周俊峰

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

關(guān)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(shè)WLAN的需求主要來(lái)自網(wǎng)絡(luò)教育的需求、端口數(shù)量限制、分校區(qū)質(zhì)檢的網(wǎng)絡(luò)連接、移動(dòng)教育等方面，特別是網(wǎng)絡(luò)教育的需求快速增長(zhǎng)，更加促進(jìn)了無(wú)線校園網(wǎng)的普及，信息化校園也已成為各高職院?；A(chǔ)建設(shè)的重要標(biāo)志之一。怎樣才能使基于IEEE802.11協(xié)議方便地、經(jīng)濟(jì)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(shè)置的有線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上拓展WLAN的應(yīng)用空間成為當(dāng)前迫切需要解決的問(wèn)題。

1WLAN技術(shù)和IEEE802.11協(xié)議

WLAN是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，它是有線局域網(wǎng)的一種延伸，使用起來(lái)與前者一樣。WLAN技術(shù)有IEEE802.11系列、藍(lán)牙(Bluetooth)、HiperLAN、HomeRF技術(shù)等。其中，目前得到廣泛應(yīng)用的技術(shù)是IEEE802.11系列，在某些環(huán)境下還可以替換傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)。與之相比，WLAN有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：

⑴安裝便捷：WLAN的安裝工作簡(jiǎn)單，它無(wú)需施工許可證，不需要布線或開(kāi)挖構(gòu)槽，他的安裝時(shí)間只是安裝有線網(wǎng)絡(luò)時(shí)間的零頭。

⑵覆蓋范圍廣：在有線網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安放位置受網(wǎng)絡(luò)信息點(diǎn)位置的限制。而WLAN的通信范圍不受環(huán)境條件的限制，網(wǎng)絡(luò)的傳輸范圍大大拓寬，最大傳輸范圍可達(dá)到幾十里。

⑶經(jīng)濟(jì)節(jié)約：由于有線網(wǎng)絡(luò)缺少靈活性，這就要求網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃者盡可能的考慮未來(lái)發(fā)展的需要，所以往往導(dǎo)致預(yù)設(shè)大量利用率低的信息點(diǎn)。而一旦網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展超出了設(shè)計(jì)規(guī)劃，又要花費(fèi)較多費(fèi)用進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)改造。WLAN不受布線接點(diǎn)位置的限制，具有傳統(tǒng)局域網(wǎng)無(wú)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(kuò)展：WLAN有多種配置方式，能夠根據(jù)需要靈活選擇。這樣，WLAN就能勝任從只有幾個(gè)用戶的小型網(wǎng)絡(luò)到上千用戶的大型網(wǎng)絡(luò)，并且能夠提供“漫游”（Roaming）等有線網(wǎng)絡(luò)無(wú)法提供的特性。

⑸傳輸速率高：WLAN的數(shù)據(jù)傳輸速率現(xiàn)在已經(jīng)能夠達(dá)到54Mbit/s，傳輸距離可遠(yuǎn)至20km以上，應(yīng)用最新的IEEE802.11n技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸速率甚至可達(dá)到300Mbit/s。IEEE802.11b(通常稱Wi-Fi，WirelessFidelity)，是目前最普及的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)之一，有無(wú)線以太網(wǎng)兼容性聯(lián)盟WECA的支持，并在WLAN領(lǐng)域占據(jù)優(yōu)勢(shì)。802.11b使用開(kāi)放的2.4GHz頻段，采用直接序列擴(kuò)頻(DSSS)技術(shù)，最大數(shù)據(jù)傳輸速率為11Mbps。具有3個(gè)不重疊信道，支持范圍在室外300米，在辦公室環(huán)境中最長(zhǎng)為100米。

IEEE802.11a是一種新技術(shù)的代表，與802.11b互不兼容。它工作在5GHz頻帶，采用正交頻分復(fù)用(OFDM)的獨(dú)特?cái)U(kuò)頻技術(shù),最大傳輸速率為54Mbps。其優(yōu)點(diǎn)是:高帶寬、5GHz頻段存在干擾少，8個(gè)不重迭信道，具有更高的部署靈活性。缺點(diǎn)為：傳輸距離較短，覆蓋范圍?。怀杀酒?。通常用作WLAN的中繼鏈路而非用于覆蓋。

