浅谈基于WLAN的校园无线覆盖设计

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摘要：信息资源已日益成为重要的生产要素，信息网络也更加普及并日趋融合，信息化成为全球经济社会发展的显著特征。随着获取信息资源无线终端的广泛应用，大学校园对无线网络的应用需求也日益增加。该文结合大学校园网的现状及校园无线覆盖系统的必要性，论述在现代校园环境下局域网的无线覆盖设计。

关键词：无线；局域网；覆盖；设计

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)17-4074-02

信息化是当今世界发展的大趋势，是推动经济社会变革的重要力量。大力推进信息化，是覆盖我国现代化建设全局的战略举措。随着国家推进教育信息化建设步伐的加快，校园网已经成为校园生活的重要组成部分，是学校师生获取信息资源的重要工具和途径，同时也是现代化教学的必要手段。因此，提供良好的数字化校园网络也就成为当前各个大学的一个最基本功能。

随着无线技术的进步，教育需求和资源的变化，无线办公系统正逐渐成为教育机构、院校或部门的重要组成部分。在无线局域网技术日趋成熟的今天，无线网络因为具有自由移动、漫游工作、使用方便、组网灵活、不用布线、施工量少、维护方便、成本低的特性，逐步被各个院校所采用。在布线技术上采用无线方式，端口连接上使用无线访问节点（AP），就可以轻松的从—个端口扩展到成百上千个端口。同时，无线覆盖技术可以将学校内各个场所的室内及室外进行连接使得校内所有局域网互联，从而实现校内师生与互连网便捷地进行资源共享与信息交换。然而在原有有线网络架设不便的地方布设无线网络节点时，不能一概无论，需要实际情况实际分析。因此基于wlan的校园无线覆盖设计尤为重要，该文即从以下三方面谈起：

1 WLAN的概念、意义及现状

计算机网络是指：将地理上分散的、功能独立的计算机互连起来，实现资源共享和信息交换的计算机系统。而无线局域网就是使用无线通信技术实现计算机互联的系统，简称为WLAN（Wireless Local Area Network的缩写）。无线局域网本质的特点是不再使用通信电缆将计算机与网络连接起来，而是通过无线的方式连接，提供传统有线局域网的所有功能，从而使网络的构建和终端的移动更加灵活。1997年6月，IEEE推出了802.11标准，开创了WLAN标准的先河。1999年10月，美国卡内基梅隆大学在世界上率先启动了校园无线网络，是IT技术在校园信息化中的一次重要突破。

我国无线校园网络的建设相对国外起步较晚，但建设速度及规模紧跟着技术的步伐，发展仍然相当迅速。其中最为典型的是2002年2月建成的上海中学无线校园网络系统，是国内第一个覆盖整体的无线校园网络；2002年5月，北京大学构建的整体校园大型无线网络环境，在国内无线校园网建设进程中迈开了具有典范的一步。

现如今，在这个“移动”的世界里，无线上网已成为趋势。全国各个大学校园移动终端和网络的不断普及，给我们日常的工作、学习、生活和管理方式带来了巨大变革。校园无线网作为有线网的补充使得网络无线信号覆盖到校园的每一个角落，从而为全校师生提供方便的电子邮件、网页浏览、文件传输、远程登录及电子公告板等现代化的资源共享环境。同时，无线校园网还支持数字图书馆、视频会议系统、多媒体远程教育等多种网络应用。由于WLAN的建设不需要用大量管路和线缆来布线，通信设备的架设上较传统的有线局域网来说更加方便。不仅可以大幅度缩减建构网络的时间，将来若网络拓扑需要更动时，也不用太过大费周章的进行重新布线。WLAN可大可小，扩充与升级都较传统有线网络来得方便。只要增加无线访问节点就可以拓展整个网络的涵盖范围与容量。适合管理人员弹性规划运用，市场应用极具吸引力。

2 WLAN的原理和应用

WLAN与传统的有线局域网本质上没有区别，在逻辑链路子层上完全一样，是一种能支持较高速率，采用微蜂窝结构、自主管理的计算机局部。WLAN利用射频无线电或红外线，借助扩频技术（用多个频率来传输一份报文数据的技术，以增加拦截的难度和降低噪声干扰。目前扩频技术分为直接序列扩频(DSSS)和跳频扩频(FHSS)），实现固定、半移动及移动网络终端对互连网进行较远距离的高速连接访问。

