【无线网络技术在校园网中的应用】 应用的无线网络技术是什么
时间：2020-03-11 07:27:05 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：无线网络技术已经非常成熟，“无线校园”和“笔记本校园”已成为当前学校信息化建设中的重要组成部分。目前在校园内采用无线网络技术建设网络已经成为可能。文章探索了基于目前网络已有的环境，采用无线网络和有线网络相结合来建设校园网络的途径。
关键词：无线网络；有线网络；校园网络；教育信息化
中国分类号：TP393．1
文献标志码：A
文章编号：1006-8228(2011)12-55-03
0 引言
计算机网络经过十几年的发展，极大地推动了教育信息化进程。学校在大力建设有线网络的同时，也目益关注无线网络在校园的应用。有线网络建设、运行和维护的实践表明，由于目前网络是“有线”的，所以在应用中存在一些不可避免的问题。例如，很多学校只在部分区域接入网络，而无法顾及所有区域，表现在：学校经费紧张的现状导致布置网线的教室、图书馆数量有限；有些具有历史意义的建筑物不适合钻孔布线；拥有多个校区的学校在校区间联网成本较高；任何―个网络线路的损坏，都需要逐级排查网络线路情况，线路检查工作量大，维护成本高等。这些传统有线校园网的“网络盲点”问题，与师生员工“随时随地获取信息”的新需求之间的矛盾实际上可以通过无线网络技术轻松解决。
校园网已经成为校园生活的重要组成部分，是教职员工和学生获取资源和信息的主要途径。目前，越来越多的师生拥有笔记本电脑，在教室、实验室、图书馆、大型会议室、体育馆、室外广场等场合如何突破网络节点限制、实现多人同时上网的问题在应用中不可避免。无线宽带校园网作为现有有线校同网的补充与延伸，能够有效解决公共区域的上网问题。学校无线宽带校园网将作为校园网的有效补充，提供校园内移动上网、甚至跨校漫游上网服务，满足师生不断增长移动学习、办公的需要，大大促进学校的信息化建设。
无线网络解决方案能有效缓解校园网建设中存在的传统有线网络无法解决的难题，无线网络技术具有无缝三维覆盖、可移动通讯等优点，弥补了有线网络的不足。校园网中采用无线接入，这一切都会发生很大的变化：教学区、宿舍区的学生可通过带无线终端的设备轻松联入校园网络，满足师生在线e-learning、浏览信息、文件传输和多媒体等服务；课后、周末，学生可在草坪、操场等休闲场所随时随地进行网络音乐、视频的点播；图书管理员的工作也会变得井然有序，学生可以使用自己随身携带的笔记本电脑联入学校图书管理系统，快速查找自己所需的资料、检查所借图书是否已到归还期。这一切让校园生活变得轻松而时尚，提高了学校的教学质量和竞争力。
1 无线网络的原理和特点
无线局域网(Wireless L0cal Area Network，WLAN)：主要指使用作用距离长、带宽大及覆盖范围广的射频(RF)技术的无线传输方式，取代旧式的双绞铜线构成局域网络，提供传统有线局域网的所有功能。WLAN在无线覆盖的模式下室内传输可达几十米，室外传输可达几百米，在无线桥接的模式下，可连接相距几十公里的两地。WLAN大多使用的是2．4或5．8GHz的频率波段，该频段是RF频谱中非许可备保留的波段，使用该频段无需另外申请。
无线网络技术标准称为“Wi-Fi”(Wireless Fidelity)，又称802.11协议。它的优点是传输速度高、有效距离长、兼容性好。流行的笔记本电脑技术――迅驰技术就是基于Wi-Fi标准的，使得无线上网成为现实。LEEE802.11协议族在协议、传输带宽、传播距离上更具有实用性，已经获得了广泛的市场认可度和厂商支持。该协议族主要包括802．11b(提供llMbps传输速度)、802．11a(提供54Mbps传输速度)、802．11g(提供54Mbps传输速度)和802．11n(提供108Mbps传输速度)。目前常用的为802.11b和802．11g，可满足校园等的高速无线传输需求。
