周俊峰

摘要：隨著WLAN技術的發(fā)展和其規(guī)模的擴大，并有數(shù)據傳輸方便、組建簡單、造價便宜及施工影響面小等優(yōu)點，使得WLAN逐步成為現(xiàn)階段高職校園網的補充和延伸。本文主要分析基于IEEE802.11協(xié)議的WLAN技術，并提出在高職院校中WLAN的連入以及在室內和室外的具體實施方案。

關鍵詞：IEEE802.11協(xié)議；WLAN；高職院校隨著高職院校近幾年的快速發(fā)展，建設WLAN的需求主要來自網絡教育的需求、端口數(shù)量限制、分校區(qū)質檢的網絡連接、移動教育等方面，特別是網絡教育的需求快速增長，更加促進了無線校園網的普及，信息化校園也已成為各高職院校基礎建設的重要標志之一。怎樣才能使基于IEEE802.11協(xié)議方便地、經濟有效地在高職院校部署WLAN，怎樣才能在不降低可靠性、可用性和性能的情況下，在原有設置的有線網絡基礎上拓展WLAN的應用空間成為當前迫切需要解決的問題。

1WLAN技術和IEEE802.11協(xié)議

WLAN是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物。本質上來說，它是有線局域網的一種延伸，使用起來與前者一樣。WLAN技術有IEEE802.11系列、藍牙(Bluetooth)、HiperLAN、HomeRF技術等。其中，目前得到廣泛應用的技術是IEEE802.11系列，在某些環(huán)境下還可以替換傳統(tǒng)的有線網絡。與之相比，WLAN有以下幾方面的優(yōu)點：

⑴安裝便捷：WLAN的安裝工作簡單，它無需施工許可證，不需要布線或開挖構槽，他的安裝時間只是安裝有線網絡時間的零頭。

⑵覆蓋范圍廣：在有線網絡中，網絡設備的安放位置受網絡信息點位置的限制。而WLAN的通信范圍不受環(huán)境條件的限制，網絡的傳輸范圍大大拓寬，最大傳輸范圍可達到幾十里。

⑶經濟節(jié)約：由于有線網絡缺少靈活性，這就要求網絡規(guī)劃者盡可能的考慮未來發(fā)展的需要，所以往往導致預設大量利用率低的信息點。而一旦網絡的發(fā)展超出了設計規(guī)劃，又要花費較多費用進行網絡改造。WLAN不受布線接點位置的限制，具有傳統(tǒng)局域網無法比擬的靈活性，可以避免或減少以上情況的發(fā)生。

⑷易于擴展：WLAN有多種配置方式，能夠根據需要靈活選擇。這樣，WLAN就能勝任從只有幾個用戶的小型網絡到上千用戶的大型網絡，并且能夠提供“漫游”（Roaming）等有線網絡無法提供的特性。

⑸傳輸速率高：WLAN的數(shù)據傳輸速率現(xiàn)在已經能夠達到54Mbit/s，傳輸距離可遠至20km以上，應用最新的IEEE802.11n技術，數(shù)據傳輸速率甚至可達到300Mbit/s。IEEE802.11b(通常稱Wi-Fi，WirelessFidelity)，是目前最普及的無線標準之一，有無線以太網兼容性聯(lián)盟WECA的支持，并在WLAN領域占據優(yōu)勢。802.11b使用開放的2.4GHz頻段，采用直接序列擴頻(DSSS)技術，最大數(shù)據傳輸速率為11Mbps。具有3個不重疊信道，支持范圍在室外300米，在辦公室環(huán)境中最長為100米。

IEEE802.11a是一種新技術的代表，與802.11b互不兼容。它工作在5GHz頻帶，采用正交頻分復用(OFDM)的獨特擴頻技術,最大傳輸速率為54Mbps。其優(yōu)點是:高帶寬、5GHz頻段存在干擾少，8個不重迭信道，具有更高的部署靈活性。缺點為：傳輸距離較短，覆蓋范圍??；成本偏高。通常用作WLAN的中繼鏈路而非用于覆蓋。

IEEE802.11g是一種混合標準，能向下兼容傳統(tǒng)的802.11b標準。IEEE802.11g54Mbps的高數(shù)據吞吐量是802.11b的5倍，使高帶寬數(shù)據應用成為可能，如：同時傳送多個DVD質量的視頻流。IEEE802.11g覆蓋方法類似于802.11b設備，具有3個不重疊信道。802.11g將逐漸成為WLAN的主流產品。

