無線Mesh網絡技術在校園無線網絡建設中的應用

關勇　劉春曉

摘要：現如今，無線局域網在人們生活中發展十分穩固，但WLAN接入點地使用面積具有局限性，在覆蓋面積大的條件下必須擁有多個WLAN接入點才能運用無線網絡，這就毫無疑問地增大了成本。如今，出現了一種最新的，容量大的、高效率的覆蓋式無線網絡。它既支持點對多點，同時也支持多點對多點的傳送數據，它舍棄了有線網絡，支持無線網絡。網絡中的多點都可以接收數據，并且能夠自行組網、自行管理。未來，關于建設校園無線網絡，無線Mesh網絡技術即將成為主角。

關鍵詞：無線局域網；WLAN接入點；覆蓋式

中圖分類號：TN911.2 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2015.05.005

0 引言

隨著中國教育經濟社會的不斷發展，如今的綜合性大學教學水平、科研水平，都有了明顯的提升，在社團活動、團會、學術交流會不斷增多的情況下，學生們更加需要無線網絡的覆蓋，譬如在公寓樓、體育場、教學場所等。并且，現今的社會智能化設備大范圍普及，譬如上網本、3G手機等。所以，無線網絡的建成期望愈發強烈。但是有線網絡的布線設計受環境所影響，高造價、設計復雜、施工難度大等許多問題呈現在眼前。改進現在的校園網絡十分重要，必須使用一個新技術來滿足學生們的需求。因此，許多學校開始建設傳統校園網，使學生可以在任何地方任何時間都可以上網。

目前，許多學校已經建成傳統校園網，并且在運行期間十分穩定快速，它已經成為了學生們學習、娛樂的重要途徑。但是近些年來也出現了一些問題，譬如，首先，學生公寓或者教學樓中的網絡端口十分有限，不能滿足每一個人的上網需要，其次，校園網在體育場，或者公共綠地等地方不容易鋪建校園網，導致校園的網絡存在著“盲點”。這些問題愈來愈不能保證學生們與日俱增的上網需求了。

為了滿足學生們日益增長的網絡需求，使有限網絡轉換為無線網絡，使固定端口轉換為移動上網，出現了一種最新的，效率高的大面積覆蓋式無線網絡——無線Mesh網絡，它既支持點對多點，也支持多點對多點傳送數據，它舍棄了傳統網絡，支持無線網絡，網絡中多點都可以接收信息。無線網絡在校園建設上突破了傳統校園網的弊端，具有無可代替的作用。

1 無線Mesh網絡發展及現狀

就國內而言，無線Mesh網絡發展方才開始，就此來看，國內還沒有比較完善的實驗條件，現在無線Mesh網絡技術的一些成果僅僅停滯在理論探討下，還無法形成完善的研究體系。如今，國內的大學，譬如西南交通大學、清華大學等，都在逐步的鋪設無線Mesh網絡。國內的企業中，譬如中興科技有限公司、華為科技有限公司都已經在逐步研發無線Mesh網絡。但是這都與成熟無線Mesh網絡有一定距離。

就國外而言，逐步成立了許多研發無線Mesh網絡研發系統和操作平臺。

UCLA用Tl 5411 DSO、內部緩存和靜態存儲器形成了無線Mesh研發平臺。

NorthGeorgiaTechnicalCollege的計算機類研究室形成了一個基于IEEE路由器組成的無線Mesh網絡。

Carnegie Mellon大學研發虛擬無線Mesh網絡領域，并且在一定虛擬條件下，類比四種無線Mesh網絡路由算法功能。

2 無線Mesh網絡技術

2.1 無線Mesh網絡技術的綜述

無線Mesh網絡，如圖1所示，它是一種“多跳”無線網絡，并且能夠和2G、3G移動通信和許多無線技術互相結合。此種網絡，可以提升寬帶的容量，也可以提升覆蓋面積以及使傳送信息具有了穩定性，它是不可代替的無線網絡技術。

無線Mesh網絡是由無線Mesh終端以及無線Mesh路由器構成的。無線Mesh終端僅僅包含一個網絡接入點，設計簡單方便，它擁有一定的轉發與互通網絡性能，它可以是智能手機、是平板電腦等一些無線終端設備。它包含許多個網絡接入點，內部有一定復雜度。它具有普通路由器所有的功能，包含中繼功能、轉發功能，還具有其它特殊的功能，包含支持網絡互連功能，可以通過“多跳”通信。在無線Mesh網絡中，由無線Mesh路由器與別的網絡相連傳送信息。

