大学校园无线局域网的研究及构建

大学校园无线局域网的研究及构建

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技术与工程

echnology & Engineering Cases

大学校园无线局域网的研究及构建

文　■　华中科技大学武昌分校　　　　程海英

【摘　　　　要】结合我国大学校园网的建设，分析了无线局域网的主要技术原理、特点及组建

方式，对无线局域网用于现阶段大学校园网的补充及延伸做了探究和运用。

【关键词】大学校园网　　无线局域网　　通信方式　　传输标准　　组网结构　　安全管理

　　　　　　　　　　为各类大学基础建设的标志之一，大学几乎都建立了校园网。校园网是学校行政人员、教师及学生获取信息，传递资料，社交和远程教育的主要途径。现阶段的大学校园网都是采用有线局域网作为初期建设，由于资金不足校园范围大及建筑物分散的原因，有线网络的用户插口点不可能全面覆盖，只能先按需求在使用房间安装用户插口点。随着用户的增加，位置的移动，房间功能的调整，尤其是报告厅学术交流会及相关部门每年学生的信息注册，使得原来设置的有线网络很难再应对用户网络信息的需求。近几年来，由于无线局域网技术的发展，使其数据传输方便，组建简单，造价便宜及施工影响面小等优点，无线局域网逐步成为现阶段大学校园网的补充和延伸，与已建的有线局域网相辅相成，共同构成新的大学校园网。

随

着我国大学建设的快速发展，校园信息化已成资料的媒介不同，一个使用无线电波另一个使用实体线路。

目前ＷＬＡＮ通信采用的传输媒介是无线频率（射频）、微波及红外线中的一种。基于无线频率的ＷＬＡＮ是当前最流行的传输应用，它的设备必须在２．４ＧＨｚ～２．４８５３ＧＨｚ频段和５ＧＨｚ频段中运行。基于微波传输的ＷＬＡＮ采用单频调制数据，运行在５．７２５ＧＨｚ～５．８５ＧＨｚ频段中，它是ＷＬＡＮ的一种非标准方式。基于红外线传输的ＷＬＡＮ使用在电磁频谱中只在可见光之下的高频率作为传输的机制，红外线系统最大的优点是不受无线电的干扰，最大的缺点是不能穿透非透明物体，而且移动的人或物会阻碍红外线信号的传输，因而覆盖距离一般在一个房间内。

在ＷＬＡＮ传输信息必须把所传输的数据调制到载波信号上，调制过程中采用的方式由所用的通信系统来确定，通信系统为在指定的频段中传输数据的方式，在无线局域网中现有三种通信系统，包括跳频扩频（ＦＨＳＳ）技术、直接序列扩频（ＤＳＳＳ）技术和正交频分复用（ＯＦＤＭ）技术，每一种技术代表了一种控制发送信息方式的无线局域网通信系统。大学校园ＷＬＡＮ通信一般采用的传输媒介是无线频率（射频）。

１　　无线局域网（ＷＬＡＮ）的通信方式

无线局域网是当代计算机网络与无线通信技术相结合的产物，它以无线多址信道作为传输媒介，使用电磁波完成数据传输的通信系统，并为通信的移动化、个人化和多媒体应用提供了潜在的手段。它与传统有线局域网的用途一样，二者最大的不同在于传输

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２　　无线局域网的标准

准，它工作在５ＧＨｚ频段，采用了ＯＦＤＭ技术调制，可目前无线局域网设备运行所采用的技术标准主要有达到５４Ｍｂｐｓ数据传输速率。

ＩＥＥＥ　８０２．１１、ＩＥＥＥ　８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ　８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ　８０２．１１ｇ、ＩＥＥＥ　８０２．１１ｎ、ＨｏｍｅＲＦ、ＨｉｐｅｒＬＡＮ和蓝牙。

２．４　　蓝牙技术标准

蓝牙（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）技术是一种短距的无线通信技２．１　　　ＩＥＥＥ　８０２．１１系列标准

