高校無(wú)線局域網(wǎng)研究

陳濤

摘要：無(wú)線局域網(wǎng)具有較多優(yōu)點(diǎn)，伴隨著無(wú)線局域網(wǎng)的大量應(yīng)用與普及，在高校原有網(wǎng)絡(luò)布局基礎(chǔ)上可大幅度提升校園上網(wǎng)的便利性。根據(jù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)漫游的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了大學(xué)校園??廣泛的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，網(wǎng)絡(luò)通信無(wú)處不在。文章對(duì)高校無(wú)線局域網(wǎng)的特性、規(guī)劃等進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：無(wú)線局域網(wǎng)；IEEE802.11；無(wú)線AP

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）21-4974-02

高校網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的開(kāi)始階段，是通過(guò)用實(shí)體網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)鋪設(shè)線路從而使得網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通。盡管網(wǎng)絡(luò)材質(zhì)質(zhì)量不斷更新和改進(jìn)，但隨著高校師生人數(shù)的擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)的使用者不斷增加，與此同時(shí)高校師生對(duì)網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)的要求也越來(lái)越高，這使得傳統(tǒng)的高校網(wǎng)絡(luò)布線方式已無(wú)法滿足現(xiàn)如今的需求，需要啟用新的模式來(lái)提高高校網(wǎng)絡(luò)。

伴隨著無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)原有的高校有線局域網(wǎng)進(jìn)行了有效的無(wú)線擴(kuò)充，大大增強(qiáng)了高校的信息節(jié)點(diǎn)數(shù)目和網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積，使置身于高校中的廣大師生更加靈活、方面的獲取信息。

1 高校無(wú)線局域網(wǎng)的特性：

1） 在保持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不變的情況下，填補(bǔ)原有設(shè)施的弊端，擴(kuò)大延伸網(wǎng)絡(luò)適用范圍。

2） 最大限度節(jié)省高校經(jīng)費(fèi)，將原有受環(huán)境等因素制約而使網(wǎng)絡(luò)無(wú)法通達(dá)的場(chǎng)所問(wèn)題予以解決。

3） 保持高校景觀的原貌。

4） 靈活方便，能通過(guò)安裝點(diǎn)的變化滿足臨時(shí)性的需求。

5） 可漫游，不受網(wǎng)絡(luò)實(shí)體介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)線路的局限。

2 無(wú)線局域網(wǎng)IEEE802.11

1990年11月美國(guó)舉行的802.11委員會(huì)，討論IEEE802.11無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。到了1997年才完成公布，IEEE802.11制定了OSI（Open System Interconnection）7層通訊架構(gòu)中的實(shí)體層（Physical Layer）及資料連接層（Date Link Layer）中的媒介存取控制（Medium Address Control；MAC）層的規(guī)范。

三種無(wú)線網(wǎng)存取方式分別是分頻多工連接（FDMA）、分時(shí)多工連接（TDMA）、分碼多工連接（CDMA），三種方式各有特色，一般而言，分頻多工連接與分時(shí)多工連接采用窄頻調(diào)變的方式，分碼多工連接則是使用了展頻的方式。

窄頻微波（Narrowband Microwave）、展頻（Spread Spectrum）及紅外線（Infrared）三種技術(shù)是IEEE802.11無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)傳送方式的三個(gè)類(lèi)別，無(wú)線局域網(wǎng)目前多為展頻技術(shù)中調(diào)頻展頻及直序展頻，其他兩類(lèi)使用較少。所謂展頻就是較低信號(hào)的Amplitude以取得較大的頻寬，如此能減輕雜訊對(duì)信號(hào)的干擾而產(chǎn)生較好的雜訊比。

3 高校無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)劃

因需求不同，高校無(wú)線局域網(wǎng)可分為對(duì)外連接部分、內(nèi)部部分、漫游連接、混合連接等四部分做規(guī)劃。

3.1 對(duì)外連接

一般高校無(wú)論對(duì)外的連線還是對(duì)內(nèi)的局域網(wǎng)都以網(wǎng)絡(luò)中心作為控制中心。目前，網(wǎng)絡(luò)中心對(duì)外是通過(guò)當(dāng)?shù)氐慕逃W(wǎng)與國(guó)家骨干網(wǎng)絡(luò)相連，其所采用的傳輸媒介可為E1專(zhuān)線，但由于使用者眾多，致使傳輸速率較低，甚至有時(shí)會(huì)發(fā)生斷線。在高校對(duì)外連接上運(yùn)用無(wú)線局域網(wǎng)有下面兩種方式。

1） 借助現(xiàn)有實(shí)體網(wǎng)絡(luò)

