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關鍵詞:TD;無線網優(yōu)平臺;關鍵技術
中圖分類號:C35文獻標識碼: A
引文
雖然現在研究領域有關TD無線網絡建設的論文與專著數量很多,但是大部分的論著的側重點還是停留在TD無線網絡規(guī)劃概況加以分析。而本文將結合著實際的工程技術來對TD無線網優(yōu)平臺的某些關鍵的技術是如何實現的來加以探討。因為我國國內還沒有最終明確TD所采用的具體頻段,所以本文將不再具體地討論頻率的規(guī)劃,而只是從OFDM的技術角度、多天線的技術角度、規(guī)劃站點選取的技術角度、分布系統(tǒng)建設的技術角度等方面,來對整個的TD無線網絡建設提供一些有力的技術層面上的支持。
一、TD無線網優(yōu)平臺中的關鍵技術的研究
針對TD系統(tǒng)的關鍵技術,主要有以下幾個方面。
1、TD無線網優(yōu)平臺中的OFDM技術
OFDM技術主要是運用基于正交頻分復的頻分多址的技術,這種技術和過去的那些技術所不同的地方在于其中的各載波是采用彼此疊加與正交的方式從而成功避免干擾的,這樣做的優(yōu)點在于既能夠將寬帶的資源使用的效率大大提高,又能夠把頻率的利用的效率從中得到適當的提高。OFDM這一技術的核心便是它的調制與解調,主要還是通過對離散傅里葉變化DFT來實現的,從而讓調制工作變得越來越簡單,不斷的循環(huán)前綴CP,這也是OFDM技術的又一個重要層面。OFDM技術,是TD無線網絡規(guī)劃關鍵技術中的多址技術,它有著高效的頻譜利用率、簡便的接收機、強化的帶寬擴展性;容易地去幫助MIMO系統(tǒng)的實現,和能夠讓它和同連接路的自適應技術加以結合等優(yōu)點,然而因為這一技術的峰均功率相對較高,這也就大大降低了射頻功率方面的效益,進而造成了發(fā)射機射頻模塊在資金的投入上和耗電等方面都有所增加。由于OFDM技術的上下行多址的方式,可以通過提高投入的資金與相對復雜的技術的方法,進而幫助TD系統(tǒng)能夠獲得更高的數據頻率,并且再通過SC-FDMA的相關使用,便極好的解決掉了OFDM眼中的高PAPR的問題。
2、TD無線網優(yōu)平臺中的多天線技術的具體情況
TD無線網優(yōu)平臺上的多天線技術,也被稱作MIMO技術。主要就是在發(fā)送端和接收端,來借助設置多條天線的方式,去完成負責信號的接收工作與發(fā)送工作,進而使系統(tǒng)的容量大大增加,系統(tǒng)容量的提升是可以加快信息的傳輸速率的,由于信息的冗余度在增加,還可以提高它的可靠性與安全性。采用這種技術,其關鍵的步驟是可以提高對于空間加以復用的頻譜利用效果,與此同時借助這一技術還可以對系統(tǒng)傳輸的可靠性提供保障的作用,最終把接收機的靈敏度能夠降低至一定的程度,然后便有效地提高了系統(tǒng)容量與小區(qū)覆蓋的半徑。
3、TD無線網優(yōu)平臺的物理層技術
首先就是TD無線網優(yōu)平臺的結構,在TDD雙工模式下TD系統(tǒng)的結構,其主要功能是為在同一工作頻率的上下行提供占用資源的時間和位置信息。對其TD無線網優(yōu)平臺的物理層資源塊,主要包括資源單元(RE)、資源塊(RB)、資源單元組(REG)、控制信道單元(CCE)等四類資源塊,TD無線網優(yōu)平臺中一些關鍵技術的實現分析且具有OFDM技術的多址特點;物理層信道主要包括上行和下行信道,用于承載來自高層信息的資源單元。
二、TD無線網優(yōu)平臺中關鍵技術的實現
1、TD無線網優(yōu)平臺中關鍵技術的需求
TD網絡建設要以市場業(yè)務需求為導向,將網絡建設到用戶真正需求的地方,中國移動建設TD無線網絡平臺,最大的可能是采用D頻段或者F頻段,而TD無線網絡覆蓋范圍與頻段的選擇是密切相關的。一般情況下,D頻段覆蓋室外熱點區(qū)域,F頻段進行室外全覆蓋,選擇TD無線網絡覆蓋范圍時不應僅僅考慮網格測試區(qū)、主城區(qū)、城區(qū)等范圍,建議對影響因素進行綜合考慮。首先對網絡覆蓋應該重點考慮數據區(qū)域和網絡測試區(qū),在規(guī)劃TD無線網絡覆蓋區(qū)域時應盡量連續(xù),特別是規(guī)劃D頻段時,不能因為D頻段是覆蓋熱點區(qū)域,而被劃分成一個個的小區(qū)域,如果規(guī)劃覆蓋范圍過小,會造成后期網絡測試及TD無線網絡業(yè)務推廣均會出現很大的問題。
2、TD無線網優(yōu)平臺宏站規(guī)模
