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1、WLAN技术在校园网中的应用摘 要:本文在介绍无线局域网技术的基础上,简述了现今WLAN的技术及其应用于校园网的方案。关键词:无线局域网 无线校园网 无线控制器1、WLAN技术的概念无线局域网络(Wireless Local Area Networks;WLAN) 指应用无线通信技术将计算机设备互联起来,构成可以互相通信和实现资源共享的网络体系。无线局域网已经是一项相当成熟的技术,现在国内外各运营商都已经展开了激烈的市场竞争,在运营商网络覆盖范围之内,用户通过无线网卡,利用笔记本电脑、PDA(指掌上电脑)、台式机等终端设备以无线方式高速接人互联网企业网,获取相关信息或进行移动办公。2、WLAN
2、接入技术及其优势WLAN是指以无线信道作传输媒介的计算机局域网络,是计算机网络与无线通信技术相结合的产物,它以无线多址信道作为传输媒介,提供传统有线局域网的功能,能够使用户真正实现随时、随地、随意的宽带网络接入。WLAN技术使网上的计算机具有可移动性,能快速、方便地解决有线方式不易实现的网络信道的连通问题。WLAN利用电磁波在空气中发送和接收数据,而无需线缆介质。 与有线网络相比,WLAN具有以下优点: 安装便捷:无线局域网的安装工作简单,它无需施工许可证,不需要布线或开挖沟槽。它的安装时间只是安装有线网络时间的零头。 覆盖范围广:在有线网络中,网络设备的安放位置受网络信息点位置的限制。而无线
3、局域网的通信范围,不受环境条件的限制,网络的传输范围大大拓宽。 经济节约:由于有线网络缺少灵活性,这就要求网络规划者尽可能地考虑未来发展的需要,所以往往导致预设大量利用率较低的信息点。而一旦网络的发展超出了设计规划,又要花费较多费用进行网络改造。WLAN不受布线接点位置的限制,具有传统局域网无法比拟的灵活性,可以避免或减少以上情况的发生。 易于扩展:WLAN有多种配置方式,能够根据需要灵活选择。这样,WLAN就能胜任从只有几个用户的小型网络到上千用户的大型网络,并且能够提供像“漫游”(Roaming)等有线网络无法提供的特性。 传输速率高:WLAN的数据传输速率现在已经能够达到11Mbit/s
4、或54Mbit/s,传输距离可远至20km以上。应用到MIMO OFDM技术的WLAN,可以提供300Mbps甚至高达600 Mbps。此外,无线局域网的抗干扰性强,网络保密性好。对于有线局域网中的诸多安全问题,在无线局域网中基本上可以避免。而且相对于有线网络,无线局域网的组建、配置和维护较为容易,一般计算机工作人员都可以胜任网络的管理工作。由于WLAN具有多方面的优点,其发展十分迅速。在最近几年里,WLAN已经在医院、商店、工厂和学校等不适合网络布线的场合得到了广泛的应用。 3、WLAN技术需求分析及应用3.1、WLAN技术在校园网中需求分析校园内部铺设网络的工程涉及面很广,无论是在室内还是
5、在室外,均会对现有的校园环境产生不少影响,这一点在发展历史较长、校内新老建筑并举的校园内表现的尤为明显。从投资、施工周期、网络维护、升级等多个方面着眼,学校需要一整套能够多快好省建设校园网络的方案。现在大部分学校都已建有有线局域网,但是随着学校的发展,对现有的校园网提出了更多更高的要求:1. 现代化教学需求。现在学校大量开展网络化教学活动,很多课程或课件都要通过访问页面来获取。学生希望在任意时间在学校的任何地点访问课程主页和课件资源,并进行提交作业等活动。2. 端口数量的限制。一般来说,有线局域网中在如教室、图书馆、会议室等地方不可能布设太多信息点,随着以后学生中笔记本电脑的普及和现代化教学的
