基于WLAN的校園無線熱點建設初探

摘要:隨著無線局域網技術的應用與發展，目前基于WLAN的校園無線熱點建設成為有線校園網網絡延伸的重要手段之一，文章對于無線局域網技術、校園無線熱點的建設做了介紹，提出一些設想和初步的設計方案。

關鍵詞:無線局域網;校園網;無線接入點

中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)26-7581-02

The Initial Study on the Hotspot Construction of the Campus Wireless LAN Based on WLAN

YAN Zhi

(The Party Committee Propaganda Department of Guizhou University， Guiyang 550025， China)

Abstract: With the application and development of the wireless LAN technology， the campus wireless hotspot construction based on the current WLAN becomes one of the important means of a campus cable network. This thesis introduces the construction of the campus wireless hotspots. And some initial ideas and the design options are put forward in the papers.

Key words: WLAN; campus network; wireless access point

隨著校園網絡信息化的普及，人們越來越希望盡可能方便、快速、移動式地使用網絡，同時，隨著筆記本電腦的

普及和無線局域網客戶端適配器產品的價格逐步降至普及門檻之下，越來越多的師生有能力擁有無線網絡客戶端產品。能在各類教室、禮堂、會議室、圖書館，甚至在體育館、足球場、操場等有線網絡無法延伸到的場所連接互聯網成為校園用戶迫切的渴望。讓無線網絡與有線網絡相結合，形成互補，有效地解決目前有線網絡不能很好解決的問題，并將校園網建設帶入一個嶄新的天地。

1 WLAN 技術簡介

無線局域網WLAN(Wireless Local Area Network)，是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物。WLAN代替了常規LAN中使用的雙絞線或同軸線路或光纖，通過電磁波傳送和接收數據。

1.1 WLAN 的技術標準

從無線局域網標準來看，中國標準與IEEE 的802.1x 系列標準基本保持一致。在802.1x系列標準中，涉及物理層的有4個標準:802.11、802.11b、802.11a、802.11g。802.11標準是IEEE于1997年推出，在1999年相繼推出了802.11b、802.11a兩個標準。并且在2003年通過802.11g方案，該方案可在2.4GHz頻帶上實現54Mbps的數據速率，并與802.11b標準兼容，并且較好地解決了WLAN與藍牙的干擾問題，因此更具有下一代標準的實力[1]。

1.2 WLAN 常用的組網設備

WLAN 常用的組網設備包括進行通信的客戶端無線網卡和網絡接入點。根據不同的物理層標準，無線局域網設備通常可被歸為不同的類別，如常說的802.11b無線局域網設備、802.11a無線局域網設備等。

1) 無線網卡(NIC)

無線網卡是作為計算機與無線網絡的接口，實現與無線網絡的連接，其作用類似于以太網中的網卡。無線網卡有適用于筆記本電腦的PCMCIA卡、臺式機的內置PCI卡、以及兩者皆適用的外接USB卡等。

2) 無線接入點AP(Access Point)

無線接入點就像是無線網絡的一個基站，它的作用是提供無線網絡和有線網絡之間的橋接，即在無線局域網和有線局域網之間接收、緩沖存儲和傳輸數據。AP通常是通過標準以太網線連接到有線局域網上，并通過天線與無線設備進行通信。其作用半徑取決于天線的方向和增益。在有多個AP時，用戶可以在AP之間漫游切換。通過添加更多的AP，就可以擴充無線局域網，從而減少網絡擁塞并擴大網絡的覆蓋范圍。

2 基于WLAN的校園無線熱點

所謂“熱點”，也就是Hotspot，指提供免費或付費方式獲得無線網絡服務的地方，實際上就是指這些地方安裝了AP，組建了無線局域網。每個AP可以支持多個無線網卡，并在室內或室外環境提供蜂窩式無線覆蓋。作為無線網卡的集線器(或中心點)與有線以太網連接。在大型的配置中，多個AP可以提供蜂窩式漫游的功能，使用戶在自由移動的同時，能夠無縫隙、無中斷的接入到網絡中[2]。與有線的接入方式相比，無線接入的優勢顯而易見。

1) 有效延升。既然是“無線”，所以不存在鋪設或改造線路的問題，這就意味著不會破壞已有設施。

2) 實現簡單。只需要在建筑物有效位置放置AP，并為用戶安裝并調試無線客戶端即可。有線接入的方式則必須在室外穿墻打洞，而進入辦公室之后的室內走線也是個問題。

3) 工程周期短。一個無線接入點從建成到開通只需一周時間，若采用有線的方式，以1000個接入點規模的中等規模為例，從施工到開通至少需要1個月以上。

4) 成本低廉。由于無線的投入是針對需要移動上網的用戶，所以開通率為100%，不會浪費或閑置。

5) 擴展靈活，避免浪費。無線的靈活性可以讓校園網隨著用戶數目的增加來增加AP的數目。因為是有線接入的補充，所以只是局部的擴展，避免了浪費資源。

但是無線覆蓋方式也有自己的缺陷。由于無線局域網工作在2.4GHz這個頻段上，在穿透水泥這樣的物理障礙時信號衰減現象非常嚴重，所以實現室內的移動投資很大。但是，出于辦公的需要，管理人員、教師多數拿著筆記本電腦等無線設備移動工作，而且在公共區域的移動較多，所以此點并無太大影響。