2WLAN網絡結構

1.IEEE802.11協(xié)議能提供的服務包括數(shù)字音頻/視頻廣播、數(shù)字電話、異步傳輸模式ATM、因特網接入、電話網絡中無線中繼和幀中繼。IEEE802.11協(xié)議工作原理是基于Client/Server的訪問控制和認證協(xié)議，尤其在寬帶城域網的建設中可以發(fā)揮重大的作用。它可以限制未經授權的用戶/設備通過接入端口訪問LAN/MAN。在獲得交換機或LAN提供的各種業(yè)務之前，802.1x對連接到交換機端口上的用戶/設備進行認證。在認證通過之前，802.1x只允許EAPoL(基于局域網的擴展認證協(xié)議)數(shù)據通過設備連接的交換機端口，認證通過以后，正常的數(shù)據可以順利地通過以太網端口?；诙丝诘木W絡訪問技術的基本思想是網絡系統(tǒng)可以控制面向最終用戶的以太網端口，使得只有網絡系統(tǒng)允許并授權的用戶可以訪問網絡系統(tǒng)的各種業(yè)務。IEEE802.11網絡通常是由所謂基本服務集(BSS，Basic Service Set)所構成，一個BSS所覆蓋的區(qū)域被稱為基本服務區(qū)域(BSA，Basic Service Area)。從概念上講，在一個BSA內的所有站點都是可以同本區(qū)域內的其他站點互通的，由這樣的獨立的BSA可以構成自組織型的Ad-hoc網絡結構。獨立的BSS是IEEE802.11無線網絡最基本的形態(tài)，不同的獨立的BSS之間可以互相覆蓋，一個站點屬于哪個BSS是由站點自身狀況動態(tài)決定。最小的IEEE802.11WLAN至少包括兩個站點，如果我們在每個獨立的BSS中設立接入控制點(AP，Access Point)，通過這樣一些類似于基站的AP設備，以及這些AP之間的媒體連接，可以把這些獨立的BSS連接成為一個結構化的網絡，這就是第二種網絡結構（如圖1）。

對于高職院校師生來說，由于需要布設多個AP來覆蓋整個辦公、教學、實訓基地等區(qū)域，為使各AP都能正常、高效的工作。而當前WLAN網絡各個AP實際是處于相互獨立的工作狀態(tài)，無法作到信息的共享，因此，當前的產品不適合用于大規(guī)模企業(yè)網絡，針對這個問題，IEEE802.11工作組對標準進行改進，以滿足用戶RF管理的需求，我們給出一種新的WLAN的框架結構，將有助于以上問題的解決。它的核心組件是“分離MAC”架構，即將對IEEE802.11數(shù)據和管理協(xié)議的處理，以及接入點功能分別部署于一個輕型接入點和一個集中WLAN控制器（如圖2所示）。

3具體實施措施

3.1 設計原則

可靠性；先進性；實用性；可兼容及可擴展性。

3.2 WLAN的設備運用

WLAN運用的主要設備有：無線網卡、無線接入點、接入控制器、無限網關、無線網橋、認證服務器。此外還包括天線、POE供電設備、適配器等。

⑴無線網卡(Wireless LAN Card)：安裝在用戶的筆記本電腦或PDA等設備上,提供可移動的無線連接。功能類似于有線LAN中的網卡。

⑵無線接入點AP(Access Point)：每個AP可以支持多個無線網卡,并在室內或室外環(huán)境提供蜂窩式無線覆蓋。作為無線網卡的集線器(或中心點)與有線以太網連接。在大型的配置中，多個AP可以提供蜂窩式漫游的功能，使用戶在自由移動的同時，能夠無縫隙、無中斷的接入到網絡中。

⑶WLAN接入控制器AC(Access Control)：無線局域網接入控制器(AC)是WLAN和IP骨干網和外部網絡之間的接口網關。在非802.1x的WLAN中，AC負責發(fā)起認證請求，監(jiān)視用戶實時使用情況并采集計費信息送入AS中進行計費。

⑷無線網關(Wireless Gateway)：無線網關也叫無線協(xié)議轉換器，在傳輸層實現(xiàn)網絡互聯(lián)，是最復雜的網間互聯(lián)設備，僅用于兩個高層協(xié)議不同的網絡互聯(lián)。無線網關通過不同設置可完成無線網橋和無線路由器的功能，也可以直接連接外部網絡，如WAN，同時實現(xiàn)AP功能。

⑸無線網橋(Wireless Bridge)：無線網橋產品在以太網之間提供高速、遠距離(30Km以內)的視距連接。一般用于連接兩個或多個LAN(每個LAN位于不同建筑物內)，適合高吞吐量的應用,以及有線難以鋪設的場所。

