羅文興

（貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 凱里 556000）

0 引言

隨著筆記本及手機(jī)相關(guān)移動(dòng)通信終端設(shè)備的普及，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求，希望能夠在何時(shí)何地都能夠進(jìn)行上網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)鏈接的高效應(yīng)用，盡管有線網(wǎng)絡(luò)也很普及，也能夠讓人們實(shí)現(xiàn)在有線網(wǎng)絡(luò)普及的辦公區(qū)域?qū)崿F(xiàn)高效上網(wǎng)，但是有線網(wǎng)有它的局限，在移動(dòng)通信設(shè)備（筆記本、手機(jī)）移動(dòng)過程中會(huì)導(dǎo)致有線網(wǎng)絡(luò)的力不從心，為此，無線局域網(wǎng)(WLAN)就有了大顯身手的機(jī)會(huì)了[1-2]。在特定的場(chǎng)合，尤其是高校，筆記本及手機(jī)相當(dāng)普及，無線局域網(wǎng)具有的優(yōu)勢(shì)就得到了很好的發(fā)揮。如何讓高校能建設(shè)成高效的WLAN呢，讓更多對(duì)WLAN有興趣的同仁實(shí)現(xiàn)資源共享，這是對(duì)高校WLAN建設(shè)規(guī)劃進(jìn)行探討的意義所在。

1 無線局域網(wǎng)概述

無線局域網(wǎng)（WLAN，Wireless Local Area Networks）是相當(dāng)便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)[3-4]，它利用射頻的技術(shù)，取代舊式礙手礙腳的雙絞銅線所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò)，使得無線局域網(wǎng)絡(luò)能利用簡(jiǎn)單的存取架構(gòu)讓用戶透過它，達(dá)到“信息隨身化、便利走天下”的理想境界。

WLAN即可做有線網(wǎng)絡(luò)的延伸，在某些環(huán)境下也可以替代有線網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)絡(luò)具有以下特點(diǎn)：

1）簡(jiǎn)易化：WLAN網(wǎng)橋傳輸?shù)陌惭b快速簡(jiǎn)單，可極大地減少有線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、敷設(shè)管道及布線等繁瑣工作。

2）靈活化：無線技術(shù)使得WLAN的設(shè)備靈活的進(jìn)行可以安裝并調(diào)整位置，使無線網(wǎng)絡(luò)到達(dá)有線網(wǎng)絡(luò)不易覆蓋的區(qū)域。

3）綜合成本較低：一方面WLAN相對(duì)減少了布線的費(fèi)用，另一方面在需要頻繁移動(dòng)和變化的動(dòng)態(tài)環(huán)境中，無線局域網(wǎng)可以更好地保護(hù)已有投資，同時(shí)由于 WLAN技術(shù)本身就是面向數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域的 IP傳輸技術(shù)，因此可以直接通過百兆自適應(yīng)網(wǎng)口和企業(yè)、學(xué)校內(nèi)部的因特網(wǎng)相連，從體系上節(jié)省了協(xié)議轉(zhuǎn)換器及各種相關(guān)設(shè)備的投入。

4）擴(kuò)展能力強(qiáng)：WALN網(wǎng)橋系統(tǒng)支持多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及平滑擴(kuò)容，可以十分容易從小容量傳輸系統(tǒng)中平滑擴(kuò)容為中等容量的傳輸系統(tǒng)。

無線局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是基于 IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)，允許在局域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中使用2.4 GHz或5.3 GHz射頻波段進(jìn)行無線連接。它們應(yīng)用廣泛，從家庭到企業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用。

隨著無線局域網(wǎng)的不斷發(fā)展和不斷成熟，目前國內(nèi)外都有著較大規(guī)模的應(yīng)用。目前城市的WLAN建設(shè)主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)高校、酒店、一部分辦公樓、市內(nèi)主要干道的覆蓋。未來的發(fā)展方向?yàn)閷?shí)現(xiàn)城市WALN的完整覆蓋。

目前高校 WLAN信號(hào)應(yīng)用主要有 CMCC、CMCC-EDU兩種，CMCC和CMCC-EDU都是通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證計(jì)費(fèi)的方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。圖 1為WLAN系統(tǒng)圖。

2 高校WLAN覆蓋解決方案

通過對(duì)部分高校的實(shí)地考察和學(xué)校需求，這里于中國移動(dòng)黔東南分公司制定了適用于部分高校的WLAN覆蓋解決方案，本方案以貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院的規(guī)劃為案例。

總體的規(guī)劃方案是實(shí)現(xiàn)學(xué)院 WLAN的覆蓋：主要可分為宿舍區(qū)WLAN信號(hào)覆蓋，圖書館WLAN信號(hào)覆蓋，辦公區(qū)的 WLAN信號(hào)覆蓋，教學(xué)區(qū)的WLAN信號(hào)覆蓋，休閑區(qū)等的WLAN信號(hào)的覆蓋。其目的是方便教師辦公和學(xué)生上網(wǎng)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)校園無線網(wǎng)絡(luò)的有效覆蓋。在校園內(nèi)可隨時(shí)隨地的接入網(wǎng)絡(luò)，極大方便學(xué)生和老師的上網(wǎng)需求。