通常根據覆蓋預測來進行TD宏蜂窩站點數量的確定。根據理論計算,在達到同等覆蓋質量的前提下,如果使用F頻段可比使用D頻段節(jié)省46%的建站資源。在進行TD規(guī)劃時,D頻段站點可略多于覆蓋預測的站點。但由于TD頻段規(guī)劃站點多于現網TD-SCDMA站點數,受限于選點難度,新選站點不宜太多。但在進行F頻段的TD無線網絡規(guī)劃時,相對于覆蓋預測,建議加大F頻段的站點數量。因為在TD無線網絡采用F頻段時,站點數少與同覆蓋區(qū)的TD-SCDMA站點數,站點可選擇的余地較大,而且TD無線網絡采用F頻段的目的是進行連續(xù)覆蓋,為了保證TD的網絡質量,宜加大F頻段的站點數量。
3、TD無線網優(yōu)平臺分布系統(tǒng)選擇
因為TD無線網絡的頻段較高,對于規(guī)劃區(qū)內的TD-SCDMA物業(yè)點均建議建設TD無線系統(tǒng),TD無線網絡室內分布系統(tǒng)建設方式包括單路建設方式和雙路建設方式兩種。雙路分布系統(tǒng)相對于單路分布系統(tǒng)具有1.5~1.8倍的容量增益,對于提升小區(qū)吞吐量和用戶峰值速率體驗具有明顯的性能優(yōu)勢,故在數據流量較大的區(qū)域,網絡應建設雙路分布系統(tǒng)。但實際規(guī)劃設計中很難按此考慮,雙路分布系統(tǒng)由于需要雙路饋線和雙倍天線,建設難度很大,特別對已建單路分布系統(tǒng)的物業(yè)點,再建設一路分布系統(tǒng)協調難度很大。對某地市的現網情況進行調研后發(fā)現,現網有雙路分布系統(tǒng)的物業(yè)點不到1%,主要原因就是因為協調困難。而且從投資效益上說,雙路分布系統(tǒng)投資接近翻倍,但是很多物業(yè)點并沒有建設雙路分布系統(tǒng)的必要?,F網很多分布系統(tǒng)是為了解決TD-SCDMA網絡的覆蓋需求而建設的,并沒有很高的用戶數及數據流量,在這些物業(yè)點建設雙路分布系統(tǒng)會造成投資浪費。
三、TD無線網優(yōu)平臺關方面的設計
TD無線網絡規(guī)劃得主要步驟上分為網絡規(guī)模的估算、網絡規(guī)劃的需求分析、覆蓋容量的仿真工作、站址的選擇與無線參數的規(guī)劃設計等幾大部分。在設計TD無線網絡時,能夠采用以下幾個環(huán)節(jié)來進行。
1、TD網絡的頻率規(guī)劃
為了最終解決好小區(qū)間的干擾問題,在TD無線網絡的頻率規(guī)劃的具體階段,應當大力提高對于頻段的分配與復用工作。運用同頻組網或者異頻組網的方法來實現。
2、TD網絡的覆蓋規(guī)劃
進行TD無線網絡的覆蓋規(guī)劃工作,要求覆蓋對象要多樣化,編碼的調制方式也要多樣化,并且?guī)Y構的支持覆蓋的極限功能要實現進一步的提高。借助由覆蓋目標的計算覆蓋的半徑與采用覆蓋的區(qū)域半徑來計算覆蓋的速率這兩種方有效法,最終進行網絡的覆蓋規(guī)劃。
3、TD網絡的鏈路預算
在進行規(guī)劃的仿真工作的前期,是需要來采用相關的鏈路預算的方法的,從而預計出系統(tǒng)覆蓋的具體性能。在這一實現階段,需要首先制定出一個相對明確的、盡量詳細的計劃,包括技術和時間等多個方面,并使用制定的預算來確定TD網絡建設的大體規(guī)模,以及主要需求、重要參數和所需要補充的設備等等。
4、TD網絡的容量規(guī)劃
進行TD無線網絡的容量規(guī)劃工作,主要是使用系統(tǒng)的仿真、實際測量來統(tǒng)計數據的方法,從而獲取小區(qū)的吞吐量、小區(qū)的邊緣的吞吐量的信息,最終使得站址選擇工作更為便捷。
5、TD網絡的仿真規(guī)劃
TD網絡的仿真規(guī)劃需要具備多天線的增益配置、承載參數配置與ICIC干擾的消除功能的,和無線資源調度等特點。在這一階段當中,還需要應用專門的TD仿真工具去對已經確定的規(guī)劃方案來進行相應的測試工作,并一定要注意對其容量和覆蓋的范圍加以仿真的分析。具體上講也就是要做好導入規(guī)劃數據、規(guī)劃鄰區(qū)、傳播預測、時隙以及頻率規(guī)劃、蒙特卡羅仿真、業(yè)務模型配置等內容。
結束語
通過對TD無線網優(yōu)平臺中一些關鍵技術的研究探討,能夠幫助實現TD無線網絡的合理規(guī)劃設計,以及幫助未來TD無線網絡的部署工作展開。當前中國移動計劃部以及工信部都已經開始對其展開網絡試驗,并推動TD無線網絡產業(yè)特別是終端產品的商用化發(fā)展,從某種程度上說,TD無線網優(yōu)平臺技術成為日后通信領域的主流發(fā)展趨勢。
參考文獻
論文摘要:數字校園是高校教育信息化在數字時代的必然目標,對中國高校教育改革起到積極的推動作用。但高校資源緊張,為使教學資源得到充分優(yōu)化利用,有效的方法是建設無線校園網,創(chuàng)建數字化校園,實現超時空虛擬大學。
1引言
