关键词：无线局域网，接入点，Infrastructure网络
一、WLAN概述
无线局域网WLAN（WirelessLocal Area Network）是采用无线传输媒介的局域网，其使用电磁波代替常规LAN中使用的双绞线、同轴电缆或光纤传送和接收数据。无线网络与有线网络相比，具有以下优点：网络部署简单：在局域网建设过程中，网络布线工程在整个项目中占用的时间最长、耗费的人力物力最多、对网络部署环境的影响最大。而WLAN最大的优势就是免去或极大的减少了网络布线的工作量，一般只要部署一个或多个无线接入点（Access Point）设备，就可建立覆盖整个区域的局域网络，并实现与已有网络的灵活整合；组网灵活：在有线网络中，网络信息点的位置一般是提前设计好的，网络设备的安放位置便受网络信息点位置的限制。而WLAN建成后，无线终端在无线网络的信号覆盖区内可任意移动，灵活接入网络；易于扩展；经济节约；安全性能强；受自然环境、地形及灾害影响小。
鉴于WLAN的以上优点，其应用范围也日趋广泛，涉及的领域包括：公共场所：航空公司、机场、货运公司、码头、展览和交易会等；难以布线的环境：历史建筑、校园、工厂车间、城市建筑群、大型的仓库等不能布线或者难于布线的环境；频繁变化的环境：活动的办公室、零售商店、售票点、医院、以及野外勘测、试验、军事、公安和银行金融等，以及流动办公、网络结构经常变化或者临时组建的局域网。
WLAN有两种拓扑结构，一种是有中心的结构化网络，通称Infrastructure网络。这种类型的WLAN要求一个无线站点充当中心站，所有站点对网络的访问均由其控制，其结构如图1所示。无线局域网的另一种拓扑结构是无中心的对等网络，亦称Ad hoc模式,也称为点对点模式，即peer to peer 模式，以这种方式连接的设备相互之间都可以直接通信而不用经过AP，如图2所示。Ad hoc网络是一种特殊的无线移动网络，由于它的多跳性，各结点不仅具有普通移动终端所具有的功能，而且具有报文转发的能力。在将要搭建的课堂实验环境中，我们将使用第一种结构，即Infrastructure结构的无线局域网。
图1 Infrastructure模式图2 Ad hoc模式
二、WLAN搭建课堂实验室的必要性和可行性
目前，大学校园大范围布设的是有线网络，学生上课的教室即使配置了多媒体设备的也大都使用有线网络，并且一般情况下不允许教师私自在多媒体计算机中安装软件或更改配置，在某些大学课程特别是涉及计算机相关内容的课程中，有大量实际操作性较强的教学内容和需要与学生共享的软件及资料，单靠多媒体演示，不能实时、生动的与学生交流，在某些程度上影响了教学效果。如果课堂中具备灵活的计算机网络环境，并允许学生使用某些网络设备，如笔记本电脑，实时与教师授课使用的计算机进行互动，能极大的提高学生的学习积极性和主动性，同时也提高了学生的动手能力，较好的改善课堂授课效果，达到“课堂实验室”的目标。
由于大部分高校的教学楼中，有线网络的布设基本固定，每个教室一般只配有一个网口，使用有线网络实现课堂实验室不现实。而无线局域网具有安装便捷、使用灵活、易于扩展的特点，恰好适用于课堂这种需要灵活网络环境的场合，并且无线局域网络的组网非常容易，在配置好无线接入点（AP）后，教师和学生带有能无线上网的移动设备，便可轻松实现局域网组建。
三、WLAN应用于“课堂实验室”的实施方法
“课堂实验室”可以由学校统一实施，即由学校在各教学楼内布设无线网络环境，主要是布设一些AP，这样做的优点是使非计算机专业的教师可以直接使用无线网络环境与学生实现互动，但缺点是教师只能加入到网络，不能对无线网络的连通性和其他属性进行控制。另一种实施方案是由需要课堂实验环境的教师利用授课教室的网口自己设置AP实现无线局域网。这种方案的优点是教师能够按需组建和配置网络，控制网络的连通和断开，在某种程度上能有效管理网络的使用，避免学生滥用网络进行与课程无关的上网行为。但该方案的缺点是要求教师掌握无线网络的相关技术；多个AP同时在一个无线信号覆盖区内可能造成组网混乱的情况。因此第二种实施方案比较适用于计算机专业的教师。下面简要介绍一下无线局域网搭建的具体实现方法。