宿舍區(qū)是一個(gè)相對(duì)用戶密集的地方，平均每間宿舍有4臺(tái)筆記本，并且他們基本上除上課時(shí)間都在運(yùn)作，為了更好地解決學(xué)生宿舍覆蓋，保障學(xué)生上網(wǎng)的通暢，主要采用的是放裝型AP（WA2100）對(duì)學(xué)生宿舍WLAN信號(hào)的覆蓋，通過饋線連接天線把WLAN信號(hào)引入室內(nèi)，平均每?jī)蓚€(gè)宿舍就安裝一個(gè)室內(nèi)天線，這樣就可以滿足學(xué)生在宿舍上網(wǎng)的需求。

圖書館設(shè)有自修室，同樣有大量學(xué)生帶筆記本來學(xué)習(xí)，為了提供高質(zhì)量的信號(hào)服務(wù)，對(duì)圖書館的覆蓋是采用在每一層配置放裝型AP（WA2100），實(shí)現(xiàn)圖書館的無線局域網(wǎng)覆蓋。

辦公區(qū)具有一個(gè)復(fù)雜的人群結(jié)構(gòu)，在一、二樓有大量行政工作人員，三樓有系部辦公室，同時(shí)還要十多間開放性實(shí)訓(xùn)室，人流量大，用無線上網(wǎng)設(shè)備的人員多，四樓主要是實(shí)訓(xùn)基地，為了給復(fù)雜群體提供良好的信號(hào)覆蓋，解決方案是通過合路型AP（WA1208E-GP-H20）接到合路器的2.4 GHz射頻波段端口，把TD信號(hào)也接到合路器的5.8 GHz射頻波段端口上，把合路器的輸出端口接到與原 TD天線所連接的饋線上，這樣就信號(hào)實(shí)現(xiàn)了WLAN信號(hào)和TD（手機(jī)信號(hào)）的合成。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)樓的每一層都安裝了一個(gè)合理型AP，這就可以實(shí)現(xiàn)教師辦公樓的無線局域網(wǎng)的覆蓋。

教學(xué)區(qū)主要包括第一棟教學(xué)樓和第二棟教學(xué)樓，基本是組織教學(xué)場(chǎng)所，老師有時(shí)也會(huì)訪問無線局域網(wǎng)資源，學(xué)生在平時(shí)用大量的筆記本或者手機(jī)進(jìn)行信息的收發(fā)，解決方案與辦公區(qū)基本一樣。

休閑區(qū)等是一個(gè)以流動(dòng)人群為主的用戶，在操場(chǎng)及休閑場(chǎng)所，有大量的人員也會(huì)用無線設(shè)備，為此室外的 WLAN信號(hào)覆蓋是通過合路型 AP（WA1208E-GP-H20）接定向天線（面板天線）。通過對(duì)天線的調(diào)整實(shí)現(xiàn)對(duì)室外預(yù)定方向 WLAN信號(hào)覆蓋。通過安裝多個(gè)合路型AP（WA1208E-GP-H20）接定向天線實(shí)現(xiàn)校全校范圍內(nèi)的WLAN信號(hào)覆蓋。

通過上述手段，實(shí)現(xiàn)全校范圍內(nèi)的WLAN信號(hào)覆蓋。方便教師辦公和學(xué)生上網(wǎng)學(xué)習(xí)。實(shí)現(xiàn)校園無線網(wǎng)絡(luò)的有效覆蓋。

3 高校WLAN規(guī)劃拓?fù)湓O(shè)計(jì)

總體方案通過基站上OLT把光釬放到樓宇接分光器，分光器下接 ONU，ONU下接交換機(jī)，交換機(jī)下接AP。AP的使用規(guī)劃如表1所示。

表1 學(xué)院AP使用規(guī)劃

圖1 WLAN系統(tǒng)

貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院是通過OLT設(shè)備利用GPON技術(shù)所開的WLAN業(yè)務(wù)。通過對(duì)地形的考察，對(duì) AP的布防進(jìn)行合理規(guī)劃。規(guī)劃圖如圖 2所示。

圖2 學(xué)院WLAN規(guī)劃

設(shè)備的選型與配置如下。

（1）學(xué)院的接入層設(shè)備

在接入校園的設(shè)備主要有ONU（主要使用四口的 ONU）、交換機(jī)（主要使用 24口的交換機(jī)）及AP（分別有 WA2220X-AGP （室外型 AP）、WA1208E-GP- H20（合路型 AP））。

（2）WLAN的幾個(gè)組成部分[5]

客戶端 (Client)：帶有無線網(wǎng)卡的便攜機(jī)。

接入點(diǎn)（AP）：執(zhí)行橋接操作的設(shè)備，在客戶端和局域網(wǎng)之間對(duì)無線幀和有線幀進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。

