楊懷德

摘要：“無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)”課程是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)的必修課程之一。文章分析了國(guó)內(nèi)“無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)”實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)現(xiàn)狀，針對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本高、設(shè)備管理困難、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所不靈活等弊端，利用網(wǎng)絡(luò)行業(yè)最新的科技成果，提出了基于ENSP軟件的實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)方案，并取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；ENSP軟件

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，特別是Internet的迅猛發(fā)展，人們的需求不斷提高，網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)希望許多用戶(hù)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的需求不再局限于某個(gè)固定的地點(diǎn)、某個(gè)固定的時(shí)間，而是希望構(gòu)建無(wú)處不在的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。在此背景下，無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)便成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的一顆耀眼的新星。為適應(yīng)社會(huì)對(duì)于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高技能型人才的需求，國(guó)內(nèi)各院校也紛紛開(kāi)設(shè)了“無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)”課程。在大學(xué)的課程體系結(jié)構(gòu)中，“無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)”課程是網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)核心課程，具有很重要的教學(xué)地位。從“無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容來(lái)看，這門(mén)課程的知識(shí)點(diǎn)較多，相對(duì)比較抽象，難以理解，因此，必須更多地依靠通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方式來(lái)幫助學(xué)生理解無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)的相關(guān)知識(shí)。因此，“無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)”課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)在很大程度上決定了這門(mén)課程教學(xué)效果的好壞，對(duì)后續(xù)的相關(guān)專(zhuān)業(yè)課也有著深遠(yuǎn)的影響。

1 “無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題

目前，“無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)”課程的教學(xué)都分為理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)2個(gè)部分。理論教學(xué)部分的教學(xué)內(nèi)容，很多院校都進(jìn)行了深入的探索，已經(jīng)有較成熟和系統(tǒng)的教學(xué)方法和手段。而實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分，相對(duì)理論教學(xué)顯得很薄弱‘2]。通過(guò)對(duì)廣東省已經(jīng)開(kāi)設(shè)“無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)”課程的院校的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，“無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)”課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)教學(xué)中存在以下幾個(gè)問(wèn)題。

（l）由于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備價(jià)格昂貴，經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后的地區(qū)的院校常常難以開(kāi)展行之有效的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，相關(guān)的教學(xué)僅僅是理論上的有效傳遞。

（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)備的管理工作效率低下，由于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)本身的移動(dòng)性的特點(diǎn)，無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備不能像有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備那樣被固定到某個(gè)位置，在實(shí)驗(yàn)課中經(jīng)常會(huì)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的需要由學(xué)生管理和使用，由于學(xué)生客觀(guān)或主觀(guān)的因素，在實(shí)驗(yàn)完成后常出現(xiàn)設(shè)備損壞和丟失的現(xiàn)象；而且試驗(yàn)設(shè)備的配發(fā)和回收也容易造成正常教學(xué)時(shí)間縮水。

（3）實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所固定，學(xué)生實(shí)驗(yàn)受限。因?yàn)閷W(xué)生個(gè)體存在差異性，部分學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不能完成老師布置的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，因此，學(xué)習(xí)積極性強(qiáng)的學(xué)生很希望能在課余其他時(shí)間來(lái)繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。但是，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)場(chǎng)所固定的原因，這些學(xué)生最終不得不選擇了放棄，導(dǎo)致跟不上老師的教學(xué)進(jìn)度，漸漸失去了學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

（4）仿真的實(shí)驗(yàn)資源少。目前應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)組建仿真實(shí)驗(yàn)軟件是思科公司推出的Packet tracer，但是Packettracer對(duì)于無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)支持性比較差，只能完成數(shù)量有限的幾個(gè)簡(jiǎn)單的無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)。

針對(duì)“無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)”課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)存在的問(wèn)題，本文將研究基于虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)應(yīng)用到“無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)各院校都在積極探索實(shí)踐教學(xué)改革，特別是隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，許多院校已經(jīng)將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)，對(duì)提高學(xué)生的職業(yè)技能、創(chuàng)新能力和就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力貢獻(xiàn)了巨大的價(jià)值[3-4]。本文針對(duì)“無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)”課程，采用華為公司于2013年推出的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件ENSP。