无线网络的搭建，有很多种方式。目前比较常用的组网方案主要包括单接入点解决方案、多接入点解决方案、无线中继解决方案、多蜂窝漫游解决方案。简单来说，即用户分布在一个较小范围时，只需要一个无线AP就可以了。如果范围大一些，就需要引入多个无线AP，如果范围扩大到了一个区域，则可能需要引入无线交换机、MESH无线技术等。对于由教师自己搭建“课堂实验室”的情况，采用单接入点方案即可，它只需要采用一个无线AP。在配置好无线AP和无线网络终端后，无线AP可以连接附近的无线网络终端，形成星型网络结构，同时通过10Base-T端口与有线网络相连，使整个无线网的终端都能访问有线网络的资源，并可通过路由器访问Internet。在此方案中，主要需安装和配置无线AP及无线终端。
1. 无线AP的安装与配置
首先，使用PC对无线AP进行配置，注意网线一端连接PC，另一端要连接到无线AP的LAN口而不是WAN口，可根据无线AP产品自带的安装向导进行设置，因为“课堂实验室”的网络环境对安全性要求相对较低，因此我们主要使用这种安装方式进行设置。以TP-LINK无线路由器为例，无线部分的设置如图3。主要包括无线功能、SSID号和频段三个基本设置，其中“无线功能”可决定路由器AP的功能是否启用。“SSID号”是无线路由器的标识字符，是作为接入此无线网络的验证标识，无线网络终端如教师和学生的无线设备要加入无线网络时，必须拥有与路由器相同的SSID号，否则就无法接入该无线网络。各厂商对此均有自己的默认设置，对TP-LINK无线路由器而言，其默认为TP-LINK，可以改成其他名称，作为一种最简单的安全保障措施。“频段”也叫信道，以无线信号作为传输媒体的数据信号传送通道。IEEE 802.11b/g工作在2.4～2.4835GHz频段，这些频段被分为11或13个信道。当使用环境中有两个以上的AP或者与邻居的AP覆盖范围重叠时，需要为每个AP设定不同的频段，以免冲突。频段设置完成后，最基本的网络参数就都设置完了。论文格式，接入点。如果用户对安全方面没有任何要求，则终端无线网卡在默认状态下即可连入了。
图3 无线路由器设置向导
若简单的向导设置不能满足组网需求，就需要进入无线路由器的Web管理界面进入更细致的设置。论文格式，接入点。论文格式，接入点。简要介绍一下这种设置所涉及的内容。论文格式，接入点。打开浏览器，在地址栏输入无线AP的默认IP 地址，该地址可在产品说明书中查到，一般都为192.168.1.1，接着输入无线AP的帐号与密码进入配置程序，管理用户和密码同样参照说明书的初始设置输入。论文格式，接入点。一般无线路由器都会有下面三类设置项：无线基本设置，主要是设置无线网络参数，包括SSID、信道、安全认证、密钥等；MAC地址过滤，该设置是接入安全机制的一个措施，可以限制未经许可的主机加入无线网络，主要基于网卡 MAC地址筛选；客户状态，显示连接到本无线网络的所有主机的基本信息，包括 MAC地址等。
2.无线终端的设置
配置好无线路由器后，需要对无线网卡的参数做相应的修改，才能使无线终端加入到此WLAN中去。以win2000为例，在windows系统的设备管理器中，选择安装的无线网卡设备，并打开其“属性”窗口，点击“高级”标签，可以看到刚才在无线路由器中设置的无线参数的对应项，如图4所示。页面左边的窗口为属性列表，右边的下拉列表对应所选属性可供选择的值。
图4设置无线网卡的属性