3 校園無線熱點建設方案

3.1 室內聯網方式

室內無線組網(圖1)首先要確定AP(無線接入點) 的數量和位置以充分合理利用設備。AP的所放位置以AP與無線客戶端盡可能在視線以內為原則，可以放在天花板、墻壁等地方，每個AP形成的無線信號覆蓋區要交叉覆蓋，而且必須是無縫連接，最后將AP連到局域網的交換機上。一般一臺AP最多支持80臺計算機的接入，在實際連接中20～30臺計算機為佳。AP的覆蓋范圍是30～100m。每個AP都應該有一個固定的IP地址，供網管使用。在聯網中主要采用了對等和接入兩種方式。

3.2 室外聯網方式

學校體育場、廣場、花園、教學樓宇間以及室外大型活動等應急的室外網絡(圖2)接入需求，根據需要覆蓋的室外區域的實際情況，可以設計建立多個無線覆蓋基站，采用重疊交叉無線覆蓋的方式，在同一校區內，采用有線主干網與無線網橋相結合的方式，充分利用有線網絡的資源。在網絡的每一端即每棟樓房或建筑物上接入AP，并在距離遠或信號弱的地方外接增益天線。或者可以在校園內各建筑群采用點對多點的連接方式，將其中一個建筑設置為中心站點，其它建筑作為從站，利用全向天線把各站點覆蓋在信號范圍內。室外全向天線大約可覆蓋10km的半徑范圍[3]。利用無線網橋的接入原理可以通過兩個無線設備點對點的鏈接，由于獨享信道，較適合兩個局域網的遠距離互連(架設高增益定向天線傳輸距離可達50km)。其次無線網橋起到網絡路由選擇和協議轉換的作用。因此室外網橋連接方式提供了一種較為靈活、帶寬適合并且較為經濟的互連方式。

4 結束語

通過無線熱點的建設，你就可以充分享受無線的自由，只要在筆記本電腦、掌上電腦上安裝無線網絡適配器，校園用戶就能夠在辦公室內自由移動而保持與網絡的連接。學校內的人員在使用無線局域網時， 不管他們在校園的任何一個角落，就能隨意地發送電子郵件、分享資源及上網瀏覽， 可以讓傳統教室得到充分的延伸， 教學和求學可以更自由更方便。讓我們充分利用無線接入技術給我們帶來的方便吧。

參考文獻:

[1] 金純.IEEE802.11 無線局域網[M].北京:電子工業出版社，2004.

[2] 錢鋒，李文文.WLAN在高校校園網中的應用[J].安徽水利水電職業技術學院學報，2006(3).

[3] 樊偉，周正國.校園無線網絡建設的方案[J].科技經濟市場，2006(12).

對點目標或遠距離小目標，彌散是決定像面積的主要因素，這時，可利用(13)式計算像面照度。

2.2 背景在靶面上的照度

設背景亮度為Lb，照射單個像素的背景面積為Ab，背景到測量設備的距離為Rb，則單個像素接收到的背景輻射功率為(背景輻射為近距離傳輸，可不考慮大氣衰減)

單個像素的面積為AP，同理可得背景在靶面上的照度為

2.3 靶面上的對比度

由式(12)、(15)可得在不考慮彌散的條件下，對應的靶面對比度為

由式(13)、(15)可得考慮彌散條件下，對應的像面對比度為

目標對應的調制對比度為

2.4 背景限制條件下作用距離分析

由式(16)、(17)可以看出，對比度與大氣透過率直接相關，而通常，大氣透過率是距離的函數，因此，利用上述兩式不能直接推導出背景限制條件下作用距離計算公式，這時，可先計算不同距離對應的大氣透過率，然后根據上述兩式計算對比度及調制對比度，并根據調制對比度是否滿足要求來分析系統能達到的作用距離。而若目標飛行在大氣層外，探測時認為是穿過整個大氣層，大氣透過率僅與觀測仰角有關，與目標的距離無關，可以用下式估算:

其中E為觀測仰角。此時，系統在背景限制條件下對空間目標的作用距離計算公式可由式(17)、(18)推出，具體如下:

3 實驗驗證

路徑輻射(又稱為熱幕效應)主要指目標和探測器之間的太陽(陽光)輻射、地球(包括地球上的物體，如大氣等)輻射。路徑輻射越強，對比度越低，而路徑輻射以長波輻射為主，所以為減少路徑輻射的影響我們采用中波探測器來對高空目標做探測實驗。由于目標的有效輻射面積與發射率難于獨立確定，這里把二者作為一個參數，M=ε·A取為10、20……分別估計。而對于3～5μm波段，天空背景的亮度與太陽高度角有很大關系， 可以利用Lowtran7軟件進行計算，表1給出了一組實測結果。

根據以往經驗，能夠可靠提取目標信號并能進行輻射量定量測量所對應的調制對比度CM的最低值約為0.02。對于口徑為1000mm，焦距為2000mm的望遠鏡系統，基于NETD和對比度理論計算結果如下:

根據上述分析結果，兩種方法的結論存在較大的差距。根據第一種方法，對于給定黑體目標探測很容易即可實現，而根據對比度計算結果表明，對于高空目標探測的難度相當大。就直觀而言，高空目標輻射強度低，同時還要經過較強的大氣衰減，并淹沒在高亮度背景中，因此對其探測是相當困難的，必須采用大口徑長焦距探測系統方能探測。為了驗證上述兩種方法的有效性，我們在云南天文臺利用1.2m望遠鏡及法國CEDIP中波紅外探測器對高空目標進行了成像探測實驗，實驗的結果表明基于對比度的計算結果具有更高的可信度。

參考文獻:

[1] 姜宏濱.用NETD表達的紅外作用距離方程[J].光學與光電技術，2003(6，1.1):40-41.

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[5] 王兵學，張啟衡，陳昌彬，等.凝視型紅外搜索跟蹤系統的作用距離模型[J].光電工程，2004，31(7):8-11.