WLAN技術(shù)在校園網(wǎng)中的應(yīng)用

1、WLAN技術(shù)在校園網(wǎng)中的應(yīng)用摘 要:本文在介紹無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上,簡(jiǎn)述了現(xiàn)今WLAN的技術(shù)及其應(yīng)用于校園網(wǎng)的方案。關(guān)鍵詞：無(wú)線局域網(wǎng) 無(wú)線校園網(wǎng) 無(wú)線控制器1、WLAN技術(shù)的概念無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)(Wireless Local Area Networks；WLAN) 指應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)將計(jì)算機(jī)設(shè)備互聯(lián)起來(lái)，構(gòu)成可以互相通信和實(shí)現(xiàn)資源共享的網(wǎng)絡(luò)體系。無(wú)線局域網(wǎng)已經(jīng)是一項(xiàng)相當(dāng)成熟的技術(shù)，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外各運(yùn)營(yíng)商都已經(jīng)展開了激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍之內(nèi)，用戶通過(guò)無(wú)線網(wǎng)卡，利用筆記本電腦、PDA(指掌上電腦)、臺(tái)式機(jī)等終端設(shè)備以無(wú)線方式高速接人互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)，獲取相關(guān)信息或進(jìn)行移動(dòng)辦公。2、WLAN

2、接入技術(shù)及其優(yōu)勢(shì)WLAN是指以無(wú)線信道作傳輸媒介的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)，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，它以無(wú)線多址信道作為傳輸媒介，提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的功能，能夠使用戶真正實(shí)現(xiàn)隨時(shí)、隨地、隨意的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入。WLAN技術(shù)使網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)具有可移動(dòng)性，能快速、方便地解決有線方式不易實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)信道的連通問(wèn)題。WLAN利用電磁波在空氣中發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而無(wú)需線纜介質(zhì)。 與有線網(wǎng)絡(luò)相比，WLAN具有以下優(yōu)點(diǎn)： 安裝便捷：無(wú)線局域網(wǎng)的安裝工作簡(jiǎn)單，它無(wú)需施工許可證，不需要布線或開挖溝槽。它的安裝時(shí)間只是安裝有線網(wǎng)絡(luò)時(shí)間的零頭。 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。而無(wú)線

3、局域網(wǎng)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。 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)劃者盡可能地考慮未來(lái)發(fā)展的需要，所以往往導(dǎo)致預(yù)設(shè)大量利用率較低的信息點(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。 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)，并且能夠提供像“漫游”（Roaming）等有線網(wǎng)絡(luò)無(wú)法提供的特性。 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11Mbit/s

4、或54Mbit/s，傳輸距離可遠(yuǎn)至20km以上。應(yīng)用到MIMO OFDM技術(shù)的WLAN，可以提供300Mbps甚至高達(dá)600 Mbps。此外，無(wú)線局域網(wǎng)的抗干擾性強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)保密性好。對(duì)于有線局域網(wǎng)中的諸多安全問(wèn)題，在無(wú)線局域網(wǎng)中基本上可以避免。而且相對(duì)于有線網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線局域網(wǎng)的組建、配置和維護(hù)較為容易，一般計(jì)算機(jī)工作人員都可以勝任網(wǎng)絡(luò)的管理工作。由于WLAN具有多方面的優(yōu)點(diǎn)，其發(fā)展十分迅速。在最近幾年里，WLAN已經(jīng)在醫(yī)院、商店、工廠和學(xué)校等不適合網(wǎng)絡(luò)布線的場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。 3、WLAN技術(shù)需求分析及應(yīng)用3.1、WLAN技術(shù)在校園網(wǎng)中需求分析校園內(nèi)部鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)的工程涉及面很廣，無(wú)論是在室內(nèi)還是