“Channel”对应无线路由器设置中的频段，“ESSID”对应无线路由器设置中的“SSID”。当无线网卡未手动指定SSID时，网卡将自动搜索信号最强的AP并进行连接，此时需要该AP启用SSID广播功能。“EncryptionLevel”加密级别对应“密钥类型”，即WEP共享密钥中的加密位数，根据无线路由器设置的选项来选择64位还是128位。“WEP Key#1～#4”是4条WEP共享密钥，根据无线路由器中的设置对应填写，并在“WEP Key to use”中选择使用哪条密钥。如果密钥不符，则会出现无线网卡客户端已连接上此网络，但不能收发数据的情况。“Operating Mode”工作模式，包括无线网卡的两种网络工作模式：Infrastructure模式和Ad Hoc模式。在这里，我们应该选择Infrastructure模式来连接到无线路由器。而且在Infrastructure模式中，不需要设置“Channel”，此时的“频段”是自动检测的。
在整个配置过程中，需要特别注意以下两点：
（1）无线路由器的IP地址。因为最终我们要把无线路由器和上级设备相连，所以两者的IP地址应该在同一网段。
（2）设置PC的IP。可以通过设置无线路由器的DHCP功能自动获取，或者在TCP/IP属性页面中自行设置，此时需要保证PC与无线路由器的IP地址在同一网段。
完成了无线AP和无线终端的配置后，接通无线AP的电源，拉出其后端的天线，再用网线将其连接到它的上级设备，这里我们可以直接使用教室中预留的网口，从而将其所覆盖的无线网络同有线网络连接起来。
四、结束语
目前，无线局域网技术已经比较成熟，但在大部分高校中，无线局域网的应用并不普遍，往往多分布在实验室附近。高校中许多涉及计算机技术的课程虽然配备了相关的实验环节，但课堂中的讲授内容大多也与实际操作有关，利用无线局域网技术建立“课堂实验室”能够有效提高该类课程的课堂教学效果，增加教师与学生的互动，提高学生的积极性和动手能力，并且组网在技术上也较容易实现。论文格式，接入点。但“课堂实验室”也不可避免的存在隐患，其中影响最大的情况是学生是否能够正当使用网络，该情况可以通过有效的网络管理手段尽量避免，但最好的解决方法还是教师提高自身的授课技巧，吸引学生的注意力，让学生积极参与课堂教学。综上，让网络进入课堂，搭建“课堂实验室”不失为提高课堂教学质量的一种可供参考的好方法。
参考文献
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关键词：高校校园网，无线局域网，无线基站AP
0引言
随着现代多媒体技术的发展,以及笔记本电脑、掌上型、膝上型电脑等便携式终端设备的广泛使用,学校师生对无线上网需求越来越高，希望利用移动式、便携式的上网设备实现数据通信、信息资源检索、远程教学、移动办公、移动会议、移动学习等活动,校园无线局域网为之提供了可能。因此,组建校园无线局域网能更有效的促进高校现代化教学。
1高校有线局域网现状及问题分析
近年来,信息技术的发展日新月异,正以不可抗拒的力量改变着人们的生产方式、生活方式,同时也正在影响并改变着学校的管理模式、教学模式乃至师生的学习方式，校园网(有线局域网)在教学、科研和管理上发挥了巨大的作用。但是,有线网络也存在一定的局限性:
(1)网络组建受布线的限制。在校园有线网络建设、运行和维护的实践过程中,由于众多高校的校园网大多是通过光纤、网线连接起来的“有线网”,有线网络在某些场合要受到布线的限制,例如:已装修好的住宅、图书馆、校园中具有历史意义怕受破坏的古迹及年久失修的历史建筑不适合钻孔布线,不便施工的报告厅、操场、展览会馆等。
(2)不方便移动办公。诸如很多学校只在部分区域接入有线网络,而无法顾及所有区域，有线网络的接入点比较固定,网中的各节点不可移动，而且接口数量也有限,布线、改线工程量大,线路容易损坏等等。因此,移动设备接入网络很不方便,移动办公受到很大限制。免费论文，高校校园网。
(3)难以满足日益变化发展的校园格局。现阶段高校有一个显著的特点就是建立分校区,校本部与分校区之间的网络传输媒介主要依赖铜缆或光缆构成有线局域网。当要把相离较远的节点连接起来时,架设专用通信线路的布线施工难度大、费用高、耗时长,因此，对正在迅速扩大的联网需求形成了严重的瓶颈阻塞。
2无线局域网概述
无线局域网是无线通信技术与网络技术相结合的产物。从专业角度讲,无线局域网就是通过无线信道来实现网络设备之间的通信,并实现通信的移动化、个性化和宽带化。通俗地讲,无线局域网就是在不采用网线的情况下, 提供以太网互联功能。无线网络设备特点：