⑹認證服務器(AS)：提供與WLAN無線接入區(qū)域之間的IP認證和計費信息接口。AS、AC、AP之間使用標準的RA-DIUS協(xié)議傳送認證、鑒權和計費信息。AS能支持多個AC和AP，即能夠同時滿足大范圍的WLAN接入需求。

3.3 實施方案

⑴室內建設方案。室內區(qū)域指原先沒有安裝有線網絡的教室、會議室、臨時移動辦公室等房間。在室內部署WLAN的第一步是要確定AP的數(shù)量和位置。也就是要將多個AP形成的各自的無線信號覆蓋區(qū)域進行交叉覆蓋，各覆蓋區(qū)域之間無縫連接。所有AP通過雙絞線與有線骨干網絡相連，形成以有線網絡為基礎，無線覆蓋為延伸的大面積服務區(qū)域。所有無線終端通過就近的AP接人網絡，訪問整個網絡資源。覆蓋區(qū)的間隙會導致在這些區(qū)域內無法連通。安裝人員可以通過地點調查來確定AP的位置和數(shù)量。地點調查可以權衡實際環(huán)境(如教室的面積等)和用戶需求考慮到教學環(huán)境對網絡帶寬、網絡速度的要求，這包括覆蓋頻率、信道使用和吞吐量需求等。多個AP通過線纜連接在有線網絡上，使無線終端能夠訪問網絡的各個部分。通常情況下，一個AP最多可以支持多達80臺計算機的接人，當然，數(shù)量為20-30臺時工作站的工作狀態(tài)最佳，AP的典型室內覆蓋范圍是30-100m。根據教室和會議廳的大小，可配置1個或多個無線接人點。例如，可在教室中放置4臺AP，使這個教室最多可容納80-120個無線網絡用戶。

⑵室外建設方案。室外指校園操場及其他公共場所等。

1)設備的選擇：AP、無線全向天線、無線定向天線。其中：無線全向天線用于在所有水平方位上信號的發(fā)射和接收都相等的情況。無線定向天線用子在一個方向上發(fā)射和接收大部分的信號。

2)室外考慮因素：與室內建設方案不同的是，在校園區(qū)室外配置無線接人點要復雜一些，因為它要把各自連成一個局域網而又有一定距離的各棟樓房連接起來。此時，可以在網絡的每一端接人AP，并在距離遠或信號弱地方，同時外接高增益天線，這樣就可以實現(xiàn)幾公里以內的兩個網段之間的互連了。具體操作時，要根據實際情況(如各樓之間的實際距離以及障礙物等)來考慮選擇設備(如設備型號、是否要加用全向天線，以及增減設備數(shù)量等)。當然，在樓房上架設無線網絡設備還需要加裝避雷器、防潮箱等設備，以防止無線網絡設備的損壞。

4結語

在高職院校，學生密集的WLAN服務區(qū)域內有許多相鄰的BSS，可能就會導致它們之間的RF干擾，我們可以通過控制AP的發(fā)射功率來減小RF干擾，而減小的干擾將會導致系統(tǒng)總的吞吐量的增加，也就是說可以有效的提高資源共享的利用率。高職院校中無線信道的傳輸環(huán)境是隨時發(fā)生變化的，因此，最初的功率配置無法完全實現(xiàn)對目標區(qū)域的覆蓋，導致覆蓋漏洞。同樣，如果網絡中的某個AP發(fā)生故障而無法工作，也會造成覆蓋漏洞，處于覆蓋漏洞內的STA將無法得到服務。為了解決這些問題，必須對網絡中的AP進行動態(tài)的功率控制，通過發(fā)射功率的調整完成對漏洞的覆蓋。也可以考慮在以后的AP中采用MIMO技術，因為MIMO技術可以調整AP天線的方向圖，利用方向圖的改變完成對漏洞的覆蓋，而AP功率的調整將不會對網絡中其他AP造成干擾。這種功率控制方法僅僅是對網絡中部分AP的功率及方向圖的調整，不需要對整個網絡進行調整，對于AP較多的大規(guī)模WLAN網絡是很有意義（比如在報告廳、比賽場館等）。

WLAN為高職院校的校園網建設提出了新的思路。WLAN技術的發(fā)展將能夠與現(xiàn)有的計算機網絡進行平滑無縫的連接，并能與現(xiàn)有的計算機網絡和終端設備互聯(lián)，與有線網絡資源具有良好的兼容性和整合性，彌補了傳統(tǒng)有線局域網的不足，為局域網開辟了一個嶄新的技術和應用領域。

[參考文獻]

[1]段水福,等,編著.無線局域網設計與實現(xiàn).浙江大學出版社，2007.

[2]汪濤,主編.無線網絡技術導論（第二版）.清華大學出版社，2012.