2 ENSP實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹

2.1 ENSP介紹

ENSP是一款由華為提供的免費(fèi)的、可擴(kuò)展的、圖形化操作的網(wǎng)絡(luò)仿真工具平臺(tái)，主要對(duì)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)路由器、交換機(jī)進(jìn)行軟件仿真，完美呈現(xiàn)真實(shí)設(shè)備實(shí)景，支持大型網(wǎng)絡(luò)模擬，讓廣大用戶(hù)有機(jī)會(huì)在沒(méi)有真實(shí)設(shè)備的情況下能夠模擬演練，學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，軟件自帶了豐富的使用教程，軟件運(yùn)行界面如圖l所示。相對(duì)于思科公司的Packet tracer， ENSP對(duì)于無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)的支持力度顯得更強(qiáng)大，配套的實(shí)驗(yàn)例子也更貼近于現(xiàn)實(shí)的無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)環(huán)境，比如在Packet tracer環(huán)境中，射頻資源管理、漫游管理和無(wú)線(xiàn)定位這3個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)是不能進(jìn)行的。而且Packet tracer的試驗(yàn)設(shè)備組件里面并沒(méi)有無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)所需要的專(zhuān)業(yè)的AC設(shè)備，而是通過(guò)添加無(wú)線(xiàn)模塊來(lái)模擬AC設(shè)備。在2014年華為發(fā)布的ENSP vl.2 .00.320版本中，支持的無(wú)線(xiàn)設(shè)備有AC6005、AC6605和AP6010，這3款設(shè)備足以滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)的要求。

2.2 ENSP特點(diǎn)

2.2.1高度仿真，幫助老師采用教練結(jié)合的教學(xué)方式

可模擬華為AR路由器、x7系列交換機(jī)的大部分特性；可模擬無(wú)線(xiàn)AC和AP、PC終端、Hub、云、幀中繼交換機(jī)等。因此，所有的實(shí)驗(yàn)都可以在電腦上完成，老師可以采用講練結(jié)合等教學(xué)方式，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的完美結(jié)合；學(xué)生在學(xué)過(guò)程中的任何問(wèn)題都可以及時(shí)向老師反映，不會(huì)因?yàn)閱?wèn)題得不到及時(shí)的幫助而降低學(xué)習(xí)興趣。

2.2.2圖形化操作，幫助學(xué)生理解知識(shí)點(diǎn)

支持拓?fù)鋭?chuàng)建、修改、刪除、保存等操作。模擬接口抓包，直觀(guān)展示協(xié)議交互過(guò)程；支持設(shè)備拖拽、接口連線(xiàn)操作；通過(guò)不同顏色，直觀(guān)反映設(shè)備與接口的運(yùn)行狀態(tài)。形象化的特點(diǎn)，使學(xué)生能直觀(guān)地感受到知識(shí)應(yīng)用的效果。比如，對(duì)AP配置成功之后，軟件能在A(yíng)P信號(hào)覆蓋的區(qū)域以某個(gè)明顯的顏色顯示出來(lái)，學(xué)生對(duì)于之前配置AP的操作能有更深入的理解。

2.2.3支持分布式大規(guī)模部署，解決設(shè)備管理困難問(wèn)題

支持單機(jī)版本和多機(jī)版本，支撐無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)培訓(xùn)場(chǎng)景，多機(jī)組網(wǎng)場(chǎng)景最大可模擬200臺(tái)設(shè)備組網(wǎng)規(guī)模。因此可以無(wú)需真實(shí)硬件設(shè)備，即可以完成各種特定規(guī)模的無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)。特別是針對(duì)AP漫游實(shí)驗(yàn)，如果采用真實(shí)設(shè)備來(lái)操作，實(shí)現(xiàn)起來(lái)會(huì)很困難：學(xué)生需要攜帶著AP去離教室?guī)资走h(yuǎn)之外的地方進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致設(shè)備很難管理。因此，引入ENSP之后大大改善了設(shè)備管理的問(wèn)題。

2.3 ENSP平臺(tái)的無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建

運(yùn)行環(huán)境支持單機(jī)版和多機(jī)版，對(duì)于“無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)”課程教學(xué)來(lái)說(shuō)單機(jī)版就可以夠用，運(yùn)行所需配置如表1所示。

完整的實(shí)驗(yàn)環(huán)境需要安裝Oracle VM VirtuaIBox.Wireshark，ENSP 3款軟件，在最新版的ENSP發(fā)行版本中，一般都集成了另外兩款軟件。因此，安裝軟件的時(shí)候，按照默認(rèn)的方式來(lái)安裝即可完成。需要注意的是，在安裝完成之后，可能會(huì)因?yàn)橄到y(tǒng)兼容性、VirtuaIBox的設(shè)置等問(wèn)題，導(dǎo)致軟件運(yùn)行異常。一般可以通過(guò)檢查VirtuaIBox網(wǎng)絡(luò)的DHCP是否關(guān)閉、計(jì)算機(jī)防火墻是否開(kāi)啟等方法來(lái)排除故障。

3 基于ENSP的“無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)”實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)