(1)无线网卡:无线局域网中无线网卡是操作系统与无线产品之间的接口,用来创建透明的网络连接，其作用与有线网卡类似。无线网卡按照其接口类型的不同,主要有三种:PCMCIA无线网卡(适用于笔记本电脑,支持热插拔)、PCI无线网卡(适用于台式机)和USB无线网卡(适用于笔记本电脑和台式机,支持热插拔)，它们都用于短距离无线网络设备之间的通信。
(2)无线基站AP(Access Point):无线接入AP 是一个无线子网的基站，它在无线局域网和有线网络之间接收、缓冲、存储和传输数据,是支持一组无线用户入网的设备。免费论文，高校校园网。AP作为无线子网中的核心设备是必不可少的,同时也是WLAN 和LAN 之间的桥接设备，WLAN工作站也可漫游(Roaming)在不同的AP之间，无线访问接入AP通常通过以太网线连接到有线网络上,并通过天线与无线设备进行通信，其作用半径取决于天线的方向和增益（若不加外接天线, AP的覆盖范围理论上在视野所及之处约230m，但若在半开放性空间,或有间隔的区域,则约20～30m左右，由于微波是直线传播,所以微波都是小角度穿透几面墙体, 墙体将减弱信号, 如果墙体为钢筋混凝土,信号则会更弱。所以在实际情况下，尤其在室外还需要加上外接增益天线,使传输距离到达更远、信号更强）。
(3)无线路由器(Wireless Router):无线路由器是典型的网络层设备,是两个局域网之间传输数据包的中介系统,负责完成网络层中继或第三层中继任务。近年来,为了提高无线通信的能力和效率,不少无线路由设备整合了交换机和防火墙的功能。
(4)校园无线局域网可提供常规的Web服务、ftp服务、E-mail服务、拨号服务、服务、图书馆电子借阅等多种服务,还可以根据各高校特点,开通国际著名电子期刊浏览、移动办公系统、移动BBS讨论系统、移动答疑系统、移动新闻系统、移动教室管理系统、MIS等多种服务。学校应该进一步完善无线局域网软硬件的建设,以此来进一步推进数字化校园建设。
3校园无线网络终端配置
3.1无线接入器的配置
网络的物理连接就是一根网线接入AP作为信息的入口,在无线上网的计算机上安装好无线网卡,通过AP 和无线网卡之间的无线电信号接受信息,网络物理连接后就是具体参数的设置,也就是无线网络终端配置的关键。这主要涉及两个方面:
(1)首先要设置一台能配置AP参数的计算机,将一根网线一头接入AP ,而将另一头接入用于配置AP参数的计算机,同时还要保证这台计算机的IP地址和需要设置的AP在同一网段,以保证直接通信;
(2)进入Web 配置界面后会看到AP的运行状态、无线设置、TCP/IP设置、流量统计、软件升级、保存加载设置和修改密码等选项,因此只需要对TCP/IP的IP 地址、子网掩码、默认网关和DHCP客户端等参数进行设置,这些参数基本和有线网络的设置一样。若考虑到网络安全性,就要在无线设置中选择安全设置,使用WEP加密模式可以阻止无线网络所有非经授权的访问，AP经过这一序列设置后,就可把信号源的网线接入AP。
3.2无线网卡的配置
在安装无线网卡的计算机或笔记本电脑上安装好驱动程序后,就会出现和普通网卡一样的网络属性，如果其网络属性和有线网络状况下不一样,就可能是驱动程序安装不正确造成的,就要检查驱动程序是否正确，无线网卡的配置与当前网络的参数和AP的DHCP 配置有关,即当AP的DHCP 设为Disabled时,无线网卡的IP地址、子网掩码、默认网关和DNS都必须作相应设置。如AP设置为192.168.1.1,则无线网卡的IP 地址就为192.168.1.x（x为2-254 之间一个地址,但不能和网络中已经分配的地址重复),子网掩码就为255.255.255.0,默认网关就为192.168.1.1,DNS设置就为222.172.200.x(学校的DNS服务器)。
4校园无线局域网的构建
4.1无线校园网构建方法