無線控制管理器（AC）：對(duì) WLAN 內(nèi)所有的AP進(jìn)行管理和認(rèn)證服務(wù)器的通信來進(jìn)行信息過濾。

無線媒介 (Wireleess Medium)：用于端間進(jìn)行幀傳輸?shù)拿浇?，?WLAN里使用的是無線電頻率為媒介。

（3）WLAN基本配置

國家碼：國家碼會(huì)決定分系統(tǒng)的許多特性，例如所需的電源規(guī)格，以及幀傳輸可以使用的頻段總數(shù)等。

WLAN-ESS接口：無線控制器支持WLAN-ESS和WLAN-DBSS類型虛擬接口。

4 頻率規(guī)劃

IEEE802.11b/g設(shè)備使用2.4～2.4835 GHz頻段。工作頻率帶寬為83.5 MHz，劃分為14個(gè)子頻道，每個(gè)子頻道帶寬為22 MHz；互不干擾的子信道有3個(gè)，與蜂窩網(wǎng)類似，3個(gè)互不干擾信道可以進(jìn)行頻率復(fù)用，但應(yīng)確保使用同一信道的 AP之間應(yīng)有足夠遠(yuǎn)的距離，避免干擾[6]。

5 信道的劃分

11個(gè)信道：每個(gè)信道占用22 MHz，有且只有1個(gè)信道集合中有3個(gè)互不重疊的信道{1, 6, 11}。

14個(gè)信道 ：每個(gè)信道占用22 MHz，可劃分為4個(gè)具有3個(gè)互不重疊信道的信道集合 {1, 6, 11},{2, 7, 12}, {3, 8, 13}, {4, 9, 14}，但每次只能使用一個(gè)信道集合。

為了避免信道間干擾，同一區(qū)域內(nèi)的 AP的工作信道不能重疊，中心頻率間隔最少為25 MHz，因此最多只能有3個(gè)工作在不同信道的AP[7]。

6 安全接入的具體實(shí)現(xiàn)方法

為了實(shí)現(xiàn)安全有效的接入，保障WLAN用戶的安全，本方案通過防火墻、入侵檢測(cè)系統(tǒng)、安全認(rèn)證和加密等手段實(shí)現(xiàn)安全接入。圖3為用戶接入管理過程。

防火墻協(xié)助確保信息安全的設(shè)備，會(huì)依照特定的規(guī)則，允許或是限制傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通過。防火墻具有很好的保護(hù)作用。入侵者必須首先穿越防火墻的安全防線，才能接觸目標(biāo)計(jì)算機(jī)。

入侵檢測(cè)系統(tǒng)（IDS）是一種對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸進(jìn)行即時(shí)監(jiān)視，在發(fā)現(xiàn)可疑傳輸時(shí)發(fā)出警報(bào)或者采取主動(dòng)反應(yīng)措施的網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備。它與其他網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備的不同之處便在于，IDS是一種積極主動(dòng)的安全防護(hù)技術(shù)。

共享密鑰認(rèn)證（WEP）：基于WEP的共享密鑰認(rèn)證的目的就是實(shí)現(xiàn)訪問控制，移動(dòng)終端和 AP采用靜態(tài)WEP加密，AP和它所聯(lián)系的所有移動(dòng)終端都使用相同的加密密鑰。共享密鑰認(rèn)證作為最初的WLAN加密標(biāo)準(zhǔn)，由于其安全性較低，目前已經(jīng)很少使用。

加密：由于采用了 802.1x進(jìn)行用戶身份認(rèn)證，每個(gè)用戶的登陸信息都有其自身進(jìn)行管理，有效減少信息泄露的可能性。并且用戶每次接入無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)的數(shù)據(jù)加密密鑰都是通過RADIUS服務(wù)器動(dòng)態(tài)分配的。

圖3 用戶接入管理過程

7 結(jié)語

通過學(xué)生、老師及工程師全程參與高校的WLAN建設(shè)規(guī)劃，為高校提高學(xué)生動(dòng)手能力提供一定的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力及解決問題的能力，讓學(xué)生學(xué)得最有用的東西，為出社會(huì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由于目前許多高校在建 WLAN網(wǎng)中只允許工程師或者施工人員的動(dòng)手，學(xué)生沒有機(jī)會(huì)參與建設(shè)，希望通過 WLAN建設(shè)探討，為兄弟院校提供一種校企共同開發(fā)實(shí)訓(xùn)模式的參考。今后建設(shè)將會(huì)隨著需要變得更加復(fù)雜，還要加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等項(xiàng)目的綜合考察，為用戶提高服務(wù)質(zhì)量。

[1]何秋萍,寧建創(chuàng).局域網(wǎng)和無線局域網(wǎng)的差異及安全研究[J].信息安全與通信保密,2011(10):89-92.

[2]厲劍.無線局域網(wǎng)安全標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)淺析[J].信息安全與通信保密,2008(10):71-74.

[3]李麗,楊建華.WLAN無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋解決方案研究[J].通信技術(shù),2012,45(01):38-40,43.

[4]陳然,令曉明.基于無線接入點(diǎn)的WLAN網(wǎng)絡(luò)成本優(yōu)化[J].通信技術(shù),2010,43(11):93-94,171.

[5]chuah c c.3G無線網(wǎng)絡(luò)和無線局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)與性能[M].北京：科學(xué)出版社，2007.

[6]胡道元.計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[7]羅文興.移動(dòng)通信技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.