校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建解析

葉志軍

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展,人們對(duì)Internet訪問(wèn)的持續(xù)性、移動(dòng)性和適應(yīng)性等方面取得了很大的進(jìn)展,加上無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益成熟和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品價(jià)格的不斷走低,以及筆記本電腦的不斷普及,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)已成為一種較為普及的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)方式,并且在一些領(lǐng)域已經(jīng)占據(jù)了主流的地位。

對(duì)學(xué)校而言,要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的教學(xué)與辦公,師生們希望不僅僅是在計(jì)算機(jī)室才能將他們的計(jì)算機(jī)連上網(wǎng)絡(luò),而是在校園的草坪上、宿舍區(qū)、學(xué)術(shù)報(bào)告廳里、圖書館等的任何一個(gè)角落都能將他們的電腦隨時(shí)隨地、隨心所欲的聯(lián)入校園網(wǎng)或Internet、不愿再受有線的束縛。因此,學(xué)校必須對(duì)現(xiàn)有的環(huán)境進(jìn)行全面改造,這要花費(fèi)許多經(jīng)費(fèi),加上學(xué)校內(nèi)建筑設(shè)施復(fù)雜多樣,如教學(xué)樓、體育館,圖書館,宿舍和一些古典建筑等場(chǎng)所都是不易于或者不能進(jìn)行綜合布線的,而且傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)依靠網(wǎng)線的物理連接,升級(jí)、維護(hù)、調(diào)試和改造相對(duì)困難。因此,教育信息化建設(shè)呼喚新的無(wú)線接入方式。

一、校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

無(wú)線局域網(wǎng)(Wireless Local Area Network,簡(jiǎn)稱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。即在不采用傳統(tǒng)電纜線的同時(shí),提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的所有功能,網(wǎng)絡(luò)所需的基礎(chǔ)設(shè)施不需要再埋在地下或隱藏在墻里,網(wǎng)絡(luò)卻能夠隨著實(shí)際需要移動(dòng)或變化。與有線網(wǎng)絡(luò)一樣,無(wú)線局域網(wǎng)同樣也需要傳送介質(zhì)。只是無(wú)線局域網(wǎng)采用的傳輸媒體不是雙絞線或者光纖,而是紅外線或者無(wú)線電波,且以后者使用居多。

無(wú)線AP(ACCESS?POINT)即無(wú)線接入點(diǎn),相當(dāng)于一個(gè)無(wú)線集線器,接在有線交換機(jī)或路由器上,為跟它連接的無(wú)線網(wǎng)卡從路由器那里分得IP。它主要是提供無(wú)線工作站對(duì)有線局域網(wǎng)的訪問(wèn)和從有線局域網(wǎng)對(duì)無(wú)線工作站的訪問(wèn),在訪問(wèn)接入點(diǎn)覆蓋范圍內(nèi)的無(wú)線工作站可以通過(guò)它進(jìn)行相互通信;無(wú)線路由器:無(wú)線路由器就是AP、路由功能和集線器的集合體,支持有線無(wú)線組成同一子網(wǎng),直接連接上層交換機(jī)或ADSL等,因?yàn)榇蠖鄶?shù)無(wú)線路由器都支持PPOE撥號(hào)功能;無(wú)線網(wǎng)橋又叫橋接器,它是一種在鏈路層實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)互聯(lián)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。網(wǎng)橋有在不同網(wǎng)段之間再生信號(hào)的功能,它可以有效地連接兩個(gè)LAN(局域網(wǎng)),使本地通信限制在本網(wǎng)段內(nèi),并轉(zhuǎn)發(fā)相應(yīng)的信號(hào)至另一網(wǎng)段。網(wǎng)橋通常用于連接數(shù)量不多的、同一類型的網(wǎng)段。

無(wú)線局域網(wǎng)采用的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.11。該標(biāo)準(zhǔn)定義了物理層和媒體訪問(wèn)控制(MAC)規(guī)范,允許無(wú)線局域網(wǎng)及無(wú)線設(shè)備制造商建立互操作網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。后來(lái)又相繼公布了802.11a和802.11b,IEEE?802.11b?使用開(kāi)放的2.4 GHz?直接序列擴(kuò)頻,?最大數(shù)據(jù)傳輸速率為108 Mbps,也可根據(jù)信號(hào)強(qiáng)弱把傳輸率調(diào)整為54 Mbps、11 Mbps、5.5 Mbps、2 Mbps和1 Mbps帶寬。直線傳播傳輸范圍為室外最大300 m,室內(nèi)有障礙的情況下最大100 m,是現(xiàn)在使用的最多的傳輸協(xié)議。2000年,IEEE成立專門工作組對(duì)802.11g進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作,目的是為了用戶獲得更高的數(shù)據(jù)速率服務(wù),后向兼容802.11b,前向兼容802.11a。