6、普及,这些区域往往出现在同一时间上网人数较集中的现象,而目前的有线校园网无法满足学生们的上网需求。而采用无线方式,在端口上连接无线接入点,不需布线就可以从一个端口扩展到成百上千个端口的应用。3. 移动办公。随着教职员工的移动办公设备越来越多,并且对移动办公的要求也比较高,如会议、校长办公等都适合使用无线局域网。4. 临时性活动。随着学校的办学层次的提高,学校的学术氛围也日益浓厚,对外交流日趋频繁,各种学术活动越来越多地在学校举行。除此之外,学校每年也都会举办一些其他的活动,如运动会、人才交流活动等。由于这些应用的特殊性和灵活性,有线校园网将不能满足需求。所以很有必要使用无线局域网技术对原有的有
7、线网络进一步扩充,使校园的每个角落都处在网络中,形成真正意义上的校园网。3.2、WLAN技术在校园网中应用优势随着无线局域网技术和无线产品的成熟,无线网络为校园网建设提出了新的可行的思路。无线局域网标准IEEE802.11b/g/n 能够与现有的计算机网络进行平滑无缝的连接,并能与现有的计算机网络和终端设备互联,与有线网络资源具有良好的兼容性和整合性。无线网络的特殊优势在于:采用无线联网技术,具有高度的空间自由性和网络灵活性,避免了大规模铺设网线,有效的削减了施工费用,并且建设周期很短。无线局域网产品通常与有线以太网配合使用,主要适用于便携终端应用较多的场所、范围较大而信息点分布稀疏的场所、环
8、境恶劣或其它不适合布线的场所等,有助于简化网络结构,增加网络的扩展性和灵活性。无线局域网在校园网中的应用中具有以下几点优势:(1) 与存在的有线网络环境互为补充,扩展网络使用范围;(2) 为移动多媒体教学应用提供移动平台;(3) 进一步便于笔记本电脑用户随时随地的使用网络;(4) 支持个人数字助理(PDA)的网络应用;(5) 使得校园网络的应用更为灵活多变;(6) 为外来的宾客提供便捷灵活的网络接入服务;3.3、无线校园网的建设方案近年来随着无线技术的进步,教育需求和资源的变化,无线宽带接入逐渐成为各个国家教育机构、院校或部门网络建设的重要组成部分。无线校园网络已经成为提升教学环境品质,提高教
9、育资源利用率,增加教育灵活性和交流性的重要方式。3.3.1、无线校园网的网络结构现今的WLAN技术采用无线控制器+瘦AP的架构,由无线控制器(AC)实现无线AP的管理和控制,无线AP实现无线信号的加密解密;这种组网方式具有组网灵活,业务开展能力强等特点。无线校园网由运营商侧和校园侧两部分组成。运营商侧主要由运营商提供的IP网络或Internet出口,实现用户信息认证、运营计费和运营管理等功能的服务器构成;校园侧主要由AC,汇聚交换机以及无线AP构成。 图1图1 无线校园网的网络结构3.3.2、无线校园网的业务部署校园用户上网终端通过无线信号连接到无线AP设备,用户数据通过无线AP及汇聚网络传送
10、到AC,AC设备根据数据标签位置将相应数据传送至不同的网络,如用户想要访问校园网,则数据通过AC传送到校园网核心设备(如图虚线链路所示);如用户想通过运营商出口访问Internet,则AC将数据从运营商出口传送至运营商数据网或Internet(如图实线链路所示)。该网络校园用户访问无线校园网的数据经过AC直接转发到校园网中,不需要经过运营商的出口线路进行绕回,数据转发效率高。图2 无线校园网的业务部署3.3.3、无线校园网的兼容性无线AP设备与汇聚交换机及汇聚交换机至AC均是基于二层网络协议,可以兼容IPV4和IPV6等多种协议,并根据不同用户群设置不同的VLAN,为不同用户提供相应的业务服务