术，也采用了跳频技术，工作在２．４ＧＨｚ频段，其面ＩＥＥＥ　８０２．１１系列标准的性能比较如表１。其中向移动设备间的小范围连接，通过统一的短距离无线ＩＥＥＥ　８０２．１１ｎ标准的草案已于２００７年１月通过，从链路，在各种数字设备间实现灵活、安全、低成本、ＩＥＥＥ　８０２．１１ｇ发展到ＩＥＥＥ　８０２．１１ｎ，是一个换代问题，小功耗的话音以及数据通信。蓝牙的指定范围是预计明年１０月ＩＥＥＥ　８０２．１１ｎ标准正式发行后，将会１０ｍ，在加入额外的功率放大器后，可以将距离扩展被广泛应用，ＩＥＥＥ　８０２．１１ｎ采用多入多出（ＭＩＭＯ）与到１００ｍ。提供成低功耗、低带宽的语音和数据网络，ＯＦＤＭ技术相结合，使传输速率成倍提高，同时又能最高数据传输速率为７２３．２ｋｂｐｓ。任一蓝牙设备，都与以前的ＩＥＥＥ　８０２．１１ｂ／ｇ设备通信。

可根据ＩＥＥＥ　８０２标准得到一个唯一的４８ｂｉｔ的地址码，保证完成通信过程中设备的鉴权和通信的保密安全。２．２　　家庭网络ＨｏｍｅＲＦ标准

严格来讲，不算是真正的局域网技术。

ＨｏｍｅＲＦ主要为家庭网络设计，是ＩＥＥＥ　８０２．１１与通过分析可以看出，各种标准都是根据不同的数字无绳电话标准（ＤＥＣＴ）的结合，旨在降低语音数使用场合，不同的用户需求而制定的。

据成本。ＨｏｍｅＲＦ也采用了跳频扩频技术，当进行数大学校园网的ＷＬＡＮ一般选择ＩＥＥＥ　８０２．１１系列标据通信时，采用ＩＥＥＥ　８０２．１１规范中的ＴＣＰ／ＩＰ传输协准，由于ＩＥＥＥ　８０２．１１ｎ标准还未正式发行，现有的主议；进行语音通信时，则采用数字增强型无绳通信标流产品中可选的标准有ＩＥＥＥ　８０２．１１ａ／ｂ／ｇ三种，其中准。目前ＨｏｍｅＲＦ标准工作在２．４ＧＨｚ频段上，跳频带ＩＥＥＥ　８０２．１１ｇ对ＩＥＥＥ　８０２．１１ｂ向下兼容。ＩＥＥＥ　８０２．１１ａ宽为５ＭＨｚ，传输速率１０Ｍｂｐｓ。ＨｏｍｅＲＦ采用对等网的与ｂ／ｇ不兼容。也就是说在选定标准的时候如果选择结构，每一个节点相对独立，不受中央节点的控制。了ＩＥＥＥ　８０２．１１ｇ，就自然兼容了拥有ＩＥＥＥ　８０２．１１ｂ网因此，任何一个节点离开网络都不会影响其它节点的卡的用户，现在市场上销售的无线网卡或者是笔记本正常工作。

计算机自带的无线网卡中大部分都是以ＩＥＥＥ　８０２．１１ｇ为主的，部分用户仍然在使用以前购买的ＩＥＥＥ　８０２．１１ｂ２．３　　ＨｉｐｅｒＬＡＮ标准

网卡或者集成了ＩＥＥＥ　８０２．１１ｂ网卡的笔记本计算机。ＨｉｐｅｒＬＡＮ（ｈｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｒａｄｉｏ　ＬＡＮ）是由欧只有很少量的用户拥有ＩＥＥＥ　８０２．１１ａ的网卡或者拥有洲电信标准化协会（ＥＴＳＩ）的宽带无线电接入网络集成ＩＥＥＥ　８０２．１１ａ网卡的笔记本计算机。但是随着技小组制定的无线局域网标准，已推出Ｈｉｐｅｒ－术的不断成熟，新的高端笔记本都会增加对ＩＥＥＥ　８０２．１１ａＬＡＮ１和ＨｉｐｅｒＬＡＮ２两个版本。ＨｉｐｅｒＬＡＮ１由于数据传的支持，一般会内置ＩＥＥＥ　８０２．１１ａ／ｂ／ｇ的无线网卡。输速率较低，没有流行推广。ＨｉｐｅｒＬＡＮ２在欧洲得到综合以上的原因考虑，当前在标准的选择上一般会建了比较广泛的支持，是目前比较完善的ＷＬＡＮ协议标

