高校無線校園網(wǎng)的設(shè)計(jì)

張 旭

南陽醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校

高校無線校園網(wǎng)的設(shè)計(jì)

張 旭

南陽醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校

張旭（1982-）男，漢族，工作單位：南陽醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校招生辦，網(wǎng)絡(luò)工程師，研究方向：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

隨著信息技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展，無線校園網(wǎng)的建設(shè)是高校校園網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。通過分析無線校園網(wǎng)的組成及接入方式，設(shè)計(jì)提出無線校園網(wǎng)建設(shè)方案，為無線校園網(wǎng)的建設(shè)提供理論依據(jù)。

無線校園網(wǎng)概念

隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)在高校師生學(xué)習(xí)、生活中的應(yīng)用越來越廣泛。在高等院校中，學(xué)校行政人員，教師和學(xué)生需要通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交流和溝通，由于無線網(wǎng)絡(luò)較有線網(wǎng)絡(luò)更加方便和快捷，越來越多的高校將無線網(wǎng)絡(luò)作為校園網(wǎng)升級(jí)改造的首選。無線局域網(wǎng)WLAN（Wireless Local Area Network）是指以無線信道作傳輸媒介的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。無線校園網(wǎng)常見的形式是將一臺(tái)計(jì)算機(jī)的站點(diǎn)無線連接校園網(wǎng)絡(luò)中，作為校園網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)點(diǎn)，使之具有校園網(wǎng)內(nèi)計(jì)算機(jī)具有的多種功能，并可以享受各種校園網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以在教室或宿舍間移動(dòng)的同時(shí)又與校園網(wǎng)保持聯(lián)絡(luò)，方便學(xué)生使用。無線校園網(wǎng)與有線網(wǎng)絡(luò)相比不僅可靠性高，運(yùn)行費(fèi)用低，而且便于維護(hù)和管理。它是高校有線局域網(wǎng)有效地補(bǔ)充和完善，快速簡便的解決了校園網(wǎng)中有線網(wǎng)絡(luò)不能實(shí)現(xiàn)的連接問題，大幅提高了校園網(wǎng)的運(yùn)行效率。

無線校園網(wǎng)設(shè)計(jì)方案

無線校園網(wǎng)最大的特點(diǎn)是空間的自由和靈活性的高度，避免大規(guī)模鋪設(shè)電纜和固定設(shè)備的投資，有效地降低了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，大大縮短了施工工期；無線LAN的帶寬很寬，適于大量多媒體信息的雙向和多方向性發(fā)送。在國際上，有無線校園網(wǎng)，已成為現(xiàn)代化校園的象征。中國的大學(xué)校園無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)正在如火如荼的進(jìn)行。據(jù)悉，2014年，有800所高校將建立無線校園網(wǎng)，無線校園網(wǎng)絡(luò)與教育教學(xué)的結(jié)合愈加緊密起來。在校園無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，主要表現(xiàn)在三個(gè)典型的應(yīng)用環(huán)境。一是校園的公共區(qū)域；二是部分開放的室內(nèi)環(huán)境，如公共教室，圖書閱覽室等；第三個(gè)房間越多，但并不分散的建筑物，如學(xué)生宿舍，行政辦公樓等。

室外區(qū)域無線覆蓋方案

無線校園網(wǎng)可以在學(xué)校的體育館，噴泉廣場，教學(xué)樓等公共場所之間進(jìn)行覆蓋，通常采用重疊交叉無線覆蓋的方式，設(shè)計(jì)建立多個(gè)無線覆蓋基站，對公共區(qū)域進(jìn)行無縫覆蓋。

室內(nèi)區(qū)域無線覆蓋方案

室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋取決于學(xué)校的需要，因室內(nèi)場所的尺寸和結(jié)構(gòu)不同采取不同的解決方案。一般情況下，對于室內(nèi)環(huán)境的地方較大，如體育館、閱覽室，禮堂，階梯教室等，因網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量較多，重點(diǎn)突出，設(shè)計(jì)為單一的AP（接入點(diǎn)，無線接入點(diǎn)）覆蓋小面積，多個(gè)A P整合交叉覆蓋形成大面積覆蓋區(qū)域，每個(gè)A P都獨(dú)立接到交換機(jī)上，以確保有效的帶寬。在該項(xiàng)目的具體實(shí)施中，一般采用兼容802.11b/g標(biāo)準(zhǔn)的室內(nèi)無線Ap產(chǎn)品完成無線網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)覆蓋。對于學(xué)校行政辦公樓、宿舍樓等場所，可以按照室內(nèi)的具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)。為了提高無線網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)強(qiáng)度，最大化信號(hào)增益效果，無線A P可采用靈敏度高的高增益單頻網(wǎng)絡(luò)天線，，不僅能充分提升校園網(wǎng)絡(luò)傳輸性能，而且可以有效降低同頻干擾。

