×傳輸效率）/（2×用戶數(shù)量×忙時用戶激活比例）
　　每AP基本連接速率：802.11g每個AP的最大連接速率為54 Mbit/s；
　　傳輸效率：指發(fā)送的應(yīng)用層數(shù)據(jù)除以所發(fā)送的總數(shù)據(jù)（即應(yīng)用層數(shù)據(jù)加上各種首部和尾部的額外開銷），包括MAC效率和糾錯開銷，取50%；
　　用戶數(shù)量×忙時用戶激活比例：得到同時使用系統(tǒng)的實際用戶數(shù)量；
　　在計算每用戶的雙向速率時，應(yīng)將計算得到的用戶速率再除以2。
　　綜合考慮設(shè)備的布點及數(shù)量，考慮同一樓層內(nèi)的接入用戶數(shù)，不同樓層分別規(guī)劃，校園WLAN覆蓋中：單AP并發(fā)用戶數(shù)≤15。
　　3.2校園WLAN覆蓋指標(biāo)
　　為保證校園WLAN覆蓋的數(shù)據(jù)下載速率，在設(shè)備選取時需確保WLAN覆蓋以下指標(biāo)：
　　天線口功