目前,我地的一些學(xué)校選擇的是IEEE 802.11g標(biāo)準(zhǔn),其傳輸速度最高達(dá)54 Mbps,支持接入點(diǎn)/網(wǎng)橋工作模式的無(wú)線接入點(diǎn)。無(wú)線校園網(wǎng)是在三層交換機(jī)和1 000 M主干網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上拓展而成,利用無(wú)線接入點(diǎn)(簡(jiǎn)稱AP)來(lái)支持移動(dòng)終端的移動(dòng)和漫游。配有無(wú)線網(wǎng)卡的臺(tái)式電腦、筆記本電腦或其他設(shè)備就可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)校園中心機(jī)房的服務(wù)器和公網(wǎng)地址。無(wú)線接入點(diǎn)的作用是完成WLAN和LAN之間的橋接。WLAN工作站也可漫游在不同的AP之間。若不加外接天線,AP的覆蓋理論上在視野所及之處約250 m。但若在半開(kāi)放性空間,或有間隔的區(qū)域,則約30～50 m左右。由于無(wú)線電波是直線傳播,所以它都是小角度穿透幾面墻體,墻體將減弱無(wú)線信號(hào),如果墻體為鋼筋混凝土,信號(hào)則會(huì)更弱。所以我們?cè)诿块g教師辦公室安裝一臺(tái)D-Link DWL –2000AP+A無(wú)線接入點(diǎn),通過(guò)朗訊六類電纜將AP與校園千兆主干網(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,基本上能滿足十幾臺(tái)筆記本電腦同時(shí)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)資源的需要。

報(bào)告廳和會(huì)議室等大型場(chǎng)所,可以權(quán)衡實(shí)際環(huán)境(如場(chǎng)所的面積等)和上網(wǎng)用戶需求,結(jié)合教學(xué)環(huán)境對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)速度的要求(包括覆蓋頻率、信道使用和吞吐量需求等),來(lái)確定AP的位置和數(shù)量。AP的典型室內(nèi)覆蓋范圍是100公尺,一個(gè)AP理論最大可以支持多達(dá)80臺(tái)計(jì)算機(jī)的接入,考慮到實(shí)際使用情況,一個(gè)Ap負(fù)責(zé)接入20~30臺(tái)筆記本電腦就可以。

二、某中學(xué)的校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方案方案說(shuō)明

根據(jù)學(xué)校環(huán)境情況以及覆蓋效果的要求進(jìn)行了全面地分析,我們覺(jué)得還是以室外覆蓋為主的覆蓋手段效果最好。

整個(gè)無(wú)線覆蓋系統(tǒng)由室外無(wú)線覆蓋部分(8套無(wú)線室外大功率AP)和放置在機(jī)房?jī)?nèi)的路由器,匯聚交換機(jī)組成,詳細(xì)的分布使用情況見(jiàn)以下的文字描述:

1.通過(guò)學(xué)校的機(jī)房?jī)?nèi)部訪問(wèn)外網(wǎng)的路由器和1臺(tái)匯聚各臺(tái)無(wú)線AP的交換機(jī)。

這樣學(xué)校員工就可以通過(guò)這些設(shè)備來(lái)訪問(wèn)外網(wǎng)獲取想要的因特網(wǎng)信息。交換機(jī)要買背板帶寬較高的,這樣數(shù)據(jù)交互時(shí)不會(huì)影響這個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行速度。

2.無(wú)線覆蓋部分由7臺(tái)室外覆蓋產(chǎn)品組成,各臺(tái)AP分別通過(guò)校區(qū)內(nèi)的有線網(wǎng)絡(luò)出口與中心機(jī)房的交換機(jī)進(jìn)行連接。

這樣,各臺(tái)AP就接入到了機(jī)房的系統(tǒng)當(dāng)中。每臺(tái)AP的放置都是經(jīng)過(guò)了充分地計(jì)算,放置在最佳地覆蓋地點(diǎn)。使其能夠發(fā)揮最大地覆蓋效果。(參照無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋平面圖)