無線校園網(wǎng)建設(shè)方案

在構(gòu)建無線校園網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可以根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的規(guī)模及用途，將學(xué)校區(qū)域劃分為四種應(yīng)用環(huán)境。一、1-4號(hào)教學(xué)樓、學(xué)生宿舍樓、實(shí)驗(yàn)樓等接入服務(wù)需求較多的教育教學(xué)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域；二是辦公樓、系部辦公室等用戶數(shù)量不多的樓層；三是學(xué)校體育館、中心噴泉廣場等校園內(nèi)戶外的公共區(qū)域；四是圖書館閱覽室、禮堂等局部開放的室內(nèi)大環(huán)境。通過把校園分為若干個(gè)區(qū)域，各區(qū)域通過有線校園網(wǎng)絡(luò)和出口互聯(lián)，利用無線接入設(shè)備對其進(jìn)行覆蓋。

教育教學(xué)網(wǎng)絡(luò)

學(xué)校教學(xué)區(qū)包括1-4號(hào)教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓。一般來講AP室內(nèi)覆蓋范圍是30～100m，雖然一個(gè)AP能夠支持接入多達(dá)70臺(tái)電腦，但是接入數(shù)量為20～30臺(tái)時(shí)工作狀態(tài)最好，考慮到教學(xué)環(huán)境的接入服務(wù)需求較大且對網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)速度要求較高，所以根據(jù)教室和實(shí)驗(yàn)室大小配置1或多個(gè)接入點(diǎn)。接入點(diǎn)置于天花板上合適的位置，保證足夠的覆蓋面積。另外相同樓層的不同接入點(diǎn)覆蓋區(qū)域之間要配置好信道的頻率，防止產(chǎn)生干擾。為了使無線終端能夠訪問網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)部分，將多個(gè)AP連接在有線網(wǎng)絡(luò)上。

行政辦公網(wǎng)絡(luò)

學(xué)校辦公網(wǎng)絡(luò)對網(wǎng)絡(luò)速率的要求不是很高，主要是對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的檢索、查詢、添加、刪除、修改等操作，辦公樓需要接入的計(jì)算機(jī)不多?？梢圆捎么┩改芰?qiáng)、靈敏度高的無線AP產(chǎn)品，以一個(gè)AP配合一個(gè)或多個(gè)分離式吸頂天線完成室內(nèi)區(qū)域的完全覆蓋。在辦公樓的每一層通過一個(gè)接入點(diǎn)進(jìn)行覆蓋，每個(gè)接入點(diǎn)可以通過雙絞線連接到學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心的交換機(jī)上。為了增加無線信號(hào)的強(qiáng)度，可以在辦公樓的接入點(diǎn)上加裝高增益的天線來降低辦公室隔墻對無線網(wǎng)絡(luò)電波的阻擋。

室外區(qū)域無線覆蓋方案

學(xué)校室外區(qū)域主要包括體育館、中心廣場、樓宇間公共區(qū)域等。根據(jù)需覆蓋的室外區(qū)域的實(shí)際情況，可以設(shè)計(jì)建立多個(gè)無線覆蓋基站，采用重疊交叉無線覆蓋的方式，完成區(qū)域的無縫無線覆蓋，從而提高學(xué)生的滿意度。

圖書館查詢網(wǎng)絡(luò)

圖書館查詢網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域包括各閱覽室和走廊這些公共區(qū)域。圖書館用戶接入不同于公共場所的接入，有其自身的特點(diǎn)，一是大部分接入用戶在空間上相對集中，用戶的應(yīng)用對帶寬要求中等，二是圖書館是一個(gè)相對獨(dú)立的系統(tǒng)，提供對圖書館資料以及所購買數(shù)據(jù)庫的檢索。一層樓一個(gè)AP的用戶數(shù)就能滿足。接入采用室內(nèi)定向天線覆蓋樓層一側(cè)的范圍。天線水平波瓣角覆蓋樓長，垂直波瓣角覆蓋樓高，天線采用水平極化方式，利用信號(hào)的反射和繞射以及設(shè)備內(nèi)置天線的副波瓣將對向區(qū)域進(jìn)行覆蓋。可以配置USB插口的無線網(wǎng)卡，同時(shí)也可以配置室內(nèi)全向天線改善接收效果，天線的位置可以放置在靠近AP天線的窗戶側(cè)。引入Web服務(wù)器提供DHCP+Web認(rèn)證方式，由邊緣接入點(diǎn)自動(dòng)分發(fā)來自中心網(wǎng)橋DHCP的IP，同時(shí)再設(shè)立不同的SSID，方便作用域的管理，加強(qiáng)安全性的管理，提高無線網(wǎng)絡(luò)的安全性。

結(jié)語

隨著無線校園網(wǎng)的高速發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)將逐漸改變高校師生的學(xué)習(xí)和生活。一方面是實(shí)現(xiàn)校園資源和空間的拓展，另一方面實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量的教育和教學(xué)，為推動(dòng)高校信息化的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。

圖4　系統(tǒng)軟件流程圖

軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)的功能還是比較多的，主程序要求實(shí)現(xiàn)功能有：有無陌生人進(jìn)入、有無煤氣泄漏、有無明火發(fā)生等，需要各傳感器檢測到警報(bào)信號(hào)，然后由單片機(jī)控制中心來判斷是否為險(xiǎn)情，若是則需要及時(shí)將情況由TC35短信模塊來短信通知用戶。如圖4所示。

結(jié)束語

本文采用單片機(jī)作為微處理器，利用傳感器采集司機(jī)駕駛時(shí)間及方向盤操縱情況，實(shí)現(xiàn)容易，成本低且精度高，為防疲勞駕駛系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展提供了新思路。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.06.029