无线局域网技术在校园办公网扩建中的应用

无线局域网 (Wireless Local Area Network, WLAN) 是计算机网络与无线通信技术相结合的产物, 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。无线局域网与传统的局域网主要不同之处就是传输介质不同, 传统局域网是通过有形的传输介质进行连接的, 而无线局域网则采用无线电波作为传输介质, 摆脱了有形传输介质的束缚, 所以无线局域网的最大特点就是工作站可以在无线覆盖的范围内自由移动, 而不需重新铺设电缆、而且扩展性比较强。由于对移动办公的要求越来越高, 办公室原有有线信息点数量有限, 而办公室增加办公人员时有发生, 现有的有线网络已经显得无法满足需求, 如图书馆、阶梯教室、会议室等流动性较大的场所, 有线网络架构都极大的受到环境的约束, 随着无线局域网技术的发展, 这些问题都能够得到妥善的解决。因此, W L A N技术在高校校园办公网扩建中具有重大的应用意义。

1 目前有线校园网的缺陷

根据我院目前的使用情况可知:校园网络的建设为学院的行政管理提供了有效的手段;提供了电子化教学平台;为资源提供了共享的便利;为学院的对外窗口提供了方便之门和快速通道;形成了一个很好的软环境。同时还为学校教职工办公自动化系统的应用提供了很好的平台。我国的大部分高校网络已经达到了互联互通的程度, 与各高校的相互沟通已是便利而快捷, 然而, 在使用过程中, 我们发现仍有一些经常面临的问题需要得到更好的解决。

1.1 网络建设费用较高

作为一项校园设施, 校园网络系统建设的投入依然很高, 这种投入不仅包括核心网络设备, 而且还包括贯穿校园的网络骨干 (光纤或铜介质网线) 以及巨大的施工代价, 这个费用与整个校园网络的大小有直接关系, 同时也会为学院的财政增加一定的困难。

1.2 难以满足日益变化发展的校园格局

虽然校园网络在设计初期均有比较周密的规划, 但是随着教育事业的蓬勃发展以及整个社会的快速发展, 有很多是我们难以预料和难以估计的事情会随时发生, 而传统的网络技术和产品在应对情况不断产生的变化方面的能力还显得十分有限。

1.3 难以适应用户数量的递增

网点的规划是任何一个网络规划的重要环节, 校园网络也不例外。然而网点的预测同样是一件很难的事。随着教育手段的变化以及网络终端设备数量的增长以及办公人员数量的增加等, 网点的布局将很难满足形势发展的需要。

2 无线局域网的优势

2.1 移动性强

便于教学无线校园网的显著特点之一是移动性强。用户可以在教室、办公室、实验室、实训楼、图书馆之间自由移动并始终与网络连通。通过无线网络全校师生可以在学校任何地方很方便地连入校园网, 进行信息的查询, 并且即时得到数字化的全文信息, 方便地进行学习和工作。同时, 无线局域网不仅支持移动终端之间的通信, 还允许无线设备接入有线网络。由于没有线缆的限制, 用户可以随心所欲地增加工作站或重新配置工作站, 通信范围受环境条件的限制小, 因此拓宽了网络的传输范围。

2.2 经济便捷

与有线网络初期的布线工程相比, 无线局域网安装简单, 不需要布线, 大大节省了线路铺设的费用和时间。安装迅速、灵活、方便。无线局域网内的信息传输是靠无线电波发送与接收的, 不需要网络布线, 只要一个或几个接入点 (Access Point) 设备, 就可以在无线覆盖区域内组建网络, 覆盖范围广。无线局域网的通信范围不受环境条件的制约, 网络的传输范围大大拓宽, 其具体的通信距离和覆盖范围视设备功率及所选的天线不同而异:一般定向传送天线的有效范围可达5~5 0公里;而室外全向天线的有效覆盖可在15~20公里的半径范围内。

2.3 易于扩容

有线通信网络由于其传输介质的局限性, 若要扩容是比较困难的。而无线局域网能根据需要, 灵活选择多种配置方式, 能够为用户提供移动和漫游, 这是有线网络不可能实现的高带宽接入。在I E E E 8 0 2.11b无线局域网标准中规定了WLAN的数据传输速率为1 1 M b i t/s, 最新版本IEEE802.11g认证标准的数据传输速率达到了54Mbit/s。这为视频、音频资源在网络环境中的应用奠定了良好基础, 使大量数据的交换变得轻松自如。

2.4 保密性良好

有线局域网中的诸多案例问题, 在无线局域网中基本上可以避免。将有线网络中的一些安全机制引进到W L A N中, 采用严格的用户口令及认证措施, 并对用户的业务流进行实时监控, 可以防止非法用户入网。