AP1放置在覆蓋平面圖左上的4層教學(xué)樓樓頂,對(duì)左中的4層教學(xué)樓進(jìn)行覆蓋?？紤]到該樓的教室為單面分布的格局,1臺(tái)無(wú)線設(shè)備就可以完全覆蓋到了。

AP2放置在覆蓋平面圖左中的4層教學(xué)樓樓頂,對(duì)左上的4層教學(xué)樓進(jìn)行覆蓋?？紤]到該樓的教室為單面分布的格局,1臺(tái)無(wú)線設(shè)備就可以完全覆蓋到了。

架設(shè)在樓頂上的AP1,AP2正好為互射的無(wú)線覆蓋方式,互相覆蓋了對(duì)方的區(qū)域。

AP4也放置在覆蓋平面圖左中的4層教學(xué)樓樓頂,對(duì)左下的4層教學(xué)樓進(jìn)行覆蓋?？紤]到該樓的教室為單面分布的格局,1臺(tái)無(wú)線設(shè)備就可以完全覆蓋到了。

AP3,AP5分別放置在覆蓋平面圖左中的4層教學(xué)樓樓頂和左下的4層教學(xué)樓樓頂,對(duì)最左面的3層辦公樓進(jìn)行無(wú)線全覆蓋?？紤]到該辦公樓的辦公室均為單面分布的格局,2臺(tái)無(wú)線設(shè)備就可以完全覆蓋到了。

AP6放置在覆蓋平面圖右面的5層宿舍樓樓頂,對(duì)對(duì)面的5層辦公樓以及5層教學(xué)樓的一部分進(jìn)行覆蓋?？紤]到5層教學(xué)樓還有大部分的覆蓋盲區(qū),所以我們?cè)陂T衛(wèi)室樓頂架設(shè)1套無(wú)線設(shè)備AP7對(duì)5層教學(xué)樓進(jìn)行補(bǔ)充覆蓋,這樣就能保證5層辦公樓以及5層教學(xué)樓完全被覆蓋。AP7把學(xué)校當(dāng)中的操場(chǎng)部分也做無(wú)線覆蓋,這樣就能保證老師在從覆蓋平面圖左面的大樓出來(lái)以后,手上的筆記本電腦始終能夠收到無(wú)線信號(hào),從而順利地切換過(guò)渡到覆蓋平面圖右面大樓的無(wú)線信號(hào),不至于在經(jīng)過(guò)操場(chǎng)時(shí)發(fā)生斷線的情況。

以上AP1～AP7的無(wú)線配置均為:AX9800GEA(無(wú)線設(shè)備)+CA-23RP(室外避雷器)+XA-50L-100(1米高頻饋線)+XA-111(11DBI定向天線)

通過(guò)以上的無(wú)線規(guī)劃,完全能夠滿足學(xué)校的無(wú)線覆蓋要求。工程完工后學(xué)校的老師就能利用手中的筆記本在校區(qū)覆蓋的范圍之內(nèi)自由的通過(guò)無(wú)線AP進(jìn)行實(shí)時(shí)的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)互訪和外部因特網(wǎng)的訪問(wèn),大大提高了老師的辦公效率。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在很大程度上突破了統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)的限制,使用戶獲得了可移動(dòng)性和方便性,避免了大規(guī)模鋪設(shè)網(wǎng)線和固定設(shè)備投入,有效地削減了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)費(fèi)用,極大地縮短了建設(shè)周期,師生們可在教室、圖書館、實(shí)驗(yàn)室、公寓、花園草坪等校區(qū)任一處隨時(shí)隨地、隨心所欲的接入網(wǎng)絡(luò),更快捷自如地建立虛擬教室和調(diào)研項(xiàng)目,這一切讓校園生活變得輕松而時(shí)尚。但正因如此,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)也面臨更大的安全威脅,要求我們有更高一級(jí)的安全防范意識(shí)和防范措施,事實(shí)上,根據(jù)不同的安全需要,對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的固有物理特性和組網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行透徹的分析,在不同的層面采取恰當(dāng)?shù)拇胧?保障無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的安全可用是完全可行的,只有這樣才能使廣大教師回避無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)險(xiǎn)而享受到無(wú)線接入的便捷,為師生們廣泛并及時(shí)的獲取資料信息提供最大的便利?！?/p>

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(作者單位:浙江省臺(tái)州市黃巖區(qū)教育局電教儀器站)