“無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容分為無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)概述、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)工作原理、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)典型組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)射頻資源管理、漫游管理、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全7個(gè)方面。因此“無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)”課程的實(shí)驗(yàn)也應(yīng)該圍繞著這7個(gè)部分展開(kāi)‘5-8]。ENSP軟件自帶了一個(gè)無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)的綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，可以將這個(gè)綜合的無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)按照功能分解成若干個(gè)小的實(shí)驗(yàn)。以總課時(shí)為24學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課程為例，實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)如表2所示。在實(shí)驗(yàn)安排中，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程的核心和關(guān)鍵，例如無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，雖然是學(xué)生熟悉網(wǎng)絡(luò)命令的實(shí)驗(yàn)，但是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的教學(xué)我們發(fā)現(xiàn)，雖然學(xué)生都知道這些命令，但是在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障的時(shí)候，學(xué)生無(wú)法靈活有效地使用這些網(wǎng)絡(luò)命令，同時(shí)無(wú)法根據(jù)命令的反饋結(jié)果對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障進(jìn)行分析。因此，在設(shè)置實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，我們不僅要求學(xué)生會(huì)使用命令，同時(shí)我們會(huì)設(shè)置不同的場(chǎng)景幫助學(xué)生進(jìn)行分析，深刻理解命令的功能。在直連式的三層組網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)中，我們會(huì)要求學(xué)生在設(shè)置默認(rèn)網(wǎng)關(guān)和不設(shè)置默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的情況下，分別測(cè)試局域網(wǎng)的IP地址和外網(wǎng)IP地址，以及有效的IP地址和無(wú)效IP地址的情況下所得到的不同的反饋結(jié)果，這樣才能和具體的實(shí)際情況有效地結(jié)合起來(lái)，讓學(xué)生不僅感覺(jué)實(shí)用，同時(shí)也能夠解決實(shí)際問(wèn)題。

4 “無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)”實(shí)驗(yàn)在ENSP上的實(shí)踐

采用ENSP軟件v1.2.00.320版本提供的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備、無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)和AC等無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)小型無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的互聯(lián)通信。實(shí)驗(yàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生理解AP上線(xiàn)的過(guò)程和STA接入的過(guò)程以及CAPWAP協(xié)議原理，特別是CAPWAP協(xié)議工作機(jī)制。無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)控制與供應(yīng)協(xié)議（Control And Provisioning ofWireless Access Points，英文簡(jiǎn)寫(xiě)為CAPWAP），定義了AP與AC之間如何通信；為實(shí)現(xiàn)AP和AC之間的互通性提供一個(gè)通用封裝和傳輸機(jī)制。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)和通用的協(xié)議使AC可以無(wú)障礙地控制一系列AP，且CAPWAP對(duì)二層協(xié)議來(lái)說(shuō)是完全透明的。

實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（l）配置AP、AC和上層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)二層互通。

（2）在A(yíng)C上配置基于接口的DHCP服務(wù)器為STA和AP分配IP地址。

（3）配置AC的系統(tǒng)參數(shù)，包括國(guó)家碼，AC，ID，運(yùn)營(yíng)商標(biāo)識(shí)和AC與AP之間通信的源接口。

（4）配置AP上線(xiàn)的認(rèn)證方式，并把AP加入AP域中，實(shí)現(xiàn)AP正常工作。

（5）配置VAP，下發(fā)WLAN業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)STA訪(fǎng)問(wèn)WLAN網(wǎng)絡(luò)功能。

配置AP對(duì)應(yīng)的WMM模板、射頻模板，使用WMM模板和射頻模板的默認(rèn)配置，并在射頻模板下綁定WMM模板，實(shí)現(xiàn)STA與AP之間的無(wú)線(xiàn)通信參數(shù)配置。

（6）配置WLAN-ESS接口，實(shí)現(xiàn)報(bào)文到達(dá)AC后能夠送至WLAN業(yè)務(wù)處理模塊處理。

（7）配置AP對(duì)應(yīng)的安全模板、流量模板，使用安全模板和流量模板的缺省配置，配置服務(wù)集并在服務(wù)集下綁定WLAN-ESS接口、安全模板、流量模板，實(shí)現(xiàn)STA接入網(wǎng)絡(luò)安全策略及QoS控制。

（8）配置VAP并下發(fā)，實(shí)現(xiàn)STA能夠通過(guò)WLAN網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)Internet。

5結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析高職院?！盁o(wú)線(xiàn)組網(wǎng)技術(shù)”課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中存在的問(wèn)題，針對(duì)性地提出了基于ENSP軟件的實(shí)驗(yàn)方案，建立了無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，開(kāi)展了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡、無(wú)線(xiàn)AP和無(wú)線(xiàn)AC構(gòu)成無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，分析了仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程，一方面解決了因缺乏實(shí)驗(yàn)設(shè)備無(wú)法開(kāi)展無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的問(wèn)題；另一方面通過(guò)各種類(lèi)型的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)備組建和配置無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程，加深了學(xué)生對(duì)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)理論知識(shí)的掌握和理解，培養(yǎng)和提高了學(xué)生組建、使用和管理無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的技能，也解決了實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理困難的問(wèn)題。

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