一是阀值法。通过调整AP的阀值设置,控制AP接入覆盖范围,从而在相同覆盖面积条件下,通过增加AP数量,提高系统容量;
二是频率复用。学校人群主要由管理人员、教师、科研人员和大量学生构成,以上人群工作和学习主要分布在以下区域:教学楼、图书馆、办公楼、实验研究楼、学生宿舍、运动场以及校内各类休闲活动场地(草坪、广场等)。因此,在同一覆盖范围内的多个AP利用802.11g协议规定的13个可用信道中相互干扰最小信道进行设计,客户端无线网卡根据各AP信号强度,选择不同信道工作,从而提高系统容量。
4.2室内无线网
室内：指原先没有安装有线网络的教室、会议室、临时移动办公室等。
设备的选择:室内AP(WST-330)、全向天线、吸顶天线。免费论文，高校校园网。在室内部署WLAN的第一步是要确定AP的数量和位置，也就是要将多个AP形成的各自的无线信号覆盖区域进行交叉覆盖,各覆盖区域之间无缝连接。所有AP通过双绞线与有线骨干网络相连,形成以有线网络为基础,无线覆盖为延伸的大面积服务区域，所有无线终端通过就近的AP接入网络,访问整个网络资源。免费论文，高校校园网。覆盖区的间隙会导致在这些区域内无法连通，技术人员可以通过地点调查来确定AP的位置和数量。地点调查可以权衡实际环境（如教室的面积等）和用户需求,考虑到教学环境对网络带宽、网络速度的要求, 这包括覆盖频率、信道使用和吞吐量需求等。多个AP通过线缆连接在有线网络上,使无线终端能够访问网络的各个部分。免费论文，高校校园网。
通常情况下,一个AP最多可以支持多达80台计算机的接入,数量为20～30台时工作站的工作状态最佳,AP的典型室内覆盖范围是30～100m,根据教室和会议厅的大小,可配置1个或多个无线接入器。针对不同区域无线校园网覆盖方案有所不同:
①教学楼主要为教室,是学生和教师主要活动场所。教室的结构是完整的整体空间,在每个教室根据面积和容纳人数设置一个或多个AP,从而使信号覆盖教室各角落。
②图书馆内多为宽敞、高大空间,适于无线局域网实现网络的覆盖,使用设备少,覆盖率高,可根据室内面积和估计容量布置AP。
③办公楼、实验研究楼和宿舍楼通常是在走廊放置若干AP,让无线信号覆盖各房间;也可通过室外无线覆盖法,在楼外架设AP和增益天线,透过窗户让网络覆盖各宿舍,相对而言通过室外构建网络成本较低,且可以兼顾宿舍周边地带无线上网需要。免费论文，高校校园网。室内拓扑结构如图1所示：
图1 室内WLAN拓扑结构
4.3室外无线网
室外：指校园操场及其他室外公共场所等。
设备的选择:高功率无线AP(WST-400)、无线全向天线、无线定向天线。全向天线:在所有水平方位上信号的发射和接收都相等。定向天线:在一个方向上发射和接收大部分的信号。室外考虑因素与教室、会议室不同,在校园区室外配置无线接入点要复杂一些,要把各自成一个局域网而又有一定距离的各栋楼房连接起来。在网络的每一端接入AP,并在距离远或信号弱的地方同时外接高增益天线,就可以实现有效距离内两个网段之间的互连。例如:在图书馆楼顶架设一个全向室外天线和一个室外定向天线。全向天线覆盖校园各教学楼和操场;在教学楼上架设定向天线,将信号传递给理学楼A;理学楼A上也要架设定向天线,将信号传递给理学楼B;在理学楼B上架设全向天线可以将无线信号覆盖草坪, 同时也可以将信号传递给理学楼C。其他实验楼、体教楼依此类推。具体操作时,要根据实际情况(如各栋楼之间的实际距离以及障碍物等)来考虑选择设备(如设备型号、是否要加用全向、定向天线, 以及增减设备数量等)。在楼房上架设无线网络设备还需加装避雷器、防潮箱等辅助设备,以防止无线网络设备的损坏。
针对校园湖、体育场以及各类休闲区域一般多为室外空旷地带,可使用室外型AP配合功率放大器和大功率天线,以取得大面积网络覆盖。由于目前802.11g无线局域网自身的局限性,建筑的布局和结构基本决定了每个AP的覆盖范围。因此,在进行无线网络规划时,必须先对每个建筑物进行详细的信号强度测试,同时根据在AP间无线覆盖缝隙最小的条件下,尽量扩大AP间距的设计原则定位每个AP的位置。室外网络拓扑结构如图2所示：
