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(xué)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(xué)院，陜西商洛726000）

隨著人們對(duì)高校教育的重視程度不斷上升，高校學(xué)生數(shù)量越來越龐大，對(duì)學(xué)生信息管理的工作也變得越來越困難.我國(guó)科學(xué)技術(shù)在不斷發(fā)展，信息化已經(jīng)成為了當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的主流趨勢(shì)，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(xiàng)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(jì)算以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運(yùn)用越來越廣泛，在這些新興運(yùn)用模式下，人們的學(xué)習(xí)、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(xué)習(xí)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(duì)網(wǎng)絡(luò)的高要求，為學(xué)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(diǎn)，隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，在人們的日常生活和學(xué)習(xí)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(diǎn)都可以作為路由器，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)送和接收信號(hào)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以和另一個(gè)甚至多個(gè)對(duì)等的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行直接通信，因此具有高速率的特點(diǎn)，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(gè)方面：

1.1路由技術(shù)

路由可以分為兩個(gè)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(diǎn)指引到目的節(jié)點(diǎn).從整個(gè)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(diǎn)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(jìn)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(gè)源節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)，可能有多個(gè)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(huì)形成一個(gè)路由表.

1.2信道分配

在網(wǎng)絡(luò)通信的整個(gè)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(dòng)態(tài)通信分配、固定通信分配和混合通信分配.動(dòng)態(tài)通信分配在實(shí)現(xiàn)通信資源的分配時(shí)，是根據(jù)業(yè)務(wù)量參數(shù)進(jìn)行的，不僅可以實(shí)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(zhǔn)則.固定通信分配的通信資源和通信傳輸?shù)榷际枪潭ú蛔兊模Ｒ姷姆峙浞桨赣泻芏喾N，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(dòng)系統(tǒng)中，采用信道復(fù)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(gè)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(fù)責(zé)對(duì)物理層和物理介質(zhì)進(jìn)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(duì)應(yīng)的MAC層，采用CSMA/CD訪問控制方式進(jìn)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(shì)

2.1移動(dòng)性強(qiáng)

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(diǎn)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(dòng)性非常強(qiáng).在傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)中，一定要有線纜才能實(shí)現(xiàn)通信服務(wù)，所以兩個(gè)站點(diǎn)之間的距離較近，一般在500米之內(nèi).隨著科學(xué)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(gè)站點(diǎn)之間最多也不會(huì)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(shí)際的環(huán)境和需求找兩個(gè)地方建立站點(diǎn)，在重新配置站點(diǎn)的時(shí)候也比較方便，兩個(gè)站點(diǎn)之間的最遠(yuǎn)距離可以達(dá)到50千米以上，這樣在一個(gè)不被環(huán)境允許的地方就可以不用建立站點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)的傳輸范圍也大大增加了.

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

2.2靈活性高

無線Mesh網(wǎng)絡(luò)是以一種獨(dú)立的形式存在的，可以隨時(shí)隨地建立，如果環(huán)境不允許或者不需要的時(shí)候也可以隨時(shí)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(gè)家庭使用一個(gè)無線Mesh網(wǎng)絡(luò)，大到幾千個(gè)用戶可以同時(shí)使用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，例如校園網(wǎng)絡(luò)，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，只需要根據(jù)實(shí)際的需求減少或者增加接入點(diǎn)的數(shù)量，就可以隨時(shí)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(shí)候，需要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)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(huì)對(duì)環(huán)境造成非常大的影響，要挖地，可能會(huì)破壞很多的植物和建筑，穿線架管的時(shí)候，線纜在空中，也會(huì)對(duì)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(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布線的施工了，只需要安裝一個(gè)接入點(diǎn)設(shè)備就可以了，安裝起來非常方便.