3 无线局域网概念及基本原理

无线局域网WLAN (Wireless Local Area Network) 是指以无线信道作传输媒介的计算机局域网。其常见的形式是把一个计算机站点以无线方式连入一个计算机网络中, 作为网络中的一个点, 使之具有网络工作站所具有的各种功能, 并能享受网络中的各种服务。无线入网的计算机能在一定的区域内移动同时又随时与网络系统保持联络。

无线网络系统由网络适配器和转发器两部分组成。网络适配器固定在计算机扩展槽上, 利用天线发送信息;而转发器则接收发送信息, 通过一条输出线连接用户计算机和公共网络。无线网络中使用的通信技术主要可分为三类:窄频微波技术、扩频技术及红外线技术。其中扩频通信技术应用最广, 其基本特征是使用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码对载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展, 形成宽带的低功率谱密度的信号来发射。扩频通信技术在发射端以扩频编码进行扩频调制, 在接收端以相关解调技术接收信号。这一过程使其具有抗干扰性强、隐蔽性强、易于实现码分多址、抗多径干扰等优点。实现扩频通信的基本工作方式有直接序列扩频 (Direct Se-quence Spread Spectrum) 方式 (简称DSSS方式) 和跳频 (F r e q u e n-c yHopping) 工作方式 (简称FH方式) 。

4 无线网络标准选取

现在无线网络通信协议主要采用的标准是IEEE802.11b, IEEE802.11a, IEEE802.11g。在国内802.11b是无线局域网的主流标准, 其中8 0 2.1 l g对8 0 2.1 l b向下兼容。802.11a与802.11b和802.11g不兼容。也就是说如果选定8 0 2.1 1 g, 就自动兼容了8 0 2.1 1 b。基于以上原因, 一般采用8 0 2.1 1 g标准。从发展来看, 今后应采用同时兼容802.11 a/b/g的产品。这种产品不但可工作在与802.1la相同的5GHz频段, 还可与工作在2.4 GHz的802.llb和802.1 1g产品全面兼容, 支持整个802.11 a, b, g标准, 实现无线标准的互联与兼容。

5 无线局域网的组网方式

5.1 对等方式 (peer to peer)

对等方式下的无线局域网, 不需要单独地具有总控接转功能的接入设备AP (access p o i n t) , 所有的节点都能对等地相互通信。这是最简单的无线组网模式, 只需要为每个需要通信的移动终端设备配置相应的无线网卡, 便可通过无线信号进行互通实现资源共享的目的。它的缺点也很明显, 两个节点之间的通信距离比较短, 而且由于各节点无线网卡的发射和接收功率都非常有限, 所以这种网络所能连接的节点数也是非常有限的。另外, 它只能一对一地互传数据, 不能进行多点同时通信。在校园中, 这种组网模式适用于有线局域网无法覆盖、仅需要具备文件共享传输等功能的临时性的网络, 如临时流动会议、需多人合作但又无联网条件的科研场所、实验室等。

5.2 接入方式 (infrastructure)

在校园办公网络扩容建设中, 接人方式是应用前景最为广阔的一种方式。在难以布线的环境、在需要联网但网络设备使用率不高或无法固定的场所, 采用这种无线局域网接人方式进行组网, 是一种可行而又经济的联网方案。根据覆盖面的大小可考虑采用单AP或多AP接入。单AP接入方式以星形拓扑为基础, 以A P为中心, 所有的节点通信都要通过A P转接。这种方式A P可以单独使用也可以与有线局域网相连。但只能用在教室和会议室等一些小范围区域内。在图书馆等比较大的区域里。由于单A P点的覆盖面积十分有限, 如果节点移动过快或超出了该范围都会失去与网络的连接, 无法继续进行通信, 所以往往使用多AP接入方式。所谓多AP接入方式, 是单AP接入方式的扩展。A P之间通过有线主干网连接, 这样可以让节点实现区内漫游。

6 无线局域网设计的主要步骤

(1) 根据实际使用和扩容冗余的需求, 确定无线网络的覆盖面积和系统的容量。

(2) 根据建筑物的实际环境, 进行接入点定位的初始规划, 并根据初始规划, 在建筑物的实际环境里进行各种测量, 如测量信号的强度等。

(3) 利用测量的结果, 调整最初的设计, 再重复测量和调整这两个步骤, 直至找到理想的结果, 并给出无线覆盖图。

(4) 为相应的接入点设定信道, 利用频率复用技术来降低邻近接入点之间的信道干扰。

7 根据设计原则和方法针对不同区域设计覆盖方案

(1) 图书馆内多为以宽敞、高大空间, 适于无线局域网实现网络的覆盖, 使用设备少, 覆盖率高, 可根据室内面积和估计容量布置AP。

(2) 教学楼主要为教室, 是学生和教师主要活动场所。教室的结构是完整的整体空间, 在每个教室根据面积和容纳人数设置一个或多个A P, 从而信号覆盖教室各角落。

(3) 办公楼、实训楼和宿舍楼通常是在走廊放置若干A P, 让无线信号覆盖各房间;也可通过室外无线覆盖法, 在楼外架设A P+天线, 透过窗户让网络覆盖各宿舍, 相对而言室外法构建网络成本较低, 且可以兼顾宿舍周边地带无线上网需要;