人類全面進人信息化社會,世界發(fā)達國家高度重視信息技術對教育的影響和作用,高等教育必須適應信息化社會對教育的需求。但隨著高校擴招的推進,各高校在校學生人數激增,教學資源緊張日趨嚴重,為使教學資源得到充分優(yōu)化利用,有效的方法是建設無線校園網,營造數字化校園已是大勢所趨、人心所向,創(chuàng)建數字化校園,實現超時空虛擬大學。
2數字校園
2.1數字化校園內涵
數字化校園是以數字化信息為基礎,以計算機技術和網絡系統(tǒng)為依托,支持學校教學和管理信息流,實現教育、教學、科研、管理、技術服務等校園信息的收集、處理、整合、存儲、傳輸、應用,使教學資源得到充分優(yōu)化利用的一種虛擬教育環(huán)境。
2.2數字化校園是傳統(tǒng)校園的時空拓展
(1)空間拓展。傳統(tǒng)意義上的教室不復存在,將校園的功能突破圍墻的限制,成為一個可以覆蓋網絡可達范圍的無疆域的大學。
(2)時間拓展。人們可以根據自己的需要自主安排學習時間,突破了傳統(tǒng)上定時定點集中上課的束縛,在網絡覆蓋區(qū)任何角落,只要有一臺筆記本電腦,便可以隨意上網接受教育。這種不受時間和地點限制、不受電纜和網絡線、布線限制的網絡訪問模式,就是無線上網?,F在無線局域網絡(WirelessLocalAreaNet-work,WLAN)在全球各地的數字化校園建設中已悄然興起,成為教育網絡發(fā)展的主要潮流。
3無線局域網
移動設備的發(fā)展催生了無線數據傳輸的應用。在此以前桌面機和服務器以及各種連接的電纜線還統(tǒng)治著市場,網絡線,電話線們構筑起整個有線世界。隨著Internet的飛速發(fā)展,無線網絡還是被推上了日程。作為無線網絡之一的WLAN,滿足了人們實現移動辦公的夢想。WLAN是利用無線通信技術在一定的局部范圍內建立的網絡,提供傳統(tǒng)有線局域網的功能,能夠使用戶真正實現隨時、隨地、隨意的寬帶網絡接人。WLAN可應用于辦公、醫(yī)院、校園、社區(qū)、廠房、監(jiān)控、會議等,是當今網絡發(fā)展的一個主要潮流。
3.1WLAN網絡配置
在WLAN環(huán)境中要配置兩種設備。一種是用來專門進行數據接收和發(fā)送被稱作無線訪問節(jié)點AP(AccessPoint)的設備見圖1。一個AP能夠在幾十至上百米的范圍內連接上百個無線用戶。另一種就是提供給終端用戶使用的無線網卡(WLANCard),通過無線網卡才能訪問整個網絡。
3.2WLAN特性
WLAN具有易安裝、易擴展、易管理、易維護、高移動性、保密性強、抗干擾等特性。剛開始是作為有線局域網絡地延伸而存在的,各單位廣泛采用WLAN技術來構建其辦公網絡。但隨著應用的進一步拓展,WLAN已發(fā)展成為公共WLAN,成為Internet寬帶接人手段。
3.3WLAN應用范疇
WLAN應用包括:①休閑旅游。應用在生活社區(qū)、游樂園、旅館、機場車站等游玩區(qū)域;②移動辦公。應用在政府辦公大樓、校園、企事業(yè)單位、醫(yī)療、金融證券等。③變化區(qū)域。難于布線及頻繁變化的環(huán)境,臨時需要的寬帶接人,流動工作站等,建立WLAN是理想的選擇。
3.4WLAN網絡安全
用有線網絡的安全措施可以滿足其安全性需求,但對于安全性要求特高的用戶,仍然存在著安全隱患,需要在無線接人點AP上加密即可達到安全要求。
4創(chuàng)建無線校園網絡
隨著高等學校大量擴招,教室、公共機房、電子閱覽室、實驗室等都無法滿足教學的需要,教學資源相當緊張,造成這種困境的根本原因是教學受地點和時間的限制。改變這種局面的有效方法是建設無線校園網,人們可以根據自己的需要隨時隨地自主安排學習,實現教學不再受地點和時間的限制。
4.1安裝、維護簡單易行
無線校園網絡系統(tǒng)可有效解決上述場所物理布線困難等難題,是目前局域網用戶升級、改造現有網絡最佳途徑。既可用于物理布線困難的地方,調試也相對簡單,更能節(jié)省大量的維護費用。其特點是有良好的先進性、開放性、可靠性、擴充性、管理性、實用性。
4.2實現動態(tài)管理
運用無線網絡技術,筆記本電腦和服務器之間無需物理連接,通過AP實現與現有有線網絡的連接,多人可同時上網;同時支持動態(tài)接人,在有效范圍內,傳輸信號可以穿透墻壁等固體物質。
4.3教學資源利用充分
學校不必再投人大量的資金來建設許多公共機房;有筆記本學生用其筆記本上網,無筆記本的學生用現有PC上網,無需作更多的投資就能真正實現數字化校園的功能。教學不再受地點和時間的限制,緩解教學資源緊張的矛盾。
4.4節(jié)約經費
網絡所需的基礎設施不需再埋在地下或隱藏在墻里,節(jié)省大量的布線成本。而筆記本的價格正變得越來越平易近人,在筆記本上搭載無線連接技術也成了一塊新興的市場。教師和學生都使用筆記本電腦辦公,學校就無需購置專用的教學PC,僅需購置無線網卡即可。
4.5易管理