无线传输方式有两种，一种是红外线方式，另一种是无线电波方式。
红外线传输方式是目前应用最广泛的一种无线网技术，它最大优点是不受无线电波的干扰，但传输质量受距离的影响非常大，并且红外线对非透明物体的穿透性也非常差。
无线电波方式是采用扩展频谱方式或窄带调制方式把数据转化成电磁波发送出去，接收端通过协议接收电磁波后再转化成数据信号传送。常用的工作方式是在客户端安装一块无线网卡，无线网卡把数字信号发送到无线交换机，无线交换机再把信号发送到目的客户端的无线网卡上，目的客户端无线网卡接收到电磁波后转化成数据信号，从而实现网络的通讯。
无线网络的应用特点主要有：①信号稳定，速度较快；②虽设备较贵，但无布线成本，安装简单；③物理线路无，客户端数量大，无线可以级联，安装AP，延长通讯距离；④技术成熟，适合文字、小图片的传输。
2 校园无线网络设计
校园无线网络建设的总体目标是，在现有的校园网络和教育网络基础上。应用先进的WiFi无线网络技术．逐步建成覆盖校园所有区域的无线网络。作为现有校园网的有机组成部分和延伸，为学校教学、科研和管理提供良好的服务。
2．1 校园无线网络设计原则
(1)可管理：对每一位用户和每个无线接入点进行管理。
(2)安全性：充分考虑网络的安全性。系统具有多层次的安全保护措施，以满足用户身份鉴别、访问控制、可稽核性和保密性等要求。
(3)可扩充性：在网络规模不断发展的情况下，系统应可不断升级和扩充，保证系统可用。
(4)可计费：记录每一个用户的上网信息，以便计费服务器通过时长、流量等方式进行计费。
(5)多种服务：为发展无线宽带应用(如无线语音应用、无线视频会议应用、无线多媒体通信应用等)打下基础。
2．2 校园无线网络总体结构
校园无线网络应能与原来的校园有线网络、应用系统以及安全策略有机且无缝的结合在一起，从用户安全认证、用户管理和无线网络管理等方面进行总体整合。校园无线网络中主要涉及如下设备和系统：
(1)AP(Access Point)：无线网络接入设备，无线网终端用户通过该设备接入到网络。
(2)AC(Access Control)：无线网络控制器，对同一子网中的所有AP接入用户进行管理。
(3)AS(Access Server)：无线网络认证服务器，对校园无线网所有接入用户进行认证鉴权。
通过在校园内热点区域采用蜂窝状信号覆盖方式，以实现无线网络信号的无缝覆盖。各热点区域内AP通过在交换机上划分到全局的独立的VLAN中，该VLAN在中心不做三层交换以保证用户在未认证之前与校园有线网络之间的隔离。
考虑到无线网络覆盖范围广、用户数多的特点，如果将全无线网络都划到一个VLAN内，则会严重影响网络性能，因此建议将全无线网络根据无线网络覆盖的功能区域及用户数划分为几个子网，每个子网分别由一台无线网络控制器(Access Control)对其所辖子网用户进行控制，以实现降低网络广播、用户分流的目的。此外由于学校均存在有线网络计费系统，因此需要在每所学校使用无线网络认证服务器(Access Server)与该校园网用户计费系统进行对接。
2．3 室内无线接入网技术方案
无线网络传输是利用电磁波进行网络通讯，因此无线信号的覆盖及质量极为重要。基于IEEE802．11b或IEEE802．11g协议的WLAN只有三个非重叠信道(分别是1、6、11)，这就限制了它只能在―个较小范围内应用。例如，一栋楼的同一楼层内最多放置3个AP，并且需要考虑上下相邻两层楼层之间AP的信道间隔问题，此外还要考虑到同一楼层用户数与该楼层面积的问题。例如，某楼层主要是办公室，大多数用户均使用有线网络，使用无线网络用户数最多时只有十几人，一个AP完全可以满足用户上网的要求，但是楼层面积较大且平面不甚规则，在该楼层应用单个AP无法完全覆盖整个楼层，如果仅仅通过增加AP来满足信号覆盖要求又会导致信道重叠产生干扰的问题。