5、在室外，均會(huì)對(duì)現(xiàn)有的校園環(huán)境產(chǎn)生不少影響，這一點(diǎn)在發(fā)展歷史較長(zhǎng)、校內(nèi)新老建筑并舉的校園內(nèi)表現(xiàn)的尤為明顯。從投資、施工周期、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、升級(jí)等多個(gè)方面著眼，學(xué)校需要一整套能夠多快好省建設(shè)校園網(wǎng)絡(luò)的方案?，F(xiàn)在大部分學(xué)校都已建有有線局域網(wǎng)，但是隨著學(xué)校的發(fā)展，對(duì)現(xiàn)有的校園網(wǎng)提出了更多更高的要求：1. 現(xiàn)代化教學(xué)需求。現(xiàn)在學(xué)校大量開展網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)活動(dòng)，很多課程或課件都要通過(guò)訪問(wèn)頁(yè)面來(lái)獲取。學(xué)生希望在任意時(shí)間在學(xué)校的任何地點(diǎn)訪問(wèn)課程主頁(yè)和課件資源，并進(jìn)行提交作業(yè)等活動(dòng)。2. 端口數(shù)量的限制。一般來(lái)說(shuō)，有線局域網(wǎng)中在如教室、圖書館、會(huì)議室等地方不可能布設(shè)太多信息點(diǎn)，隨著以后學(xué)生中筆記本電腦的普及和現(xiàn)代化教學(xué)的

6、普及，這些區(qū)域往往出現(xiàn)在同一時(shí)間上網(wǎng)人數(shù)較集中的現(xiàn)象，而目前的有線校園網(wǎng)無(wú)法滿足學(xué)生們的上網(wǎng)需求。而采用無(wú)線方式，在端口上連接無(wú)線接入點(diǎn)，不需布線就可以從一個(gè)端口擴(kuò)展到成百上千個(gè)端口的應(yīng)用。3. 移動(dòng)辦公。隨著教職員工的移動(dòng)辦公設(shè)備越來(lái)越多，并且對(duì)移動(dòng)辦公的要求也比較高，如會(huì)議、校長(zhǎng)辦公等都適合使用無(wú)線局域網(wǎng)。4. 臨時(shí)性活動(dòng)。隨著學(xué)校的辦學(xué)層次的提高，學(xué)校的學(xué)術(shù)氛圍也日益濃厚，對(duì)外交流日趨頻繁，各種學(xué)術(shù)活動(dòng)越來(lái)越多地在學(xué)校舉行。除此之外，學(xué)校每年也都會(huì)舉辦一些其他的活動(dòng)，如運(yùn)動(dòng)會(huì)、人才交流活動(dòng)等。由于這些應(yīng)用的特殊性和靈活性，有線校園網(wǎng)將不能滿足需求。所以很有必要使用無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)對(duì)原有的有

7、線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步擴(kuò)充，使校園的每個(gè)角落都處在網(wǎng)絡(luò)中，形成真正意義上的校園網(wǎng)。3.2、WLAN技術(shù)在校園網(wǎng)中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)隨著無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)和無(wú)線產(chǎn)品的成熟，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為校園網(wǎng)建設(shè)提出了新的可行的思路。無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11b/g/n 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。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的特殊優(yōu)勢(shì)在于：采用無(wú)線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，具有高度的空間自由性和網(wǎng)絡(luò)靈活性，避免了大規(guī)模鋪設(shè)網(wǎng)線，有效的削減了施工費(fèi)用，并且建設(shè)周期很短。無(wú)線局域網(wǎng)產(chǎn)品通常與有線以太網(wǎng)配合使用，主要適用于便攜終端應(yīng)用較多的場(chǎng)所、范圍較大而信息點(diǎn)分布稀疏的場(chǎng)所、環(huán)

8、境惡劣或其它不適合布線的場(chǎng)所等，有助于簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增加網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性和靈活性。無(wú)線局域網(wǎng)在校園網(wǎng)中的應(yīng)用中具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：（1） 與存在的有線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境互為補(bǔ)充，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)使用范圍；（2） 為移動(dòng)多媒體教學(xué)應(yīng)用提供移動(dòng)平臺(tái)；（3） 進(jìn)一步便于筆記本電腦用戶隨時(shí)隨地的使用網(wǎng)絡(luò)；（4） 支持個(gè)人數(shù)字助理(PDA)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用；（5） 使得校園網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用更為靈活多變；（6） 為外來(lái)的賓客提供便捷靈活的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)；3.3、無(wú)線校園網(wǎng)的建設(shè)方案近年來(lái)隨著無(wú)線技術(shù)的進(jìn)步，教育需求和資源的變化，無(wú)線寬帶接入逐漸成為各個(gè)國(guó)家教育機(jī)構(gòu)、院?；虿块T網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的重要組成部分。無(wú)線校園網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為提升教學(xué)環(huán)境品質(zhì)，提高教