(4) 运动场以及各类休闲场所一般多为室外空旷地带, 可使用室外型A P+功率放大器+大功率天线, 以取得大面积网络覆盖。由于目前8 0 2.1 1 g无线局域网自身的局限, 建筑的布局和结构基本决定了每个A P的覆盖范围。因此, 在进行无线网络规划的时候, 必须先对每个建筑物进行详细的信号强度测试, 同时根据在A P间无线覆盖缝隙最小的条件下, 尽量扩大A P间距的设计原则定位各个A P。

8 无线局域网的主要设备和配件

(1) 无线接入点 (Access Point) :作为WLAN与LAN之间的桥接。

(2) 无线网卡:作为无线网络的接口实现与无线网络的连接, 有P C I接口的U S B接口的。

(3) U S B数据线:用于无线A P调试和PC无线网卡接入PC设备。

(4) 定向天线和全向天线:全向天线在所有水平方位上信号的发射和接收都相等, 而定向天线在一个方向上发射和接收大部分信号。

9 无线局域网在校园网扩建中的应用

基本的接入服务。可以将教学楼、图书馆、学生宿舍等难于进行综合布线的建筑物通过无线网桥加以桥接, 并对室内的体育场、学术厅等场合使用无线局域网方式加以覆盖, 在出现大规模网络服务需求的时候, 满足校内用户对网络的需求, 例如教职员工上网办公, 又如在每年的新生入学注册的时候, 财务和学籍管理部门都需要在报到处集中利用计算机录入信息, 并通过网络将数据递交到服务器。无线信号覆盖到校园的任何地方, 用户可以在无线网络所覆盖的区域移动应用各种数字化服务。

链路的冗余备份。如果一所学校是由多个校区组成的, 遇到这种情况, 通常可以利用无线技术, 在各校区的建筑物顶上放置一个无线网桥, 架设高增益天线和放大器后, 在5 0 k m的范围内仍能保证高速数据传输, 实现多校区之间不同网段的互联。这样既避开了布线的困难, 又备份了有线链路。

远程教育。学生可以通过无线网络在校园内的任何地方进行访问, 获得网络中的资源, 如网络教学平台、课件下载中心、综合教务系统等, 改变传统教学单一的教学方式, 为学生学习提供多种渠道, 从而提高学习效率和质量。

1 0 无线局域网在校园网扩建中的注意事项

(1) 无线局域网不可能完全取代有线局域网, 只能作为有线网络的补充和完善。二者并不是技术竞争, 而是技术互补, 互为完善, 互为补充。无线局域网是在现有的有线网络的基础上增加更多实际功能, 学校的网络中心作为Internet的接入点, 也作为无线站的中心站, 负责控制所有站点对网络的访问。

(2) 无线网络基础构建的时候要考虑采用专业的设施, 聘请专业的队伍去施工, 否则在规模扩大到一定程度时就会遇到功率控制、频率选择、环境噪声等很多问题。

(3) 妥善考虑无线网络的支撑系统 (包括无线网管、无线安全, 无线计费等) , 否则无线设备之间的不兼容性, 或者网络管理的混乱会导致大量问题。

(4) 由于无线局域网依靠无线电波的传播, 电波发射时, 受墙壁、大型用具和其他障碍物阻碍, 使得网络的性能降低。因此, 在校园网内要做到有线和无线的合理布局。

(5) 要建立可靠的网络安全机制和提供完善的支持服务。无线电波本质上不要求物理性的访问联接, 但如果获得网络的访问代码, 那么, 在无线电波广播范围内的任何人, 都可以监听网络的通信。因此, 网络安全必须建立起安全可靠的身份确认和授权机制。

1 1 结语

无线局域网有诸多的优势, 但也存在很多不足, 比如网速较慢, 价格较高等, 相信在不久的将来, 随着无线技术的日益完善和相应软件的日趋成熟, 无线局域网将以它的优势, 在网络通信领域占据越来越重要的位置, 在高校校园网、企业及其他行业办公网扩建中都具有非常重大的应用意义。

摘要：随着无线局域网技术的迅速发展, 无线局域网正逐步进入高校校园网络, 在推动高校信息化资源建设的发展中起到了重要作用。本文主要介绍无线局域网的优势、技术以及在校园办公网扩建中的应用。

关键词：无线局域网,校园办公网扩建,无线接入

参考文献

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