無線校園網在安全維護上并不需要特殊的投資,在管理上則完全按照有線網絡來管理。即通過服務器來給不同的用戶設置權限,這樣不同的用戶只能訪問特定的資源,即使是外來用戶進人無線校園網的輻射區(qū)域,只能訪問公開的信息。
5存在問題
5.1無線校園網未普及
全國雖然已經有很多高校建起了校園局域網,但使用無線校園網絡的高校卻不很多。因此,真正實現無線網絡的數字化校園,還是任重道遠。
5.2信息共享欠缺
校園內部網絡安全防范與信息過濾欠缺,各個應用系統(tǒng)之間難以保證信息的一致和及時的數據交換,形成了很多“信息孤島”,沒有資源共享的平臺,造成大量可用資源無法得到充分的使用。
5.3加密防火墻
對于無線網絡來說,除存在有線網絡存在的網絡間黑客攻擊和病毒侵襲以外,最大的問題是加密密碼被泄露或破解問題,因此需安裝二道防火墻,以確保關鍵系統(tǒng)不被人侵。
5.4信號接收不穩(wěn)
無線網絡雖然免去了布線的煩惱,但是它同樣也給用戶出了一個難題,AP放置地點、位置、無線網卡質量好壞、用戶上網的地點、位置、方向、天氣等都影響信號的接收以及信號的穩(wěn)定。
6國內外高校應用實例
創(chuàng)建無線網絡的數字化校園在國內外很多大學中已經啟動,如斯坦福大學、麻省理工學院(MIT)、加州大學伯克利分校、紐約州立大學、德國亞深大學、北京大學、香港城市大學、香港中文大學、新加坡南洋理工學院等著名高等院校。
6.1北京大學
北京大學是中國率先進行校園無線局域網絡建設的大學,而校園無線網絡項目的投人使用,無疑使北大的教育網絡建設在國內院校中率先走向了國際化。北京大學無線校園網共設計有250個節(jié)點,分布在辦公區(qū)、教學區(qū)、學生宿舍區(qū)、圖書館、大講堂、場、靜園、勺園、朗潤園、未名湖畔等處,覆蓋了整個主校區(qū)。北大師生只要通過移動PC和無線網卡就可以在校園的任何地方上校園局域網或聯接互聯網,上網訪問、查閱資料。無線網絡的實施標志著北京大學將成為中國首家擁有校園WLAN的高校,也標志著中國高等院校教育網絡建設在與國際接軌的道路上又邁出了重要一步。
6.2德國亞深大學
論文摘要:本文簡要敘述了無線網絡技術的發(fā)展現狀及其優(yōu)勢,重點論述了無線網絡技術在校園圖書館中的應用以及在建設圖書館無線局域網過程中需要注意的問題。
隨著人們生活和工作方式的轉變,生活工作地點的移動也越來越頻繁,因此移動電話、筆記本電腦、PDA等移動設備大行其道。隨著計算機技術和通信技術的迅猛發(fā)展,傳統(tǒng)的有線網絡也逐漸暴露出種種問題:難以解決遠距離信息傳遞、無法鋪設線纜環(huán)境(如施工工地、地形比較復雜的校園環(huán)境)中的網絡建設、移動辦公等等。隨著無線局域網技術標準、無線產品的不斷推出,無線局域網的應用和普及已發(fā)展到了一個新階段。無線局域網技術的發(fā)展對校園圖書館的建設有何影響,如何將無線局域網技術應用到校園圖書館中去已經成為各個學校圖書館信息化建設探索的目標。
1什么是無線局域網
無線局域網是在有線局域網的基礎上發(fā)展起來,以無線信道作傳輸媒介的局域網絡(Wireless Local Area Net-work),簡稱WLAN。它是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物,它利用無線多址信道支持計算機之間的通信,為計算機在移動中通信提供了可能。因此,無線局域網是不通過傳統(tǒng)網絡傳輸介質提供以太網或者令牌網絡服務的計算機網絡。無線局域網在發(fā)展過程中還拓廣了局域網技術概念:聯接不僅僅是連接;“本地”的距離從米延伸到了公里;基礎設施不需要再埋在地下或隱藏在墻里;網絡能夠隨著機構的發(fā)展而移動或變化。只要在筆記本或PC上安裝PC Card適配器,用戶就能夠在無線網絡覆蓋區(qū)內自由移動而保持與網絡的聯結。將無線局域網技術應用到臺式機系統(tǒng),則具有傳統(tǒng)局域網無法比擬的靈活性。桌面用戶能夠安放在纜線所無法到達的地方,臺式機的位置能夠隨時隨地進行變換。
無線局域網技術應用到臺式計算機,可以提供傳統(tǒng)局域網無法比擬的靈活性。用戶可以隨心所欲地將桌面計算機安放在傳統(tǒng)纜線無法到達的地方,且允許其位置能夠隨時隨地進行變換。無線局域網對于那些臨時建立的工作機構或者快速發(fā)展的組織而言是最合適不過的選擇。無線局域網的組建、配置和維護都較為簡單,一般計算機工作人員都可以勝任網絡的管理工作。
2無線局域網圖書館解決方案