9、育資源利用率，增加教育靈活性和交流性的重要方式。3.3.1、無(wú)線校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)現(xiàn)今的WLAN技術(shù)采用無(wú)線控制器+瘦AP的架構(gòu)，由無(wú)線控制器(AC)實(shí)現(xiàn)無(wú)線AP的管理和控制，無(wú)線AP實(shí)現(xiàn)無(wú)線信號(hào)的加密解密；這種組網(wǎng)方式具有組網(wǎng)靈活，業(yè)務(wù)開展能力強(qiáng)等特點(diǎn)。無(wú)線校園網(wǎng)由運(yùn)營(yíng)商側(cè)和校園側(cè)兩部分組成。運(yùn)營(yíng)商側(cè)主要由運(yùn)營(yíng)商提供的IP網(wǎng)絡(luò)或Internet出口，實(shí)現(xiàn)用戶信息認(rèn)證、運(yùn)營(yíng)計(jì)費(fèi)和運(yùn)營(yíng)管理等功能的服務(wù)器構(gòu)成；校園側(cè)主要由AC，匯聚交換機(jī)以及無(wú)線AP構(gòu)成。 圖1圖1 無(wú)線校園網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)3.3.2、無(wú)線校園網(wǎng)的業(yè)務(wù)部署校園用戶上網(wǎng)終端通過(guò)無(wú)線信號(hào)連接到無(wú)線AP設(shè)備，用戶數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線AP及匯聚網(wǎng)絡(luò)傳送

10、到AC，AC設(shè)備根據(jù)數(shù)據(jù)標(biāo)簽位置將相應(yīng)數(shù)據(jù)傳送至不同的網(wǎng)絡(luò)，如用戶想要訪問(wèn)校園網(wǎng)，則數(shù)據(jù)通過(guò)AC傳送到校園網(wǎng)核心設(shè)備(如圖虛線鏈路所示)；如用戶想通過(guò)運(yùn)營(yíng)商出口訪問(wèn)Internet，則AC將數(shù)據(jù)從運(yùn)營(yíng)商出口傳送至運(yùn)營(yíng)商數(shù)據(jù)網(wǎng)或Internet(如圖實(shí)線鏈路所示)。該網(wǎng)絡(luò)校園用戶訪問(wèn)無(wú)線校園網(wǎng)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)AC直接轉(zhuǎn)發(fā)到校園網(wǎng)中，不需要經(jīng)過(guò)運(yùn)營(yíng)商的出口線路進(jìn)行繞回，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)效率高。圖2 無(wú)線校園網(wǎng)的業(yè)務(wù)部署3.3.3、無(wú)線校園網(wǎng)的兼容性無(wú)線AP設(shè)備與匯聚交換機(jī)及匯聚交換機(jī)至AC均是基于二層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可以兼容IPV4和IPV6等多種協(xié)議，并根據(jù)不同用戶群設(shè)置不同的VLAN，為不同用戶提供相應(yīng)的業(yè)務(wù)服務(wù)

11、。AC采用二層轉(zhuǎn)發(fā)，無(wú)線上網(wǎng)用戶將BRAS作為網(wǎng)關(guān)，完成認(rèn)證后，由BRAS分配IP地址。無(wú)線校園網(wǎng)用戶的網(wǎng)關(guān)使用校園網(wǎng)與無(wú)線網(wǎng)對(duì)接的設(shè)備，在網(wǎng)關(guān)上啟用雙協(xié)議棧。不同需求的無(wú)線校園網(wǎng)用戶使用不同的SSID，可以根據(jù)接入的區(qū)域分配到不同的VLAN中。由于校內(nèi)原有有線校園網(wǎng)絡(luò)一般都有其他運(yùn)營(yíng)商的接口，為防止校內(nèi)用戶通過(guò)無(wú)線校園網(wǎng)直接從原有線網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)公網(wǎng)，而不是由無(wú)線校園網(wǎng)的公網(wǎng)出口連接到Internet，這樣會(huì)對(duì)建設(shè)無(wú)線校園網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商的服務(wù)收益產(chǎn)生影響，因此可在無(wú)線控制器(AC)上配置ACL，只允許選擇無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的校內(nèi)用戶訪問(wèn)校內(nèi)的資源，禁止其對(duì)其他網(wǎng)絡(luò)的訪問(wèn)權(quán)限。圖3 無(wú)線校園網(wǎng)的兼容性3.3.4、無(wú)