IEEE802.11g是一種混合標(biāo)準(zhǔn)，能向下兼容傳統(tǒng)的802.11b標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.11g54Mbps的高數(shù)據(jù)吞吐量是802.11b的5倍，使高帶寬數(shù)據(jù)應(yīng)用成為可能，如：同時(shí)傳送多個(gè)DVD質(zhì)量的視頻流。IEEE802.11g覆蓋方法類似于802.11b設(shè)備，具有3個(gè)不重疊信道。802.11g將逐漸成為WLAN的主流產(chǎn)品。

2WLAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1.IEEE802.11協(xié)議能提供的服務(wù)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(wǎng)接入、電話網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線中繼和幀中繼。IEEE802.11協(xié)議工作原理是基于Client/Server的訪問(wèn)控制和認(rèn)證協(xié)議，尤其在寬帶城域網(wǎng)的建設(shè)中可以發(fā)揮重大的作用。它可以限制未經(jīng)授權(quán)的用戶/設(shè)備通過(guò)接入端口訪問(wèn)LAN/MAN。在獲得交換機(jī)或LAN提供的各種業(yè)務(wù)之前，802.1x對(duì)連接到交換機(jī)端口上的用戶/設(shè)備進(jìn)行認(rèn)證。在認(rèn)證通過(guò)之前，802.1x只允許EAPoL(基于局域網(wǎng)的擴(kuò)展認(rèn)證協(xié)議)數(shù)據(jù)通過(guò)設(shè)備連接的交換機(jī)端口，認(rèn)證通過(guò)以后，正常的數(shù)據(jù)可以順利地通過(guò)以太網(wǎng)端口。基于端口的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)技術(shù)的基本思想是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以控制面向最終用戶的以太網(wǎng)端口，使得只有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)允許并授權(quán)的用戶可以訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的各種業(yè)務(wù)。IEEE802.11網(wǎng)絡(luò)通常是由所謂基本服務(wù)集(BSS，Basic Service Set)所構(gòu)成，一個(gè)BSS所覆蓋的區(qū)域被稱為基本服務(wù)區(qū)域(BSA，Basic Service Area)。從概念上講，在一個(gè)BSA內(nèi)的所有站點(diǎn)都是可以同本區(qū)域內(nèi)的其他站點(diǎn)互通的，由這樣的獨(dú)立的BSA可以構(gòu)成自組織型的Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。獨(dú)立的BSS是IEEE802.11無(wú)線網(wǎng)絡(luò)最基本的形態(tài)，不同的獨(dú)立的BSS之間可以互相覆蓋，一個(gè)站點(diǎn)屬于哪個(gè)BSS是由站點(diǎn)自身狀況動(dòng)態(tài)決定。最小的IEEE802.11WLAN至少包括兩個(gè)站點(diǎn)，如果我們?cè)诿總€(gè)獨(dú)立的BSS中設(shè)立接入控制點(diǎn)(AP，Access Point)，通過(guò)這樣一些類似于基站的AP設(shè)備，以及這些AP之間的媒體連接，可以把這些獨(dú)立的BSS連接成為一個(gè)結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡(luò)，這就是第二種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（如圖1）。

對(duì)于高職院校師生來(lái)說(shuō)，由于需要布設(shè)多個(gè)AP來(lái)覆蓋整個(gè)辦公、教學(xué)、實(shí)訓(xùn)基地等區(qū)域，為使各AP都能正常、高效的工作。而當(dāng)前WLAN網(wǎng)絡(luò)各個(gè)AP實(shí)際是處于相互獨(dú)立的工作狀態(tài)，無(wú)法作到信息的共享，因此，當(dāng)前的產(chǎn)品不適合用于大規(guī)模企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，IEEE802.11工作組對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改進(jìn)，以滿足用戶RF管理的需求，我們給出一種新的WLAN的框架結(jié)構(gòu)，將有助于以上問(wèn)題的解決。它的核心組件是“分離MAC”架構(gòu)，即將對(duì)IEEE802.11數(shù)據(jù)和管理協(xié)議的處理，以及接入點(diǎn)功能分別部署于一個(gè)輕型接入點(diǎn)和一個(gè)集中WLAN控制器（如圖2所示）。