议采用ＩＥＥＥ　８０２．１１ｇ，可同时兼容ＩＥＥＥ　８０２．１１ｂ。对

表１　　ＩＥＥＥ　８０２．１１系列标准的性能比较

类型８０２．１１８０２．１１ｂ８０２．１１ａ８０２．１１ｇ８０２．１１ｎ（草案）频率２．４ＧＨｚ２．４ＧＨｚ５ＧＨｚ２．４／５ＧＨｚ２．４／５ＧＨｚ调制ＰＳＫＣＣＫＯＦＤＭＣＣＫ／ＯＦＤＭＭＩＭＯ／ＯＦＤＭ传输速率２Ｍｂｐｓ１１Ｍｂｐｓ５４Ｍｂｐｓ１１／５４Ｍｂｐｓ１０８Ｍｂｐｓ传输距离１００ｍ１００ｍ，可扩展１００ｍ，可扩展５ｋｍ，可扩展２０ｋｍ应用业务数据数据、图像语音、数据、图像

语音、数据、图像

语音、数据、图像

推出时间

１９９７年

１９９９年

１９９９年

２００３年

２００７年

Intelligent Building & City Information 2007 9 No. 13097

（ＢＲＡＮ）

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于ＩＥＥＥ　８０２．１１ａ的支持可以根据资金和需求情况而定。般采用接点网络，ＷＬＡＮ主要是针对一些老式的教另外有些厂商的接入点（ＡＰ）会同时支持ａ／ｂ／ｇ，所学楼，办公楼，宿舍和大型会议室等不能布线的地以如果要考虑对ＩＥＥＥ　８０２．１１ａ的支持，可以考虑选择方而设计，这一部分的网络在采用多个无线ＡＰ来实这样的ＡＰ。随着ＩＥＥＥ　８０２．１１ｎ标准草案的通过，个现无线局域网的组建，一栋教学楼内无线局域网的别厂商已开始推出相关产品，价格较高，有条件的大构建如图１所示。在楼内各层组建无线局域网的区学在开始建设时也可选择ＩＥＥＥ　８０２．１１ｎ实施。

域内布置一个无线ＡＰ，将信号覆盖到每一个角落，这样一个无线局域网的基本结构就形成了。在大型３　　无线局域网的结构

会议室内，由于室内空间比较大，没有墙壁阻挡，在无线局域网支持的网络结构有对等网络和接点这里布置的无线ＡＰ不用象在大楼中那样用多个无线网络二种，对等网络是指装有无线网卡的设备，使ＡＰ来实现无线网络信号的覆盖。大型会议室组建无它们能够在一定的距离内相互发送和接收数据的通线局域网有一个特点，在会议室周围一般都有有线信网络。接点网络是为支持从一个或多个无线设备网络的接入点，我们可使用网线实现接入点与无线到一个已经存在的有线局域网的通信网络，这种网ＡＰ的连接，然后将无线ＡＰ置于会议室内，就可将络结构接收和发送数据需要通过一个接入点（ＡＰ）信号覆盖到整个会议室内。一个大型会议室内如果作为无线局域网与有线局域网之间的接口。当ＡＰ召开会议，其笔记本及ＰＤＡ数量肯定会很多，而无接收到数据后，能够更大范围的将信号通过无线频线ＡＰ在通常情况下能够连接３０多台无线接入终端，率传送到所覆盖区域的其他用户上去，或者传送到如果无线接入终端数量过多，将严重影响网络性能，有线的以太网络上。无线网络除方便个人用户直接为了不影响网络性能实现更多的无线接入终端接入接入网络外，另一种形式是可以提供点对点和点对无线局域网中，可多增加无线ＡＰ。多个无线ＡＰ在多点的网络与网络连接。网络对网络互联使用的设同一个地方使用，信号覆盖肯定会重叠，造成对网备将不是ＡＰ，根据网络是第２层或第３层连接的需络性能的影响。要解决这一问题，就必需将无线ＡＰ要，通过天线系统的配合，可以选用无线网桥或无上的频段进行设置，无线ＡＰ一般都提供了１１个频线路由器。