按與有線局域網的關系,無線局域網分為獨立式和非獨立式兩種。獨立式無線局域網指整個網絡都使用無線通信的無線局域網,非獨立式無線局域網指局域網中無線網絡設備與有線網絡設備相結合使用的局域網。目前非獨立式無線局域網居于無線局域網的主流,在有線局域網的基礎上通過無線訪問節(jié)點、無線網橋、無線網卡等設備使無線通信得以實現,其本身還要依賴于有線局域網,是有線局域網的擴展和補充,而不是有線局域網的替代產品。非獨立式無線局域網,帶有無線網卡的電腦與接人點(Access Point,簡稱“AP")實現無線通信,訪問點通過線纜與網絡的其他部分相連接。一個接人點覆蓋的半徑在35-100米之間,實際連接距離和速度視環(huán)境有無障礙物而定。而本校的圖書館無線局域網接人方案采用的就是非獨立式無線局域網的拓撲結構,現在就結合本校實例對方案進行說明。
本校之所以選擇無線局域接人學校圖書館主要考慮到以下幾個方面:
2.1接入網絡信息系統(tǒng)
通過無線局域網絡,在校的老師或學生可以用便攜式計算機或移動設備(如:PDA、智能手機等),通過無線網卡在學校任何地方連人信息系統(tǒng)查看最新的圖書信息和連人數字圖書館。
2.2難以布線的環(huán)境
由于本校圖書館大樓時間較長比較陳舊導致有些部門布線困難所以采用無線局域網結構。
2.3使用移動設備進行網絡連接
考慮到近幾年在校師生使用便攜式計算機等可移動設備的人數較多,而大多數移動設備便攜式計算機都支持無線網卡所以采用無線局域網結構。
3無線局域網圖書館應注意的問題
無線局域網必須支持高速突發(fā)數據業(yè)務,在室內使用時要解決包括多徑衰落、相鄰子網間串擾等問題。下面我們列出組建圖書館無線局域網時必須注意和克服的4項技術難點。
3.1可靠性
有線局域網的信道誤比特率達10-9,這樣保證了通信系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。無線局域網的信道誤比特率應盡可能低,否則,當誤比特率過高而不能被糾錯碼糾正時,該錯誤分組將被安排重發(fā)。這樣大量的重發(fā)分組會使網絡的實際吞吐性能大打折扣。根據我們的實驗數據表明,如系統(tǒng)分組丟失率,10-5,或信道誤比特率
3.2兼容性
對室內應用的局域網,應盡可能與現有有線局域網兼容,現有的網絡操作系統(tǒng)和網絡軟件應能在無線局域網上不加修改地正常運行。
3.3數據傳輸數率
為了滿足局域網的業(yè)務環(huán)境,無線局域網至少應具備1 Mbps以上的數據傳輸數率。
3.4電磁環(huán)境、無線電頻段的使用范圍
在室內使用的無線局域網,應考慮電磁波對人體健康的損害及其它電磁環(huán)境的影響。無線電管理部門應規(guī)定無線局域網能夠使用的頻段,規(guī)定發(fā)射功率及帶外輻射等各項技術指標。
關鍵詞:高等學校;無線校園;WLAN
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2014)20-4684-03
With the Construction of University Campus Wireless Network Based on WLAN
LIU Yan
(School of information science and technology, Jiujiang University, Jiujiang 332005,China)
Abstract: In recent years, with the continuous introduction of IEEE802.11 standard wireless LAN, wireless LAN based on WLAN wireless communication technology has made rapid development. As an extension of wired campus network, wireless campus network has become the foundation of digital campus. Students' and teachers' growing demand in the network, the wireless campus network construction put forward a huge challenge. Based on the planning and construction of university campus wireless network, WLAN introduced the construction of wireless campus network based on the aim, summing up the advantages and disadvantages, proposes the construction goal and solutions, design method.