除維持現(xiàn)有E1專(zhuān)線運(yùn)行外，以Wireless Ponit-to-Ponit Configuration（無(wú)線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的配置）的模式在高校與局域網(wǎng)中心各架設(shè)一臺(tái)無(wú)線橋接器，并因距離搭配適當(dāng)形式的天線來(lái)組建，當(dāng)E1因故斷線時(shí)，可立即以無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)維持網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。

若高校與局域網(wǎng)中心因地理環(huán)境障礙無(wú)法做到Line of Sight時(shí)，則需采取轉(zhuǎn)接的模式Wireless Repeater Configuration（無(wú)線中繼器的配置）來(lái)予以克服。

2） 用無(wú)線網(wǎng)來(lái)替代當(dāng)前實(shí)體網(wǎng)

由于現(xiàn)行的IEEE802.11b的帶寬11Mbps遠(yuǎn)高于E1的2.048Mbps，在實(shí)用上，當(dāng)可取代E1而作為高校對(duì)外連線的通道，同時(shí)為了安全起見(jiàn)，兩端可加裝一臺(tái)無(wú)線橋接器作為借助，來(lái)確保連線的暢通。

3.2 內(nèi)部連接

在高校內(nèi)部不同的建筑物之間做連線可分為兩種形態(tài)，一對(duì)一及一對(duì)多。

1） 一對(duì)一形態(tài)（Ponit-to-Ponit）

當(dāng)高校內(nèi)欲連線的兩棟建筑物有障礙物如操場(chǎng)、馬路等存在，而無(wú)法架設(shè)實(shí)體線路時(shí)，要在兩端架設(shè)無(wú)線橋接器及指向式天線，來(lái)達(dá)到連線的目的。

2） 一對(duì)多形態(tài)（Multiple Ponit-to-Ponit）

當(dāng)高校要做全校的連線時(shí)，可使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)作為其主干（Backbone），在由各點(diǎn)做實(shí)體線或無(wú)線的延伸，即使高校內(nèi)有架設(shè)實(shí)體主干線路，也可以借助無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)用。在規(guī)劃時(shí)應(yīng)將主臺(tái)（Master）架設(shè)于最高點(diǎn)，所有的副臺(tái)（Slave）天線對(duì)主臺(tái)天線都要維持Line of Sight，若有障礙物必須做轉(zhuǎn)接的安排。一般高校內(nèi)都以網(wǎng)絡(luò)中心作為網(wǎng)路的管制中心，但主臺(tái)的架設(shè)卻不一定要安排在網(wǎng)絡(luò)中心的建筑物上，網(wǎng)管人員可利用網(wǎng)管軟件由任何副臺(tái)對(duì)主臺(tái)做監(jiān)控。

主臺(tái)（Master）與副臺(tái)（Slave）的差別在于主臺(tái)具有Routing的功能，而副臺(tái)則僅有Bridge的功能。當(dāng)規(guī)劃一對(duì)多形態(tài)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，其主臺(tái)應(yīng)配置全向型天線（Omni Directional Antenna），而副臺(tái)則配置指向性天線（Directional Antenna）。

在同一地點(diǎn)因需要而架設(shè)多部主臺(tái)時(shí)，其工作頻率應(yīng)保持50MHz以上間隔以免相互干擾。

3.3 漫游連接

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的最大特色在于具有高度的機(jī)動(dòng)性，也就是工作站能依需要而移動(dòng)卻仍然維持連線狀態(tài)，對(duì)于臨時(shí)性的場(chǎng)合也可以利用漫游的模式來(lái)達(dá)到連線的需求。在多細(xì)胞（Multiple-cell）無(wú)線局域網(wǎng)中，漫游是一項(xiàng)重要的功能，但I(xiàn)EEE802.11并未對(duì)此功能定出標(biāo)準(zhǔn)，而是由制造商自行制定。一般而言，IEEE802.11的移動(dòng)工作站會(huì)定時(shí)地偵測(cè)其所接收到信號(hào)的強(qiáng)弱，而尋求與信號(hào)最強(qiáng)的無(wú)線AP （無(wú)線訪問(wèn)接入點(diǎn)（Wireless Access Point））做連接。

以Lucent Technologies的產(chǎn)品WaveLan為例，在一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之中有數(shù)個(gè)Cell（小區(qū)），稱(chēng)為Domain（域），在此Domain中，移動(dòng)工作站會(huì)自動(dòng)地對(duì)不同Cell的無(wú)線AP做切換以確保連接，同時(shí)也監(jiān)控其信號(hào)質(zhì)量[1]。所以當(dāng)信號(hào)質(zhì)量下降超過(guò)預(yù)設(shè)值時(shí)，移動(dòng)工作站會(huì)立即與其他的無(wú)線AP做連接。依連線方式，漫游可分為以下三項(xiàng)。