为综合考虑以上这些因素，建议在存在上述情况楼层使用天馈的方式，即通过馈线与外接天线的方式，实现大范围无线信号覆盖。采用天馈的优点在于使用一个AP即可实现复杂楼层的大范围信号覆盖。同时天线属于无源设备，有着故障率低、价格低廉、维护成本低的优点。在工程实施的过程中应根据实际情况而定。例如热点地区的建筑平面结构、用户密集度、施工难度、成本等诸多因素，灵活采用多种无线覆盖方式，以求实现最为科学、合理的覆盖方案。
2．4 接入认证和计费系统设计
无线接入认证和计费系统应与校园网目前采用的认证和计费系统完全整合，建立统一的认证和计费中心。目前各校园网采用的接入认证鉴权系统主要有Radius技术和802．1x技术。
接入鉴权和计费系统应具有以下功能：支持Radius、支持用户组策略控制、支持根据Radius属性定义用户组、支持IEEE802．1x、支持双重MD5加密、支持热备份和负载均衡、支持SNMPvl／v2c、支持远程管理和系统升级、支持Captive WebPortal(H1TrP／HTFPS)、支持通过Web和CLI的管理方式、支持和外部服务器认证联动的控制、支持防代理功能、支持单一网关实现用户两次认证和支持接入控制。
2．5 无线网络技术和有线网络技术相结合建设校园网络
高校各个建筑群区域距离远，在只有同一个网络出口的情况下，各个网络区域必须接入中心网络，由中心网络负责与Internet网的连接。完全采用有线网络建设校园网，势必会造成网络建设布线的困难，而且整个运行维护工作量巨大。为保障校园网的畅通无阻，必须成立一个专业维护部门，维护人员的工作量会比较大。
为解决上述问题，保障网络的速率，应引入无线网络建设技术。把无线网络技术和有线网络技术相结合建设校园网络，既能减轻网络维护部门的工作量，又能保障用户上网不受影响。根据无线网络技术和有线网络技术的特点，再结合校园网的区域环境，应该在各区域之间采用有线网络建设，而速度要求不高的区域采用无线网络建设。
对高校环境需求进行分析，可以明确哪些场所采用有线网，哪些场所采用无线网。如：
(1)办公区：高校日常行政办公场所，需要较高速度接入Internet网，以提高工作效率。
(2)教学区：高校教学场所，使用网络比较少，且对速度要求不高。
(3)生活区：学生和教室住宿场所，普通网络速度即可满足要求。
(4)图书馆区：该区域既保障自身图书馆日常资料维护等工作，又要提供与外界知识的交流，需要较决的网络速度。
(5)计算机教学区：负责计算机课程授课的场所，也经常作为学生自学电脑知识的场所，设备移动的频率高。网络速度要求不高。各区域之间网络建设示意图如图1所示。
在这里有三点需要说明，一是每个区域根据具体需求明确本区域是采用无线网络还是有线网络建设；二是有线网络区域建设还是按照原有的方案；三是无线网络区域的建设是网络中心接入无线网络区域的无线交换机，楼层之间采用无线通讯。在一个楼层内，架设多个无线AP点，延长覆盖范围，每个终端设备安装一块无线网卡即可通过无线网络接入网络中心，从而接入Internet网。
3 结束语
校园网建设的好与坏，直接影响着学校教学科研事业的发展。随着各类学校的发展壮大，校园网络越来越庞大复杂，各种网络区域之间的距离越来越远。因此，构建―个庞大而复杂的网络必须进行全面的规划。日常网络维护工作是网络规划的一个重要指标，应当利用网络新技术，对提高工作效率和减少维护工作量给予充分考虑。当前，无线网络技术将对校园信息化系统的建设和应用产生极大的影响，校园无线网的建设将成为学校信息化建设的新亮点，将更有力地支持学校提高管理、教学和科研的信息化水平，大大扩展用户使用网络的空间。无线网络技术是一种非常好的网络建设解决手段，应该在广大学校网络建设中广泛推广和应用。
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