图2 室外网络拓扑结构
4.4校园无线局域网安全设计
在安全方面,由于无线局域网中数据是以广播的形式传播的,容易被非法用户截获,给无线局域网用户带来损失。因此,就必须使用无线加密功能,对传输的数据进行加密。在无线局域网安全设计上,WLAN 技术提供了与有线网络等价的标准——专用(WEP)安全体系结构,并提供了128位的加密密钥。Cisco1100或1240系列无线AP采用了基于IEEE802.11g标准的集中安全体系结构。这种新安全体系结构利用Cisco Secure Access Control Server 2000 EAP型RADIUS(远程授权拨号接入用户服务)服务器软件,提供与网络登录集成的集中用户认证，用户提供学校授权的用户名和密码后,客户机将通过AP与放置于网络中心的RADIUS服务器交互确认信息，RADIUS 服务器对客户机进行认证后,将密钥发送给AP，借助这种基于标准的集中管理体系结构,无线网络安全才能够得到保证,并且可以满足不同等级信息安全的要求。
5结束语
校园无线局域网具有灵活性、低成本、移动方便、易安装等特点,随着无线技术的快速发展，无线局域网在技术上已经日渐成熟,应用日趋广泛,无线网络虽然还不能完全脱离有线网络,但无线网络已经成功服务于某些高校,以它的高速传输能力和灵活性日益发挥重要的作用,但无线局域网也存在数据可靠性、安全性、网络传输距离有限等问题,大学校园应大力进行校园无线局域网技术研究和实用化工作,有效弥补校园有线网络的不足,应用无线局域网技术最大限度地扩展延伸校园有线网络。
参考文献
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无线网络技术是社会信息化与网络化发展的产物，对推进人类文明的进步具有促进作用。无线网络技术现已被广泛应用于智能楼宇中。本案笔者首先介绍无线网络技术的运用背景，然后重点讨论无线网络技术在智能楼宇中的应用，并以案例进行补充说明，最后论述无线网络技术存在的安全隐患和应对策略。
关键词：
智能楼宇；无线网络；安全隐患
1研究背景
现代社会的生活与工作节奏非常快，因此建筑中智能化根本无法与之适应，特别是企业及工厂为了实现节约成本和利润最大化，提出了更加简单化、人性化、智能化的管理理念，即要求建立完善的智能建筑系统。智能建筑系统是由许多局部系统组合而成的综合系统，而局部系统之间由计算机通信网络进行连接，以输送视频、画面、声音数据。建筑自动化系统是控制系统的子系统，而本案谈及的无线网络技术便是运用于通讯系统之中。现代化的楼宇往往使用多组分的智能技术，因此即使遭遇紧急事故，亦能保证系统的稳定运行，但智能技术的设计理念应充分体现出人性化的特点，即考虑到用户的心理需要。据此研究背景，下文首先讨论无线网络技术在智能楼宇中的运用，然后再分析无线网路技术存在的安全隐患，并提出应对策略。
2无线网络技术在智能楼宇中的运用研究
无线网络技术的运用现已成为智能楼宇的显著性特征，且无线网络技术对实现楼宇的使用功能及提高楼宇的使用质量具有重要意义。本章节主要讨论无线网络技术在智能楼宇中的运用，并具体从以下方面进行分析说明：
2.1现场执行层与信息管理层
无线网络技术的发展使基于以太网的有线联通方式遭受到巨大的冲击，同时现代化的社会环境也为无线网络技术提供了广阔的应用前景。研究结果表明，无线网络技术在现场执行层和信息管理层的运用价值更高，理由有以下两点：1）现场执行层的接收器和传输器均设有很多的连接点，而若采用有线连接，则线路安排的难度较高，同时大型会馆、工厂的生产车间及旧大厦等场所的空间有限，因此难以铺设数量如此多的线路；若采用无线连接，则控制的难度较低，且可按需增设连接点或变换位置。2）若在信息管理层运用无线连接，则用户仅需一部可移动通讯设备，便能查询到所需的数据信息，且此行为不受时间和地点的限制，因此无线网络技术在信息管理层的运用使数据的传输和管理变得更便捷。需要强调的是，建筑的内部因素具有特殊性，因此无线网络往往遭遇传递干扰、传递冲突或不透明物反射等问题，并对无线网络技术的应用效果产生不利影响，具体影响到通信数据的传递量。与此相比，有线连接网络的宽带资源多，且数据不受干扰，因此有线连接网络的安全可靠性较高。由此可得：有线网络不可能完全被无线网络所取代；无线网络连接技术在信息管理层的应用效果非常好，但现场执行层对无线网络技术的完美应用尚需时日。