2.4維護(hù)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(fèi)更多的資金，但是一旦搭建完成，在后期的維護(hù)過程中耗費(fèi)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(duì)站點(diǎn)進(jìn)行重新搭建，相比而言，無線網(wǎng)絡(luò)在后期的維護(hù)中就要方便很多，所以無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)遠(yuǎn)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(hù)過程中，需要做的工作也非常簡(jiǎn)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(shì)，因此在國(guó)內(nèi)很多高校中都得到了廣泛的應(yīng)用，但是在時(shí)間應(yīng)用中仍然存在著一定的問題.

3.1信號(hào)有效

隨著人們對(duì)高校教育的重視程度越來越高，所以高校大學(xué)生的數(shù)量越來越多，而學(xué)生在日常學(xué)習(xí)和生活中的活動(dòng)場(chǎng)所比較集中，主要集中在教師、圖書館和宿舍，學(xué)生使用的時(shí)候時(shí)間也比較統(tǒng)一，白天一般在教室，晚上在宿舍較多，飯點(diǎn)的時(shí)候在食堂，所以容易導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)信號(hào)不穩(wěn)、網(wǎng)絡(luò)擁堵或者信號(hào)差等現(xiàn)象，影響了學(xué)生和教師對(duì)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(diǎn)就可以實(shí)現(xiàn)多跳轉(zhuǎn)發(fā)，每一次多跳轉(zhuǎn)發(fā)都會(huì)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(diǎn)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(huì)達(dá)到一個(gè)非常大的數(shù)據(jù)，所以學(xué)校要花費(fèi)很多資金購(gòu)買大量的接入點(diǎn)設(shè)備.

3.3互操作性

校園無線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一個(gè)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(gè)統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，師生需要面對(duì)怎樣和不同的嵌入式無線設(shè)備接口，一般會(huì)采取使用一個(gè)廠家的無線Mesh產(chǎn)品，這樣就會(huì)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(xué)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(diǎn)，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(xué)樓、圖書館和食堂等區(qū)域都對(duì)網(wǎng)絡(luò)使用有較大需求，也就是說在學(xué)校的每一個(gè)角落都要覆蓋到網(wǎng)絡(luò)，只有這樣才能滿足全校師生對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求.此外，隨著計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)等的普及，學(xué)校使用無線校園網(wǎng)的人數(shù)非常多，并且隨時(shí)隨地都有用網(wǎng)需求，并且不同的用戶對(duì)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(jìn)行在線學(xué)習(xí)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(xué)校的用網(wǎng)特點(diǎn)來進(jìn)行具體設(shè)定，對(duì)于室內(nèi)環(huán)境的特點(diǎn)，可以采用無線Mesh路由器按照大面積覆蓋式的安裝接入點(diǎn)，對(duì)于學(xué)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(shí)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(duì)獨(dú)立的，例如圖書館的網(wǎng)絡(luò)、教學(xué)樓網(wǎng)絡(luò)等都是相對(duì)獨(dú)立的，他們針對(duì)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(dú)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(duì)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(jìn)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(jìn)口，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的共享［5］.在這個(gè)過程中，只需要安裝一個(gè)無線設(shè)備就可以在中心區(qū)域的接入點(diǎn)連接到校園網(wǎng)，為戶外公共區(qū)域的各種活動(dòng)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(shí)驗(yàn)樓等，在這些區(qū)域中對(duì)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(jìn)一步完善有線網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展.在圖書館中，學(xué)生數(shù)量比較多，尤其是在期末復(fù)習(xí)時(shí)候，所以在有線網(wǎng)絡(luò)中，可以安裝多個(gè)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(jìn)行轉(zhuǎn)接，讓無線網(wǎng)絡(luò)分布在圖書館的每一個(gè)角落.在這個(gè)過程中，將所有的無線站點(diǎn)連接起來，最終實(shí)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(gè)學(xué)校范圍內(nèi)也可以通過這種方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的共享，在建立大規(guī)模的無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可以增加接入點(diǎn)的個(gè)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(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，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(duì)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際需求，提高全體師生使用網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量，使人們學(xué)習(xí)、生活和工作更加便捷.

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