Key words: high school campus wireless; WLAN
全國的高校通過幾年的建設,基本都已建成校園有線網,并在日常教學與工作中發(fā)揮了巨大的作用。近年來,隨著移動通訊、無線技術的日漸成熟,無線網愈來愈而多的融入到人們的日常生活當中,無線應用的普及使得高校中原有的校園有線網絡已經無法滿足師生教學、工作、生活的需要。作為校園有線網的延伸,無線校園的引入,使校園網突破了區(qū)域的限制,師生可以在圖書館、會議室、餐廳等無線網絡覆蓋到的任何區(qū)域,利用無線終端連入校園網??梢哉f無線校園的引入,是教育信息化的重要手段,為高校教育改革提供了平臺。
WLAN無線通信技術是基于802.11無線局域網技術標準,隨著三大運營商3G業(yè)務的快速發(fā)展以及用戶規(guī)模的不斷擴大,3G網絡面臨巨大的壓力。在3G網絡下,用戶獲得的帶寬十分有限,上網質量無法得到保證,同時3G網絡資費相對較高,在高校中大規(guī)模推廣困難較大,并且3G網絡不能訪問校園網內部資源,很多優(yōu)秀的校內資源不能很好共享。而WLAN技術具有成本低、施工便捷、規(guī)劃簡單、擴展性強等優(yōu)點,使之成為建設校園無線網絡的首選技術方案。中國移動、中國聯通、中國電信三大運營商從2010年開始部署WLAN網絡,搶占高校移動接入市場,由此WLAN開始步入大規(guī)模發(fā)展階段。
1 WLAN無線校園網的意義與目的
高等院校中人員多,人員流動性大,雖然,現在高校基本上都建成了校園網,但隨著學校的不斷發(fā)展,教學科研水平的提高,學術活動的增多,無線設備在學生中所占的比重越來越大,有線網在圖書館、體育館、食堂等特殊區(qū)域受到端口數量的限制,不可能提供很多接入點,無法為師生在這些區(qū)域提供上網服務,要想通過改造有線網來增加接入點幾乎是一件不可能完成的工作,而無線網施工簡單、成本低、組網靈活、覆蓋范圍廣,可以輕松地提供出幾百個信息點。這使得無線網絡已經不單單是有線網的延伸,他與有線網一同組成了高校的校園網絡,成為數字化校園建設中不可或缺的一部分。
2 WLAN無線校園網的設計理念
無線校園網的設計原則應該在充分滿足學校使用需要的基礎上,體現以下幾點:
1) 性能。無線網絡建設應該采用先進成熟的技術,使得無線校園網能夠滿足今后日益增長的業(yè)務需求。
2) 可靠性。無線網絡應該具備很高的容錯能力,關鍵設備和模塊應該有冗余,具備負載均衡、故障恢復能力,保障網絡能夠可靠地運行。
3) 兼容性和擴展性。無線校園網應該能夠與現有的校園網無縫對接,現有的服務器、數據庫以及其他各種資源,在無線校園網中都能夠得到支持,并且針對今后需求的發(fā)展,無線網應該能夠方便的擴展。
4) 管理性。無線網應該可以在線監(jiān)控,快速解決故障,合理分配網絡資源,提高網絡使用效率。
5) 安全性。無線網絡應該提供完整有效的安全控制機制和防范措施,防止信息泄露和非法入侵。
3 WLAN無線校園網建設方案
3.1 總體架構
在WLAN建設中,學校不同,運營商不同,其WLAN架構也不相同。論文以某高校為例,對其網絡架構進行探討與研究。
本WLAN架構由校園網絡部分與運營商網絡兩部分構成,主要采用的設備包括:AP、接入交換機、匯聚交換機等等。如圖1所示。
圖中的WLAN架構中考慮到該高校的特點,采用瘦AP+AC的架構,有線無線一體化的建設方式。在此架構中,AP功能簡單,不能單獨工作,需在AC上注冊后,在其控制下完成無線射頻功能,而AC則完成安全策略、漫游等大量的網絡功能。一個AC可以集中管控多個AP,此架構適應大型無線網建設。在學校的每個需要布放無線網絡的環(huán)境中安放一定數量的AP,每個環(huán)境中的各個AP通過接入交換機連接到學校機房的匯聚交換機上,并接入校園網,通過多業(yè)務路由連接到運營商的網絡上。
3.2 無線覆蓋方案
高校中的環(huán)境復雜多樣,包括:宿舍、教學、辦公、圖書館、操場、廣場等等。各種環(huán)境對無線的需求不一樣,對無線的覆蓋要求也不一樣,根據校園中不同的環(huán)境,可以采用不同的布放方式和覆蓋方案。