2.2区域覆盖
智能楼宇中无线网络技术的应用以区域覆盖最为普遍。区域覆盖与无线网络的联通性之间关系非常密切，因此在研究区域覆盖的同时，应考虑到无线网络的联通性。在无线网络技术的实际运用中，网络的联通性关乎到数据传输的顺畅程度，若收集到的信息无法正常传送，则区域覆盖毫无意义。据此，区域覆盖与网络的联通一般被称作联通覆盖。另有研究人员提出以下观点：网络的生存时间通过连接点的高密度性和冗余性可实现延长，此时在传输通道中便出现几个毫无关系的节点集合，外加集合中所有的点均可覆盖目标区域，因此仅需任意一个点处在工作状态，便能确保区域覆盖，同时也能实现传输及节约资源的目的，而当所有的连接点交替工作时，便能实现网络寿命的延长，亦可理解为连接点的集合愈多时，网络的传输寿命愈长。对此观点，笔者认为应按以下内容进行改进：部分连接点在不同的地方同时出现，但避免所有的连接点在相同的传输路径上同时出现，而在实际应用中，应首先确保覆盖区域的面积不小于1-2个预设的临界值，然后再深入分析在此种区域覆盖的条件下如何划分传输连接点的集合及如何分配连接点集合的工作时间。
2.3建筑体系的智能化
自动化的智能建筑体系主要由BMS（建筑自动化系统）、OAS（工作性质的自动化系统）及CNS（信号与网络系统）三部分组成。以上三个自动化系统之间具有相互协作的关系，并共同组成无线网络传输框架。CNS是建筑系统化体系中最为基础的系统，类似于纽带的作用，即将三个系统紧密的联系起来，而在此框架中，通过计算机系统便能采集到各个节点的数据信息，然后再按住户所需将收集到的信息转化成对建筑有用的信息显示出来。此时，无线网络技术对信息的呈现将不受时间和地点的限制，此乃区域覆盖的作用。例如，某展馆的总建筑面积为22000m2，二层展厅为高8~28m的无柱大空间和钢结构拱形屋顶。该智能展馆的每个展位均设计有一个无线站点，以确保所有展览商均能进行高速数据通信。考虑到该展馆设有800多个标准化展位，设计方决定无线接入网络采用中心拓扑的方式。此外，AP设备的发射功率及应用的环境条件对其无线覆盖能力起直接性的影响，即在开阔的环境下，AP设备的无线覆盖范围为150~300m；在半开放的室内办公环境下，无线覆盖范围为30~50m。另据研究数据表明，在2.4Hz的频段上，计算机无线网络穿透混凝土墙体的信号损耗为20db左右。总之，建筑的室内环境相当复杂，且无线发射功率较低，则无法使用无线覆盖数学模型进行模拟分析，因此应落实好现场勘测工作，以便为无线局域网组网设计的优化提供可靠依据。本展馆的展位之间全部采用软隔断，因此不会对无线网络信号产生很大损耗。此外，在设计施工图纸时，AP设备的电源及信息点按15m的覆盖半径来进行预留，并考虑到50%左右的冗余；业主根据自身所需及现场情况选定AP设备的安装点；展馆同时建立基于千兆以太网的计算机局域网络系统，并100M交换至桌面，以满足展厅内部管理和办公的需要。据此可知，在智能展馆建立无线局域网可降低参展商的迁移难度，提高主办单位的服务水平。
3无线网络技术存在的安全隐患与应对对策
3.1无线网络技术存在的安全隐患
无线网络具有开放性的特征，同时在实际应用中也存在信息重放、WEP破解、网络窃听、MAC地址欺骗及拒绝服务等安全隐患：信息重放：在安全防范缺失或不完善的情况下，无线网络极易受到一种利用非法AP而开展的中间人欺骗攻击，此种中间人攻击能同时欺骗AP和授权客户端，并能篡改和窃取相关信息；WEP破解，即捕捉AP信号覆盖区的数据包→收集WEP弱密钥加密的数据包→破解WEP的秘钥，且根据无线通信设备的运行速度及发射信号的主机数量，可将WEP秘钥的破解时间控制在2h之内；网络窃听：多数网络通信采用非加密或明文格式，如此一来，便为无线信号覆盖区间的攻击者提供了监听和破解通信的可乘之机，此乃无线局域网当前所面临的最新难题；MAC地址欺骗，即利用网络窃听工具窃取数据→获取AP答应通信静态的地址池→通过MAC地址伪装等途径进入网络；拒绝服务：攻击者对AP开展泛洪攻击，以使AP拒绝服务。