無線Mesh路由器是一種能夠使覆蓋面大的設備，它使得用戶在各個角落都可以接收到信號，使得它到達了無死角的目的。

2.2 無線Mesh網絡的關鍵技術

2.2.1 MAC協議

MAC（Media Access Control）協議，主要負責確定上網的某些站點占用信道的問題，主要作用是保證使用網絡和使用共享資源的公平性。傳統的網絡采用總線型結構，采用的信道訪問協議有：無沖突的信道訪問協議和有沖突的信道訪問協議，MAC協議采用CSMA/CD媒體訪問控制，它的基礎是CSMA。無線Mesh網絡中的MAC協議構建地十分完善。特別是在防止隱藏接口問題上十分奏效。

2.2.2 路由協議

Mesh網絡得以形成的重要因素是路由協議，主要功能是使途徑信息能夠在路由器中實現共享。路由器交互發送路由訊息，保證到其余路由器的途徑，被全部連接于網絡上的路由器知曉。有兩種典型的路由協議：IGP（內部網關協議）和EGP（外部網關協議）。

2.2.3 安全性

無線Mesh網絡采取的是一種“多跳式”通信方式，安全性上有著一定劣勢。首先，它采用一種無線鏈路方式導致它易被監視，會有遭到攻擊的影響；其次，無線Mesh網絡沒有完善的物理保護功能容易被偷聽、監視以及泄密；最后，它沒有完整的公共安全秘鑰系統，管理起來十分不容易，容易受到攻擊，這是比較不安全的。無線Mesh網絡應研發安全監聽系統以及信息安全反饋系統，以便于被攻擊時發出信號，使網絡能夠迅速應對此種情況。

2.2.4 信道分配

在移動通信系統中，信道分配是無線資源管理的重要內容。根據分配方法不同，信道分配可以分為動態信道分配和隨機信道分配。

動態信道分配，是通過信道通過量的參數對信道內的資源和通過質量進行最佳配置。

隨機信道分配，是通過運用通信系統中的碼分復用技術，在眾多信道隨機選擇的條件下，以最奏效的多普勒方式為每個通信傳輸設備盡量供給可選擇信道。

3 無線Mesh網絡技術在無線網絡建設中的應用

高校校園是一個十分適合修建它的地方，高校校園中具有如下特征：用戶密度大，樓群密集，有一些地方網絡信號強度低，在一些譬如體育場和公共綠地的地方鋪設網絡有難點，使用網絡的覆蓋面積大，用戶需求日益增長。

采用無線Mesh網絡，能夠完全的滿足高校學生對網絡的需求以及保證學校安全設備的使用，以確保學生安全，它還能夠保證信息的安全、網絡覆蓋面積、抗干擾能力，并且性價比極高，使得學校能夠不費力地搭建出一個高速率、價錢低廉、鋪設省時、內容完善、方便維護的卓越新型“校園網”，如圖2所示。

3.1 應用需求

目前，學生們無論是學習還是娛樂都必不可少網絡了。但是近些年來也出現了一些問題，譬如，學生公寓或者教學樓中的網絡端口十分有限，不能滿足每一個學生的上網需要；校園網在體育場或者公共綠地等地方不容易鋪設，導致校園中的網絡存在著“盲區”，嚴重影響著上網的質量；鋪設很多的線纜，浪費學校大量的人工經費、物品經費等。因此，要對教學樓、行政樓、圖書館、公寓以及公共綠地等學生平時經常去的地方進行無線Mesh網絡覆蓋，確保無線Mesh網絡能夠滿足要求。選擇無線網絡技術，使得上網信號質量得以提高，網絡安全度得以保證，規避了大范圍鋪建線纜，節省了工程時間與工程費用。

3.2 建網難點

（1）公寓、教學樓、食堂等環境，學生密度大，使用量高，需要質量優、速率快的無線網絡；

（2）對于網絡安全性有極高的要求，需要具有完善的實名認證系統以及繳費系統，保證一人一賬號，計費準確無誤。

3.3 解決方案

（1）根據室內環境的環境特征，一般使用無線Mesh路由器，按照大面積覆蓋式安裝接人點；

（2）根據體育館的環境特征，一般可以采用室內型AP方式；

（3）若是學生密度小、使用量小的環境，則選擇AP中的宏方式；

（4）若是學生密度大、使用量大的環境，則選擇AP中的室外方式。

4 結語

綜上所述，無線Mesh網絡具備吞吐量大、效率高、施工費用低、建設省時簡單、覆蓋面廣等優點，這完全符合當今高校校園對網絡的要求，滿足學校師生對網絡的要求，提高師生使用網絡的質量，十分適用于高校校園建設。但是，無線Mesh網絡作為一項最新技術，尚有許多不足之處，需要改進與完善。這需要技術人員制訂更切實可行更加完善的方案來協助高校完成無線Mesh網絡的建設。相信在不久的將來，無線Mesh網絡將會得到更普遍的關注與使用，將會推動校園網發展。