對于宿舍環(huán)境,其特點是房間多,用戶集中,晚高峰階段對帶寬和流量的需求大,可以采用室分AP進行布放。由于AP的傳輸帶寬和空口資源有限,雖然AP沒有明確限制接入用戶數量,但在實際應用中,考慮到WLAN并發(fā)率,WLAN終端滲透率等因素,而宿舍樓中用戶高度集中,因此,在安裝AP時需要充分考慮宿舍樓中房間的分布情況和用戶情況,限制單個AP的在線用戶數,以單個AP同一時刻用戶數不超過20個為宜。如圖2所示。
對于教學樓、辦公樓、圖書館等環(huán)境,其特點是空間寬闊,阻擋少,用戶分散且布線困難,可以采用放裝AP進行布放,為了減少對建筑物的影響,可以將AP安裝在天花板或角落上。如圖3所示。
對于操場和廣場環(huán)境,其特點是空間開闊,用戶較少,可以采用室外AP+增益天線進行布放,如圖4所示。
4 WLAN與校園網融合
WLAN網絡是運營商與學校共建的網絡,他是基于校園網之上的,因此要將WLAN與校園網充分融合,既要保證師生能夠方便通過WLAN訪問校園網,又要保證校園網的安全,使學校能夠對WLAN進行監(jiān)管。在實際組網過程中,可以考慮劃分TEACHER和STUDENT以及CMCC三個SSID,這三個SSID分別對應不同的VLAN。教師用戶接入TEACHER可以免費訪問校園網資源和互聯網資源,學生用戶接入STUDENT可免費訪問校園網資源,此兩個SSID由學校進行認證,為了有利于管理,采用PORTAL方式進行認證,用戶名和密碼根據師生相關信息制定并通知用戶。而學生用戶需要通過WLAN訪問互聯網資源,則需接入CMCC,用戶需到運營商處申請開通WLAN業(yè)務,獲取賬號與密碼,由運營商進行認證,并通過計費系統(tǒng)進行流量統(tǒng)計和計費。
5 結束語
本文從無線校園網建設意義和設計理念出發(fā),介紹了基于WLAN的高校無線校園網的構建方案,通過學校與運營商的合作,融合雙方資源,為高校師生提供價格低廉,訪問便捷的網絡服務,為運營商提升品牌影響力、搶占市場都有重要的意義。總而言之,運營商與高校合作共建基于WLAN的無線校園網絡,對雙方而言是一種雙贏的模式,值得進一步探討。
參考文獻:
[1] 高春陽.高校無線校園網建設研究[J].電腦知識與技術,2013,9(35):7913-7914.
論文摘要近年來,隨著個人數據通信的發(fā)展,功能強大的便攜式數據終端以及多媒體終端得到了廣泛的應用。為了實現使用戶能夠在任何時間、任何地點均能實現數據通信的目標,要求傳統(tǒng)的計算機網絡由有線向無線、由固定向移動、由單一業(yè)務向多媒體業(yè)務演進,由此無線網絡技術得到了快速的發(fā)展。在互聯網應用快速普及的今天,無線網絡技術已成為通信發(fā)展的重要新興領域。無線技術使得人們使用品種廣泛的設備在世界任何位置訪問數據的愿望成為可能。
一、無線網絡概述
無線網絡技術涵蓋的范圍很廣,既包括允許用戶建立遠距離無線連接的全球語音和數據網絡,也包括為近距離無線連接進行優(yōu)化的紅外線技術及射頻技術。通常用于無線網絡的設備包括便攜式計算機、臺式計算機、手持計算機、個人數字助理(PDA)、移動電話、筆式計算機和尋呼機。無線技術用于多種實際用途。例如,手機用戶可以使用移動電話查看電子郵件。使用便攜式計算機的旅客可以通過安裝在機場、火車站和其他公共場所的基站連接到Internet。在家中,用戶可以連接桌面設備來同步數據和發(fā)送文件。
二、無線網絡的標準
為了解決各種無線網絡設備互連的問題,美國電機電子工程師協會(IEEE)推出了IEEE802.11無線協議標注。目前802.11主要有802.11b、802.11a、802.11g三個標準。最開始推出的是802,11b,它的傳輸速度為lIMB/s,最大距離室外300米,室內約50米。因為它的連接速度比較低,隨后推出了802.11a標準,它的連接速度可達54MB/s。但由于兩者不互相兼容,致使一些早已購買802.11b標準的無線網絡設備在新的802,11a網絡中不能用,所以IEEE又正式推出了完全兼容802.11b標準且與802.11a速率上兼容的802.11g標準,這樣通過802.11g,原有的802.11b和802.11a兩種標準的設備就可以在同一網絡中使用。IEEE802.11g同802.11b一樣,也工作在2.4GHz頻段內,比現在通用的802.11b速度要快出5倍,并且與802,11完全兼容,在選購設備時建議弄清是否支持該協議標準。選擇適合自己的,802.11g標準現在已經開始普及。