1） 自組織網(wǎng)絡(luò)（Ad-hoc Network）的應(yīng)用

在此系統(tǒng)中沒(méi)有無(wú)線AP，工作站之間僅利用無(wú)線網(wǎng)卡以Peer-to-Peer（對(duì)等網(wǎng)絡(luò)，也被稱(chēng)為P2P）的方式來(lái)做連接，如臺(tái)式電腦和筆記本電腦配備無(wú)線網(wǎng)卡，即可以資源共享的方式在移動(dòng)的狀態(tài)之下相互存取資料。這種方式適合于會(huì)議室和實(shí)驗(yàn)室等小型場(chǎng)所，不足之處就是有效連接距離最短。

2） 獨(dú)立的無(wú)線局域網(wǎng)（Stand Alone Wireless Lan）的應(yīng)用

在高校網(wǎng)絡(luò)的組建中，除了固定網(wǎng)絡(luò)之外，許多臨時(shí)性的場(chǎng)合也需要網(wǎng)絡(luò)來(lái)做資料的存取整合，比如學(xué)生活動(dòng)、專(zhuān)業(yè)報(bào)告會(huì)等，它可以是一個(gè)無(wú)線AP為中心，形成一個(gè)臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)。無(wú)論用筆記本還是臺(tái)式機(jī)，均可用相同的Network Name通過(guò)無(wú)線AP進(jìn)行Server存取。若選擇網(wǎng)絡(luò)中一部電腦使其連接數(shù)據(jù)機(jī)，并安裝Gateway軟件（如：Wingate），使其成為一部連接對(duì)外網(wǎng)絡(luò)的閘道器，則其他的工作站即可經(jīng)過(guò)無(wú)線橋接器及Gateway軟件連上Internet。

3） 無(wú)線接入到以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)（Wireless Access to Ethernet Network）的應(yīng)用

將高校校園進(jìn)行區(qū)域劃分，以實(shí)體線路為主，在不同區(qū)域的較高位置進(jìn)行無(wú)線AP的架設(shè)，設(shè)置不同的頻道，配置相應(yīng)的天線。各工作站則按照所在位置的不同，透過(guò)附近的無(wú)線AP與以太網(wǎng)相連。

在漫游范圍內(nèi)的移動(dòng)工作站會(huì)定時(shí)的評(píng)估所接收到各個(gè)無(wú)線橋接器信號(hào)的強(qiáng)弱，當(dāng)其現(xiàn)行連線的信號(hào)輕度低于預(yù)設(shè)值時(shí)，則該工作站就會(huì)與信號(hào)最強(qiáng)的無(wú)線AP相連。

如果漫游范圍并沒(méi)有出現(xiàn)重疊，那么有可能因?yàn)橐苿?dòng)工作站位于范圍之間而形成離線的情況，無(wú)線AP就會(huì)在這個(gè)時(shí)候定時(shí)發(fā)送信號(hào)來(lái)援持工作站，有Domain ID、 Network ID、通信質(zhì)量和Cell-Search threshold value四個(gè)信號(hào)。

4 總結(jié)與展望

隨著信息技術(shù)的不斷創(chuàng)新，計(jì)算機(jī)已不再僅僅是運(yùn)算與存儲(chǔ)的工具，要是變成通信的重要環(huán)節(jié)，網(wǎng)絡(luò)也不僅僅是傳送信息的方法，而是人們獲取知識(shí)的一條捷徑。在高校里，更能看出此種變化的特色。如今高校網(wǎng)絡(luò)已成為師生們主要的通信與聯(lián)系渠道，無(wú)論是一般事務(wù)的公告，還是學(xué)術(shù)資料的獲取，都離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)。但以往實(shí)體線網(wǎng)絡(luò)的種種缺點(diǎn)使得高校網(wǎng)絡(luò)的布建，只能局限于“點(diǎn)”而無(wú)法擴(kuò)充到“面”，如今，個(gè)人電子設(shè)備如筆記本、IPAD等價(jià)格的日漸大眾化，再加上無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)的引入，從而使高校網(wǎng)在有限的經(jīng)費(fèi)與人力限制之下，有了擴(kuò)充的機(jī)會(huì)，但面對(duì)新的信息技術(shù)，我們也應(yīng)具備新的使用思維與系統(tǒng)背景，這樣才能正確而有效地發(fā)揮其功能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳斗雪，黎毅明，陳一天，等. WLAN+RFID組合系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J]. 計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)， 2007（1）.