12、線校園網(wǎng)的管理方式現(xiàn)今的WLAN技術(shù)采用無(wú)線控制器+瘦AP的方式組成網(wǎng)絡(luò)，由無(wú)線控制器實(shí)現(xiàn)無(wú)線AP的管理和控制，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大、用戶量較多的運(yùn)營(yíng)商可以建立專用的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，統(tǒng)一對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和維護(hù)。在大多數(shù)情況下，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的管理和維護(hù)是由運(yùn)營(yíng)商負(fù)責(zé)的，運(yùn)營(yíng)商的相關(guān)人員可對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備參數(shù)進(jìn)行配置和修改，還可對(duì)用戶的認(rèn)證信息進(jìn)行添減和更改。為方便學(xué)校對(duì)校內(nèi)師生上網(wǎng)行為的管控，運(yùn)營(yíng)商可以為校內(nèi)管理人員提供查看網(wǎng)絡(luò)狀況及用戶信息的權(quán)限，便于學(xué)校對(duì)校內(nèi)師生的管理和控制。圖4 無(wú)線校園網(wǎng)的管理方式4、WLAN與3G的融合發(fā)展現(xiàn)今，通信行業(yè)已進(jìn)入3G時(shí)代這點(diǎn)無(wú)可厚非，然而3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的高成本、頻譜資源受限

13、和接入環(huán)節(jié)不完善等因素，使得3G技術(shù)在帶寬需求日益增大的IP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面存在缺陷?；谶@種情況，3G+WLAN的理念應(yīng)運(yùn)而生，WLAN技術(shù)以低成本、高速、快速等優(yōu)勢(shì)迅速成為運(yùn)營(yíng)商提高無(wú)線接入帶寬水平的最可行方式。當(dāng)今世界主流的運(yùn)營(yíng)商都采用3G/2G+WLAN作為全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的主要模式。英國(guó)電信和法國(guó)電信都采用了3G+WLAN的無(wú)線寬帶接入模式提供覆蓋范圍更廣、帶寬更高的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；日本NTT、美國(guó)Verizon等運(yùn)營(yíng)商也在實(shí)施WiFi與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)局域網(wǎng)的融合。正是基于這些國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商從全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)伊始，就將3G+WLAN擺在了首位。2008年12月，以189放號(hào)為契機(jī)，中國(guó)電信將天翼手機(jī)

14、定義為“互聯(lián)網(wǎng)手機(jī)”，希望通過(guò)CDMA+Wi-Fi的方式實(shí)現(xiàn)手機(jī)用戶的無(wú)線上網(wǎng)，使其用戶的上網(wǎng)體驗(yàn)不低于中國(guó)移動(dòng)。按照重組之后的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃，中國(guó)電信已經(jīng)明確了通過(guò)CDMA+WLAN的組合方式提供無(wú)縫的移動(dòng)無(wú)線寬帶上網(wǎng)服務(wù)的思路。從2009年起，電信重組后全業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的中國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商3G+WLAN融合組網(wǎng)的進(jìn)程明顯提速。采用3G+WLAN混合組網(wǎng)不但能大幅降低運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)成本，還能有效解決數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)熱點(diǎn)區(qū)域3G網(wǎng)絡(luò)的容量與需求之間的矛盾。目前國(guó)內(nèi)的高校、酒店、場(chǎng)館以及商業(yè)樓宇等商業(yè)用戶的園區(qū)和建筑已成為了運(yùn)營(yíng)商3G+WLAN的主攻目標(biāo)。進(jìn)入到3G真正展開競(jìng)爭(zhēng)的2010年，涉及接入、承載、業(yè)務(wù)、資費(fèi)、用戶群開發(fā)等各個(gè)層面的3G+WLAN深度融合，成為運(yùn)營(yíng)商們提升3G接入環(huán)節(jié)競(jìng)爭(zhēng)力的共同策略。5、結(jié)束語(yǔ)目前，無(wú)線校園局域網(wǎng)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)被越來(lái)越多的用戶接受，無(wú)論是校園內(nèi)部信息點(diǎn)的分布設(shè)計(jì)、校園內(nèi)建筑物間的網(wǎng)絡(luò)連接，還是學(xué)校本部和分部的聯(lián)網(wǎng)，無(wú)線網(wǎng)