道，只要将会议室内的无线ＡＰ设置为各自不同的频目前大学校园网都已建有线局域网，ＷＬＡＮ一

道，就不会造成信号覆盖重叠。

教学楼

校体育馆

　　无线ＡＰ

三层报告厅

连接无线网卡

的笔记本电脑

交换机

餐厅

无线ＡＰ二层教室

连接无线网卡的笔记本电脑

交换机

教育网

无线ＡＰ

一层大厅

校园网主机房

连接无线网卡的笔记本电脑

交换机

图１　　校园教学楼无线局域网构建图

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数字视频矩阵及二次开发应用

【摘　　　　要】本文简要介绍了矩阵的概念及基本功能，描述了数字视频矩阵相对于模拟矩阵的特点，重点介绍了数

字视频矩阵系统在某博物馆项目的应用中进行二次开发、系统优化设计的过程。

【关键词】数字视频矩阵　　网络传输　　视频编码器　　图像质量

１　　矩阵的基本概念

视频矩阵是安防系统的核心控制设备，它不仅决定了电视监控系统的控制、显示方式，还是安防系统的统一操作平台，并能通过其网络接口实现安防系

统的远程管理。矩阵最重要的一个功能是实现对输入视频图像的切换输出，具体概括为将视频图像从任意一个输入通道切换到任意一个输出通道。其它功能还包括字符信号叠加、云台控制、报警联动等。

至于无线ＡＰ的选择，高校就要根据自己实际情况来决定了。现在市场上的无线ＡＰ主要有基于ＩＥＥＥ　８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ　８０２．１１ａ和ＩＥＥＥ　８０２．１１ｇ三种协议下的产品，它们分别提供了不同的数据传输率，用户可根据实际情况来选择无线ＡＰ。

用ＷＥＰ　认证方式，这种方式的好处是用户使用简单，不需要安装特别的软件和客户端，但是其缺点就是安全性不够高。系统在构建中还要注意如何统一无线网络与现有有线网络用户帐号的协调问题。

５　　结束语

４　　无线局域网的安全管理

ＷＬＡＮ网络系统的构建必须有安全性原则，以防止来自网络内部和外部的各种破坏。与有线局域网络不同，有线网需要用户在特定的部署了网线的地方才能够使用网络，对于布线我们是可以控制的，而ＷＬＡＮ却不同，只要能够接收到你的无线信号，用户就可以接入到你的网络中来。所以对用户接入的管理，特别是对安全的控制就显的十分重要。

无线局域网考虑的安全因素有三个：信息保密、身份验证和访问控制。目前主要采用的无线用户安全管理技术如下：物理地址（ＭＡＣ）过滤；服务集标识符（ＳＳＩＤ）匹配；有线等效保密（ＷＥＰ）；虚拟专用网络（ＶＰＮ）；Ｗｉ－Ｆｉ保护访问（ＷＰＡ）。

用户可以根据对网络的安全性和应用的需求，选择一种或者多种方式并存。对于简单的应用建议采

大学校园无线局域网的系统建设应依照无线局域网的国际规范和国家无线电管理委员会的标准，结合具体需求，依据安全性原则、先进性原则、可靠性原则、可管理性原则及开放性原则来进行实际的网络构建。

无线局域网不受限于实体线路的便利性及广泛性，使其在大学校园网中逐步得到运用，提高了校园信息化的基础建设水平，将大学校园形成处处是教室，时时能学习的开放式信息环境，随着无线通信技术的不断提高，可以预见未来大学校园的无线局域网将完全替代有线局域网，那时在校园内的草地上、树荫下、水池旁、教室里……都能随时看到师生们使用便携式电脑、ＰＤＡ等通信设备上网获取知识的身影。这一切让校园生活变的轻松而时尚，提高了学校的教

学质量和竞争力。

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