3具體實(shí)施措施

3.1 設(shè)計(jì)原則

可靠性；先進(jìn)性；實(shí)用性；可兼容及可擴(kuò)展性。

3.2 WLAN的設(shè)備運(yùn)用

WLAN運(yùn)用的主要設(shè)備有：無(wú)線網(wǎng)卡、無(wú)線接入點(diǎn)、接入控制器、無(wú)限網(wǎng)關(guān)、無(wú)線網(wǎng)橋、認(rèn)證服務(wù)器。此外還包括天線、POE供電設(shè)備、適配器等。

⑴無(wú)線網(wǎng)卡(Wireless LAN Card)：安裝在用戶的筆記本電腦或PDA等設(shè)備上,提供可移動(dòng)的無(wú)線連接。功能類似于有線LAN中的網(wǎng)卡。

⑵無(wú)線接入點(diǎn)AP(Access Point)：每個(gè)AP可以支持多個(gè)無(wú)線網(wǎng)卡,并在室內(nèi)或室外環(huán)境提供蜂窩式無(wú)線覆蓋。作為無(wú)線網(wǎng)卡的集線器(或中心點(diǎn))與有線以太網(wǎng)連接。在大型的配置中，多個(gè)AP可以提供蜂窩式漫游的功能，使用戶在自由移動(dòng)的同時(shí)，能夠無(wú)縫隙、無(wú)中斷的接入到網(wǎng)絡(luò)中。

⑶WLAN接入控制器AC(Access Control)：無(wú)線局域網(wǎng)接入控制器(AC)是WLAN和IP骨干網(wǎng)和外部網(wǎng)絡(luò)之間的接口網(wǎng)關(guān)。在非802.1x的WLAN中，AC負(fù)責(zé)發(fā)起認(rèn)證請(qǐng)求，監(jiān)視用戶實(shí)時(shí)使用情況并采集計(jì)費(fèi)信息送入AS中進(jìn)行計(jì)費(fèi)。

⑷無(wú)線網(wǎng)關(guān)(Wireless Gateway)：無(wú)線網(wǎng)關(guān)也叫無(wú)線協(xié)議轉(zhuǎn)換器，在傳輸層實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，是最復(fù)雜的網(wǎng)間互聯(lián)設(shè)備，僅用于兩個(gè)高層協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。無(wú)線網(wǎng)關(guān)通過(guò)不同設(shè)置可完成無(wú)線網(wǎng)橋和無(wú)線路由器的功能，也可以直接連接外部網(wǎng)絡(luò)，如WAN，同時(shí)實(shí)現(xiàn)AP功能。

⑸無(wú)線網(wǎng)橋(Wireless Bridge)：無(wú)線網(wǎng)橋產(chǎn)品在以太網(wǎng)之間提供高速、遠(yuǎn)距離(30Km以內(nèi))的視距連接。一般用于連接兩個(gè)或多個(gè)LAN(每個(gè)LAN位于不同建筑物內(nèi))，適合高吞吐量的應(yīng)用,以及有線難以鋪設(shè)的場(chǎng)所。

⑹認(rèn)證服務(wù)器(AS)：提供與WLAN無(wú)線接入?yún)^(qū)域之間的IP認(rèn)證和計(jì)費(fèi)信息接口。AS、AC、AP之間使用標(biāo)準(zhǔn)的RA-DIUS協(xié)議傳送認(rèn)證、鑒權(quán)和計(jì)費(fèi)信息。AS能支持多個(gè)AC和AP，即能夠同時(shí)滿足大范圍的WLAN接入需求。

3.3 實(shí)施方案

⑴室內(nèi)建設(shè)方案。室內(nèi)區(qū)域指原先沒(méi)有安裝有線網(wǎng)絡(luò)的教室、會(huì)議室、臨時(shí)移動(dòng)辦公室等房間。在室內(nèi)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(gè)AP形成的各自的無(wú)線信號(hào)覆蓋區(qū)域進(jìn)行交叉覆蓋，各覆蓋區(qū)域之間無(wú)縫連接。所有AP通過(guò)雙絞線與有線骨干網(wǎng)絡(luò)相連，形成以有線網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，無(wú)線覆蓋為延伸的大面積服務(wù)區(qū)域。所有無(wú)線終端通過(guò)就近的AP接人網(wǎng)絡(luò)，訪問(wèn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源。覆蓋區(qū)的間隙會(huì)導(dǎo)致在這些區(qū)域內(nèi)無(wú)法連通。安裝人員可以通過(guò)地點(diǎn)調(diào)查來(lái)確定AP的位置和數(shù)量。地點(diǎn)調(diào)查可以權(quán)衡實(shí)際環(huán)境(如教室的面積等)和用戶需求考慮到教學(xué)環(huán)境對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)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(gè)AP通過(guò)線纜連接在有線網(wǎng)絡(luò)上，使無(wú)線終端能夠訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)部分。通常情況下，一個(gè)AP最多可以支持多達(dá)80臺(tái)計(jì)算機(jī)的接人，當(dāng)然，數(shù)量為20-30臺(tái)時(shí)工作站的工作狀態(tài)最佳，AP的典型室內(nèi)覆蓋范圍是30-100m。根據(jù)教室和會(huì)議廳的大小，可配置1個(gè)或多個(gè)無(wú)線接人點(diǎn)。例如，可在教室中放置4臺(tái)AP，使這個(gè)教室最多可容納80-120個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)用戶。

