范申民

（商洛學院，陜西　商洛　726000）

淺談無線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在校園無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的應(yīng)用

范申民

（商洛學院，陜西商洛726000）

隨著人們對高校教育的重視程度不斷上升，高校學生數(shù)量越來越龐大，對學生信息管理的工作也變得越來越困難.我國科學技術(shù)在不斷發(fā)展，信息化已經(jīng)成為了當前社會發(fā)展的主流趨勢，為了使高校的信息化建設(shè)更加完善，將有效網(wǎng)絡(luò)向無線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變，更好的滿足了師生的各項需求.

無線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；校園無線網(wǎng)絡(luò)；建設(shè)

隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，云計算以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運用越來越廣泛，在這些新興運用模式下，人們的學習、生活和工作都變得更加便捷，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高校得到了廣泛的應(yīng)用.為了使師生之間的交流、生活和學習更加方便，各大高校都建立了校園網(wǎng)絡(luò)，將無線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到校園無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中，滿足了人們對網(wǎng)絡(luò)的高要求，為學生和教師提供了更多的便捷.

1　無線Mesh網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

無線Mesh網(wǎng)絡(luò)是一種寬帶無線的新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在最后一公里可以無線接入，具有高容量、高速率的特點，隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，在人們的日常生活和學習工作中都發(fā)揮著不可或缺的作用.在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，任何無線設(shè)備的節(jié)點都可以作為路由器，在整個網(wǎng)絡(luò)中，每一個節(jié)點都可以發(fā)送和接收信號，每一個節(jié)點都可以和另一個甚至多個對等的節(jié)點進行直接通信，因此具有高速率的特點，如圖1所示.

圖1　無線Mesh網(wǎng)絡(luò)示意圖

無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下幾個方面：

1.1路由技術(shù)

路由可以分為兩個部分，路由轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇，路由技術(shù)的主要作用是將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)從源節(jié)點指引到目的節(jié)點.從整個網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成中來看，路由功能主要體現(xiàn)待網(wǎng)絡(luò)層，路由轉(zhuǎn)發(fā)功能是在收到路由轉(zhuǎn)發(fā)之后完成的，根據(jù)數(shù)據(jù)的目的節(jié)點來搜索轉(zhuǎn)發(fā)表，根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表來確定分組的發(fā)送方面，從而進行數(shù)據(jù)的發(fā)送［1］.路由選擇功能是選擇最佳的傳輸途徑，在將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)從某一個源節(jié)點傳輸?shù)侥康墓?jié)點，可能有多個途徑，而路由選擇功能發(fā)揮作用之后，就可以選擇一種最佳的數(shù)據(jù)傳輸路徑，會形成一個路由表.

1.2信道分配

在網(wǎng)絡(luò)通信的整個系統(tǒng)中，無線資源管理中最重要的功能就是信道分配，通信分配分為很多種，按照分配的方法不同，可以將通信分配分為動態(tài)通信分配、固定通信分配和混合通信分配.動態(tài)通信分配在實現(xiàn)通信資源的分配時，是根據(jù)業(yè)務(wù)量參數(shù)進行的，不僅可以實現(xiàn)通信資源的優(yōu)化配置，還可以重新配置通信質(zhì)量準則.固定通信分配的通信資源和通信傳輸?shù)榷际枪潭ú蛔兊?，常見的分配方案有很多種，其中均勻固定通信分配方案為常見.混合通信分配就是指在移動系統(tǒng)中，采用信道復用技術(shù)在多信道公用的情況下，通過最快的速度和有效的方式為每一個小區(qū)的通信設(shè)備都提供數(shù)量最多的可以使用的信道.

1.3MAC層

MAC層也叫介質(zhì)訪問控制層，主要功能是負責對物理層和物理介質(zhì)進行連接和控制.在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，每一種傳輸介質(zhì)的物理層都有自己對應(yīng)的MAC層，采用CSMA/CD訪問控制方式進行控制.而在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，一般使用的網(wǎng)絡(luò)為IEEE 802.11，工作方式主要采用分布控制和中心控制.

2　無線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在校園無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的優(yōu)勢

2.1移動性強

無線Mesh網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)相比，可以將無線設(shè)備的節(jié)點作為路由器，線纜不是其必備物質(zhì)，在沒有線纜的地方也可以接收到信息服務(wù)，移動性非常強.在傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)中，一定要有線纜才能實現(xiàn)通信服務(wù)，所以兩個站點之間的距離較近，一般在500米之內(nèi).隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人們使用光纖代替?zhèn)鹘y(tǒng)線纜，兩個站點之間最多也不會超過3000米的距離.而應(yīng)用無線無線Mesh網(wǎng)絡(luò)，不用受到線纜的約束，可以根據(jù)實際的環(huán)境和需求找兩個地方建立站點，在重新配置站點的時候也比較方便，兩個站點之間的最遠距離可以達到50千米以上，這樣在一個不被環(huán)境允許的地方就可以不用建立站點，網(wǎng)絡(luò)的傳輸范圍也大大增加了.