11、。AC采用二层转发,无线上网用户将BRAS作为网关,完成认证后,由BRAS分配IP地址。无线校园网用户的网关使用校园网与无线网对接的设备,在网关上启用双协议栈。不同需求的无线校园网用户使用不同的SSID,可以根据接入的区域分配到不同的VLAN中。由于校内原有有线校园网络一般都有其他运营商的接口,为防止校内用户通过无线校园网直接从原有线网络访问公网,而不是由无线校园网的公网出口连接到Internet,这样会对建设无线校园网运营商的服务收益产生影响,因此可在无线控制器(AC)上配置ACL,只允许选择无线网络的校内用户访问校内的资源,禁止其对其他网络的访问权限。图3 无线校园网的兼容性3.3.4、无
12、线校园网的管理方式现今的WLAN技术采用无线控制器+瘦AP的方式组成网络,由无线控制器实现无线AP的管理和控制,对于网络规模较大、用户量较多的运营商可以建立专用的网络系统,统一对网络进行管理和维护。在大多数情况下,对于网络的管理和维护是由运营商负责的,运营商的相关人员可对网络中的设备参数进行配置和修改,还可对用户的认证信息进行添减和更改。为方便学校对校内师生上网行为的管控,运营商可以为校内管理人员提供查看网络状况及用户信息的权限,便于学校对校内师生的管理和控制。图4 无线校园网的管理方式4、WLAN与3G的融合发展现今,通信行业已进入3G时代这点无可厚非,然而3G网络建设的高成本、频谱资源受限
13、和接入环节不完善等因素,使得3G技术在带宽需求日益增大的IP数据业务方面存在缺陷。基于这种情况,3G+WLAN的理念应运而生,WLAN技术以低成本、高速、快速等优势迅速成为运营商提高无线接入带宽水平的最可行方式。当今世界主流的运营商都采用3G/2G+WLAN作为全业务运营的主要模式。英国电信和法国电信都采用了3G+WLAN的无线宽带接入模式提供覆盖范围更广、带宽更高的数据业务;日本NTT、美国Verizon等运营商也在实施WiFi与移动网络、企业局域网的融合。正是基于这些国外经验,国内运营商从全业务运营伊始,就将3G+WLAN摆在了首位。2008年12月,以189放号为契机,中国电信将天翼手机
14、定义为“互联网手机”,希望通过CDMA+Wi-Fi的方式实现手机用户的无线上网,使其用户的上网体验不低于中国移动。按照重组之后的网络建设规划,中国电信已经明确了通过CDMA+WLAN的组合方式提供无缝的移动无线宽带上网服务的思路。从2009年起,电信重组后全业务运营的中国三大运营商3G+WLAN融合组网的进程明显提速。采用3G+WLAN混合组网不但能大幅降低运营商的网络建设和运营成本,还能有效解决数据业务热点区域3G网络的容量与需求之间的矛盾。目前国内的高校、酒店、场馆以及商业楼宇等商业用户的园区和建筑已成为了运营商3G+WLAN的主攻目标。进入到3G真正展开竞争的2010年,涉及接入、承载、
15、业务、资费、用户群开发等各个层面的3G+WLAN深度融合,成为运营商们提升3G接入环节竞争力的共同策略。5、结束语目前,无线校园局域网在国内已经被越来越多的用户接受,无论是校园内部信息点的分布设计、校园内建筑物间的网络连接,还是学校本部和分部的联网,无线网络技术都能发挥作用。此外,无线网络环境的引入,也为崭新的无线多媒体提供了应用平台,将教育信息化建设引入新的天地。随着无线局域网技术的进一步发展今后必将取代原有有线网络成为校园网络的主角,并会在更多场景和领域发挥重要的作用。参考文献:1 金纯 陈林星 杨吉云 IEEE 802.11无线局域网 北京:电子工业出版社2 方汗无线局域网组建与应用完全手册 重庆:西南师范大学出版社3 作者:(美)奥莱特 译者: 张颖 构建Cisco无线局域网 北京:科学出版社