⑵室外建設(shè)方案。室外指校園操場(chǎng)及其他公共場(chǎng)所等。

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

2)室外考慮因素：與室內(nèi)建設(shè)方案不同的是，在校園區(qū)室外配置無(wú)線接人點(diǎn)要復(fù)雜一些，因?yàn)樗迅髯赃B成一個(gè)局域網(wǎng)而又有一定距離的各棟樓房連接起來(lái)。此時(shí)，可以在網(wǎng)絡(luò)的每一端接人AP，并在距離遠(yuǎn)或信號(hào)弱地方，同時(shí)外接高增益天線，這樣就可以實(shí)現(xiàn)幾公里以內(nèi)的兩個(gè)網(wǎng)段之間的互連了。具體操作時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況(如各樓之間的實(shí)際距離以及障礙物等)來(lái)考慮選擇設(shè)備(如設(shè)備型號(hào)、是否要加用全向天線，以及增減設(shè)備數(shù)量等)。當(dāng)然，在樓房上架設(shè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備還需要加裝避雷器、防潮箱等設(shè)備，以防止無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的損壞。

4結(jié)語(yǔ)

在高職院校，學(xué)生密集的WLAN服務(wù)區(qū)域內(nèi)有許多相鄰的BSS，可能就會(huì)導(dǎo)致它們之間的RF干擾，我們可以通過(guò)控制AP的發(fā)射功率來(lái)減小RF干擾，而減小的干擾將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)總的吞吐量的增加，也就是說(shuō)可以有效的提高資源共享的利用率。高職院校中無(wú)線信道的傳輸環(huán)境是隨時(shí)發(fā)生變化的，因此，最初的功率配置無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)區(qū)域的覆蓋，導(dǎo)致覆蓋漏洞。同樣，如果網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)AP發(fā)生故障而無(wú)法工作，也會(huì)造成覆蓋漏洞，處于覆蓋漏洞內(nèi)的STA將無(wú)法得到服務(wù)。為了解決這些問(wèn)題，必須對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的AP進(jìn)行動(dòng)態(tài)的功率控制，通過(guò)發(fā)射功率的調(diào)整完成對(duì)漏洞的覆蓋。也可以考慮在以后的AP中采用MIMO技術(shù)，因?yàn)镸IMO技術(shù)可以調(diào)整AP天線的方向圖，利用方向圖的改變完成對(duì)漏洞的覆蓋，而AP功率的調(diào)整將不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中其他AP造成干擾。這種功率控制方法僅僅是對(duì)網(wǎng)絡(luò)中部分AP的功率及方向圖的調(diào)整，不需要對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整，對(duì)于AP較多的大規(guī)模WLAN網(wǎng)絡(luò)是很有意義（比如在報(bào)告廳、比賽場(chǎng)館等）。

WLAN為高職院校的校園網(wǎng)建設(shè)提出了新的思路。WLAN技術(shù)的發(fā)展將能夠與現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行平滑無(wú)縫的連接，并能與現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和終端設(shè)備互聯(lián)，與有線網(wǎng)絡(luò)資源具有良好的兼容性和整合性，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的不足，為局域網(wǎng)開(kāi)辟了一個(gè)嶄新的技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域。

[參考文獻(xiàn)]

[1]段水福,等,編著.無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).浙江大學(xué)出版社，2007.

[2]汪濤,主編.無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)導(dǎo)論（第二版）.清華大學(xué)出版社，2012.