人作為社會的一員，既是自然環(huán)境的產(chǎn)物，也是社會環(huán)境的產(chǎn)物，社會環(huán)境和家庭環(huán)境對一個人性格與志向的形成有著決定性的作用。正是以下幾個方面的原因讓陶淵明形成了“兼濟天下”的大志向。

2.2靈活性高

無線Mesh網(wǎng)絡(luò)是以一種獨立的形式存在的，可以隨時隨地建立，如果環(huán)境不允許或者不需要的時候也可以隨時拆卸，使用起來更加方便和靈活.無線Mesh網(wǎng)絡(luò)無論在小數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)模式中還是大數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)模式中都可以靈活的應(yīng)用，小到一個家庭使用一個無線Mesh網(wǎng)絡(luò)，大到幾千個用戶可以同時使用一個網(wǎng)絡(luò)，例如校園網(wǎng)絡(luò)，在整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，只需要根據(jù)實際的需求減少或者增加接入點的數(shù)量，就可以隨時改變網(wǎng)絡(luò)的使用范圍和使用用戶數(shù)量，因此靈活性非常高.

2.3安裝方便

在建設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)的時候，需要花費很長的時間，投入很多的人力和物力，尤其是在網(wǎng)絡(luò)布局的施工過程中，會對環(huán)境造成非常大的影響，要挖地，可能會破壞很多的植物和建筑，穿線架管的時候，線纜在空中，也會對建筑和空中的環(huán)境造成一定的影響［2］.而無線Mesh網(wǎng)絡(luò)在建設(shè)的過程中，就不用進行網(wǎng)絡(luò)布線的施工了，只需要安裝一個接入點設(shè)備就可以了，安裝起來非常方便.

2.4維護方便

無線Mesh網(wǎng)絡(luò)在建設(shè)過程中，雖然更加方便，但是需要的資金也更多，雖然搭建過程需要耗費更多的資金，但是一旦搭建完成，在后期的維護過程中耗費的資金卻要比有線網(wǎng)絡(luò)少的多.在無線網(wǎng)絡(luò)中，由于外界環(huán)境經(jīng)常發(fā)生變化，所以經(jīng)常需要對站點進行重新搭建，相比而言，無線網(wǎng)絡(luò)在后期的維護中就要方便很多，所以無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的長遠投資效益要比有線網(wǎng)絡(luò)高很多.此外，無線網(wǎng)絡(luò)在后期的維護過程中，需要做的工作也非常簡單，技術(shù)性要求不高，一般的工作人員就可以勝任.

3　目前無線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在校園無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的問題

無線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到校園無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中有很多優(yōu)勢，因此在國內(nèi)很多高校中都得到了廣泛的應(yīng)用，但是在時間應(yīng)用中仍然存在著一定的問題.

3.1信號有效

隨著人們對高校教育的重視程度越來越高，所以高校大學生的數(shù)量越來越多，而學生在日常學習和生活中的活動場所比較集中，主要集中在教師、圖書館和宿舍，學生使用的時候時間也比較統(tǒng)一，白天一般在教室，晚上在宿舍較多，飯點的時候在食堂，所以容易導致網(wǎng)絡(luò)信號不穩(wěn)、網(wǎng)絡(luò)擁堵或者信號差等現(xiàn)象，影響了學生和教師對網(wǎng)絡(luò)的正常使用.

3.2通信量多

無線Mesh網(wǎng)絡(luò)不受線纜限制，通過中間無線設(shè)備節(jié)點就可以實現(xiàn)多跳轉(zhuǎn)發(fā)，每一次多跳轉(zhuǎn)發(fā)都會使網(wǎng)絡(luò)延遲.由于校園無線Mesh網(wǎng)絡(luò)使用的人數(shù)和頻率非常高，應(yīng)用的范圍也非常廣，所以中間節(jié)點接跳現(xiàn)象也非常常見，由于接跳頻率的數(shù)量大，積累下來的總延遲量就會達到一個非常大的數(shù)據(jù)，所以學校要花費很多資金購買大量的接入點設(shè)備.

3.3互操作性

校園無線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一個缺陷是互操作性.無線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)到目前都還沒有一個統(tǒng)一的技術(shù)標準，師生需要面對怎樣和不同的嵌入式無線設(shè)備接口，一般會采取使用一個廠家的無線Mesh產(chǎn)品，這樣就會影響無線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及和推廣［3］.