三、無線網絡類型
(一)無線廣域網(WWAN)。無限廣域網技術可使用戶通過遠程公用網絡或專用網絡建立無線網絡連接。通過使用由無線服務提供商負責維護的若干天線基站或衛(wèi)星系統(tǒng),這些連接可以覆蓋廣大的地理區(qū)域,例如若干城市或者國家(地區(qū))。目前的WWAN技術被稱為第二代(2G)系統(tǒng)。2G系統(tǒng)主要包括移動通信全球系統(tǒng)(GSM)、蜂窩式數字分組數據(CDPD)和碼分多址(CDMA)?,F在正努力從2G網絡向第三代(3G)技術過渡。一些2G網絡限制了漫游功能并且相互不兼容;而第三代(3G)技術將執(zhí)行全球標準,并提供全球漫游功能。ITU正積極促進3G全球標準的指定。
(二)無線局域網(WLAN)。無線局域網技術可以使用戶在本地創(chuàng)建無線連接(例如,在公司或校園的大樓里,或在某個公共場所,如機場)。WLAN可用于臨時辦公室或其他無法大范圍布線的場所,或者用于增強現有的LAN,使用戶可以在不同時間、在辦公樓的不同地方工作。WLAN以兩種不同方式運行。在基礎結構WLAN中,無線站(具有無線電網卡或外置調制解調器的設備)連接到無線接入點,后者在無線站與現有網絡中樞之間起橋梁作用。在點對點(臨時)WLAN中,有限區(qū)域(例如會議室)內的幾個用戶可以在不需要訪問網絡資源時建立臨時網絡,而無需使用接入點。
(三)無線個人網(WPAN)。無線個人網技術使用戶能夠為個人操作空間(POS)設備(如PDA、移動電話和筆記本電腦等)創(chuàng)建臨時無線通訊。POS指的是以個人為中心,最大距離為10米的一個空間范圍。目前,兩個主要的胛AN技術是“Bluetooth”和紅外線?!癇luetooth”是一種電纜替代技術,可以在30英尺以內使用無線電波傳送數據。Bluetooth數據可以穿過墻壁、口袋和公文包進行傳輸。“Bluetooth專門利益組(SIG)”推動著“Bluetooth”技術的發(fā)展,于1999年了Bluetooth版本1.0規(guī)范。作為替代方案,要近距離(一米以內)連接設備,用戶還可以創(chuàng)建紅外鏈接。
為了規(guī)范無線個人網技術的發(fā)展,IEEE已為無線個人網成立了802.15工作組。該工作組正在發(fā)展基于Bluetooth版本1.0規(guī)范的WPAN標準。該標準草案的主要目標是低復雜性、低能耗、交互性強并且能與802.11網絡共存。無線個人網和無線局域網并不一樣。無線個人網是以個人為中心來使用的無線個人區(qū)域網,它實際上就是一個低功率、小范圍、低速度和低價格的電纜替代技術。但無線局域網卻是同時為許多用戶服務的無線網絡,它是一個大功率、中等范圍、高速率的局域網。
最早使用的WPAN是1994年愛立信公司推出的藍牙系統(tǒng),其標準是[EEE802.15.1[w-BLUE]。藍牙的數據率為720kb/s,通信范圍在10米左右。為了適應不同用戶的需求,無線個人網還定義了另外兩種低速WPAN和高速WPAN。
(四)無線城域網(WMAN)。無線城域網技術使用戶可以在城區(qū)的多個場所之間創(chuàng)建無線連接(例如,在一個城市或大學校園的多個辦公樓之間),而不必花費高昂的費用鋪設光纜、銅質電纜和租用線路。此外,當有線網絡的主要租賃線路不能使用時,WWAN還可以作備用網絡使用。WWAN使用無線電波或紅外光波傳送數據。為用戶提供高速Internet接入的寬帶無線接入網絡的需求量正日益增長。盡管目前正在使用各種不同技術,例如多路多點分布服務(MMDS)和本地多點分布服務(LMDS),但負責制定寬帶無線訪問標準的IEEE802.16工作組仍在開發(fā)規(guī)范以便實現這些技術的標準化。
無線城域網服務范圍可覆蓋一個城市的部分區(qū)域,通信的距離變化較大(遠的可達50公里),因此接收到的信號功率和信噪比等也會有很大的差別。這就要求有多種的調制方法。因此工作在毫米波段的802.16必須有不同的物理層。802.16的基站可能需要多個定向天線,各指向對應的接收點。由于天氣條件(雨、雪、雹、霧等)對毫米波的傳輸的影響較大,因此與室內工作的無線局域網相比較時,802.16對差錯的處理也更為重要。