WLAN是有线网络与无线通信技术通过无线访问节点(AP)互连的网络，无线访问节点的作用是完成WLAN和LAN之间的桥接，实现无线空中接口协议到LAN协议的转换，并实现校园的移动用户管理。其中，无线访问节点的无线接口与无线终端相连，采用802.11帧进行通信；无线访问节点的以太网口与有线网络相连，采用802.3帧进行通信。在这个领域中有两个主要标准：IEEE802.11和HIPERLAN（High Performance Radio Local Area Network）。以前的WLAN采用IEEE802.11b协议，该协议工作在2.4 GHz频段，提供最高11 Mb／s传输速率。2001年了IEEE802.11g协议，最高传输速率可达54Mb／s，目前已有300 Mb／s甚至更高的系列协议，可满足高速的无线传输需求。针对大学校园覆盖范围普遍较广、用户数量较多的特点，需要无线接入设备具备提供大容量、高速率的数据接入能力。以802.11为基础的WLAN技术具有低成本、高带宽的接入优势，作为固定宽带的延伸和有效补充，可以在学校提供灵活的移动宽带接入。

无线校园网带给学校的不单纯是手段上的改变，而且会给学校的教育观念和教育模式带来变革。无线校园网技术路线的出发点就是把校园网作为学校信息化基础设施，实现全校园内各个场所随时随地接入Internet的无线全覆盖。校园无线覆盖设计首先要认真研究校园网建设的规划，学校应该具备或即将形成的现代教育模式，而实现这种模式最关键的首先是一整套完善的技术路线、设计方案，并由硬件构造出软件使用的环境。其次就是要加强WLAN理论的研究。校园无线覆盖设计就是为了满足广大无线终端用户的使用，继而建设校园无线网络。

3无线覆盖设计

3.1校园WLAN容量分析

随着WLAN在校园内的用户量日益增多，对于WLAN设计的难点和重点将是容量的规划。WLAN容量计算方式：

每用户速率=（每AP连接速率×传输效率）/（2×用户数量×忙时用户激活比例）

每AP基本连接速率：802.11g每个AP的最大连接速率为54 Mbit/s；

传输效率：指发送的应用层数据除以所发送的总数据（即应用层数据加上各种首部和尾部的额外开销），包括MAC效率和纠错开销，取50%；

用户数量×忙时用户激活比例：得到同时使用系统的实际用户数量；

在计算每用户的双向速率时，应将计算得到的用户速率再除以2。

综合考虑设备的布点及数量，考虑同一楼层内的接入用户数，不同楼层分别规划，校园WLAN覆盖中：单AP并发用户数≤15。

3.2校园WLAN覆盖指标

为保证校园WLAN覆盖的数据下载速率，在设备选取时需确保WLAN覆盖以下指标：

天线口功率强度,至少为8～15 dBm；

边缘场强的设定，至少＞﹣80 dBm，最好能＞﹣75 dBm。

3.3校园WLAN覆盖方式

1）室内无线覆盖方式。室内无线覆盖是针对校园学生宿舍、教学楼、图书阅览室、礼堂、体育馆等室内的无线覆盖。一般是通过在室内合适位置架设无线访问节点（AP），使信号在室内进行延伸，以达到室内各个部分均有信号，且强度达到正常覆盖的标准。室内环境的用户数量较多，范围的大小及建筑结构有很大差别。在无线覆盖设计时，架设无线访问节点（AP）时选无强磁场，电场干扰的位置，以高灵敏度无线节点配合分离式吸顶天线，接到交换机上，通过天线聚集无线信号，使无线覆盖范围扩大，保证有效带宽更宽。有源设备要应该具有无人值守的功能。

2）室外无线覆盖方式。室外是校园内的公共区域，无线覆盖宜选用室外放装型无线接入点（一种特殊的放大器，在上行链路上，输入端是放大器下行天线接口，输出端是上行天线接口。在下行链路上与此相反），形成蜂窝状布局。无线接入点最终的目标是满足无线覆盖的要求，在无线覆盖设计时，要根据实际情况进行预测，再建立多个重叠交叉的无线网桥基站，形成网状网络。天线选择合适的类型，布放于对信号影响较少的高处，并远离大功率电子设备。将信号均匀分布，尽可能地提高频率的复用效率，为铺设网线困难或无法铺设网线的地方提供网络的连通。

总之，无线网络以其无可比拟的优势迅速深入到了各个领域，它带来了一种全新的上网理念，成为网络发展的趋势所向。它的发展与最初有线网络的发展一样，需要有广泛的应用在网络上运行，应用是无线网络发展的最大动力。基于WLAN的校园网的构建凭借其不同于有线网络的便捷、灵活等特于行政、教学和科研等工作，已经成为一种不可替代获得资源的重要手段和应用。利用无线技术的校园网络适应了教育不断发展的需要，是学校加快校园现代化建设的重要一步，也逐渐成为一种潮流。在校园各区域按照设计要求布设无线局域网访问节点后，将增强无线校园网络的覆盖能力，师生可以在这些区域随时随地的漫游使用，从而提高学校的信息化水平，使师生的校园生活也更加便捷、丰富多彩。

参考文献：

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[2]张公忠,陈锦章.当代组网技术[M].北京：清华大学出版社,2009.

[3]刘元安.宽带无线接入和无线局域网[M].北京：北京邮电大学,2010.

[4] Gil Held.构建无线局域网[M].沈金龙,译.北京：人民邮电出版,2010.