4　無線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在校園無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的應(yīng)用

高校校園內(nèi)，教學樓的分布比較密集，師生宿舍樓的分布較廣，所以校園用網(wǎng)范圍非常大，用戶數(shù)量多，需要的網(wǎng)絡(luò)流量較大.根據(jù)校園的環(huán)境特點，決定了校園網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大和網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍廣.校園師生的宿舍分布廣，教學樓、圖書館和食堂等區(qū)域都對網(wǎng)絡(luò)使用有較大需求，也就是說在學校的每一個角落都要覆蓋到網(wǎng)絡(luò)，只有這樣才能滿足全校師生對網(wǎng)絡(luò)的需求.此外，隨著計算機、智能手機等的普及，學校使用無線校園網(wǎng)的人數(shù)非常多，并且隨時隨地都有用網(wǎng)需求，并且不同的用戶對于網(wǎng)絡(luò)的需求是不一樣的，很多人需要觀看視頻、閱覽大量的資料以及進行在線學習等，所以需要產(chǎn)生較多的上網(wǎng)流量.將無線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到校園無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中，應(yīng)該根據(jù)學校的用網(wǎng)特點來進行具體設(shè)定，對于室內(nèi)環(huán)境的特點，可以采用無線Mesh路由器按照大面積覆蓋式的安裝接入點，對于學生密度大，網(wǎng)絡(luò)需求大的環(huán)境可以選擇AP中的室外方式［4］.

4.1無線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在戶外公共區(qū)域的應(yīng)用

在高校校園內(nèi)，有很多戶外公共區(qū)域，在戶外公共區(qū)域布線是不現(xiàn)實的，所以可以選擇無線Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu).在高校中，很多室內(nèi)的區(qū)域都建立了有線網(wǎng)絡(luò)，并且是相對獨立的，例如圖書館的網(wǎng)絡(luò)、教學樓網(wǎng)絡(luò)等都是相對獨立的，他們針對的用戶群也是不一樣的，所以很容易形成孤島，所以可以采取網(wǎng)絡(luò)接入中繼方法將這些獨立的區(qū)域連接起來.雖然校園無線Mesh網(wǎng)絡(luò)得到了廣泛的應(yīng)用，但是仍然有一些是使用有線網(wǎng)絡(luò)的，對于校園網(wǎng)絡(luò)中不完善的地方就可以在無線網(wǎng)絡(luò)較完善的地方進行數(shù)據(jù)的收發(fā)，以網(wǎng)絡(luò)完善的地方為中心作為數(shù)據(jù)共享的出口和進口，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的共享［5］.在這個過程中，只需要安裝一個無線設(shè)備就可以在中心區(qū)域的接入點連接到校園網(wǎng)，為戶外公共區(qū)域的各種活動提供了網(wǎng)絡(luò)便捷.

4.2無線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在室內(nèi)的應(yīng)用

校園中有很多室內(nèi)的公共區(qū)域，比例教室、圖書館和實驗樓等，在這些區(qū)域中對網(wǎng)絡(luò)的需求量也比較大，在這些區(qū)域中，一般覆蓋了有線網(wǎng)絡(luò)，但是由于網(wǎng)絡(luò)的接口比較少，插接過程也比較多，所以在網(wǎng)絡(luò)使用過程中并不方便，而通過接入無線網(wǎng)絡(luò)，就可以進一步完善有線網(wǎng)絡(luò)，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的擴展.在圖書館中，學生數(shù)量比較多，尤其是在期末復習時候，所以在有線網(wǎng)絡(luò)中，可以安裝多個無線AP，將無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)連接起來，所有的通信數(shù)據(jù)就可以通過AP進行轉(zhuǎn)接，讓無線網(wǎng)絡(luò)分布在圖書館的每一個角落.在這個過程中，將所有的無線站點連接起來，最終實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的共享.在接入無線AP之后，原來PC之間的有效距離就大大增加，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的范圍變得更廣［6］.在整個學校范圍內(nèi)也可以通過這種方式實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的共享，在建立大規(guī)模的無線網(wǎng)絡(luò)時，可以增加接入點的個數(shù)，增加了無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍.

Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有容量大、效率高、建設(shè)方便、后期維護成本低等優(yōu)點，因此在高校無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用，可以滿足高校校園對網(wǎng)絡(luò)的實際需求，提高全體師生使用網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量，使人們學習、生活和工作更加便捷.

〔1〕海艷.無線局域網(wǎng)在校園網(wǎng)中的應(yīng)用及其安全防范［J］.消費電子，2014，21（4）：56-57.

〔2〕楊運濤.無線局域網(wǎng)技術(shù)在校園網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用［J］.計算機安全，2014，31（9）.52-53.

〔3〕劉國輝.基于無線Mesh接入服務(wù)技術(shù)的校園網(wǎng)設(shè)計與實現(xiàn)［J］.長沙大學學報，2014，28（2）:43-45.

〔4〕陳金超，謝東亮.無線網(wǎng)絡(luò)TCP擁塞控制算法研究綜述［J］.軟件，2015，36（1）:82-87.

〔5〕張軍國，周峰.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)規(guī)格化優(yōu)化部署及仿真研究［J］.新型工業(yè)化，2013，1（9）:91-97.

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