3.2无线网络的安全策略
根据无线网络安全隐患的表现形式，笔者认为应从以下方面进行综合把握：1）若想提高无线网络系统的安全可靠性，则应对相关信息的保密任务进行处理；若想提高系统的安全保密水平及避免攻击者窃取数据信息，则应设置为仅参与人掌握消息的内容；对防火墙系统进行合理设置，以防攻击者侵入网络并窃取资源；在信息接收中实行身份认证，以确保唯有用户自己能获取到信息及防止攻击者非法篡改内容；保证无线网络系统内信息的完整性。2）有线信号与无线信号互换的中心为无线网络系统的节点，因此天线位置的合理选择非常重要，即会对无线局域网络系统信号的传输效率及接收信号的强弱产生影响，同时也会影响到无线网络系统的通信安全。对此，应在合理的方位设置无线网络系统的节点，并在确定节点通信信号的覆盖范围之后布设天线，从而使天线被放置在外界用户难以触碰到的位置之上。3）若想改善无线设备的运行性能，则可使用WEP加密协议，以处理无线网络中的流量。尽管WEP加密方式存在漏洞且比较脆弱，但尚且能阻碍各种非法访问，以防黑客入侵。服务集标示符（SSID）是无线访问点的识别字符串，以实现连接创建。此外，访问点的选择和布设均应保持唯一性，同时增加访问点设置的难度，以免被轻易猜中；禁止在无线网络系统中使用DHCP模式，以增加黑客破译用户IP地址及TCP/IP参数的难度，从而降低无线网络攻击入侵行为的发生率。
4展望
一直以来，无线网络安全的最大威胁是网络漫游切换。无线网络系统中，若一端采用无线网接入，另一端移至接入位置，则原IP数据传输到终端的难度变得很高，且会切断数据通信。对此现象，应制定IP网拓展标准，即利用特定的路由装置对无线网络的终端位置进行智能化管控。第四代通信技术是一种集WLAN、3G技术于一身的无线网络技术，可提高图像资料和视频信息的传输质量，且第四代通信技术的传输速率为100Mbps，可为用户提供多重形式的无线服务。当前，个人信息的存储主要采用电子信息模式，用户对联网更新的速度也提出了更高的要求，而在无线网络系统的应用中，当联网的用户数量增多时，网络系统的稳定性便会下降，从而影响到用户的应用体验感。因此，无线网络技术的发展应从以上层面进行加强。此外，尽管无线网络技术具有很多优点，且应用前景广阔，但智能楼宇自动化控制系统在未来的很长一段时间应会采取有线与无线网络连接的组合形式，从而在保障网络连接稳定性的同时，减少线路设置占据的空间。总之，随着无线网络技术的发展，智能楼宇的自动化控制体系定能为用户提供更加智能化、人性化、快捷化的服务，从而提高人类的工作和生活质量。
作者：王力 单位：定西师范高等专科学校
参考文献
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[4]周颖.智能楼宇中的无线网络技术研究[J].计算机光盘软件与应用,2014,14:51-52.
[5]吕红芳,张浩.无线传感器网络在楼宇自动控制系统中的应用[J].低压电器,2011,13:45-47.
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关键词:无线局域网;WLAN;AP;802.11G
中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)14-3684-03
Exploring the Model of Expansion of Wireless Campus Network Based on Network Resource in Vocational School
ZHOU Li-shan
(Ningbo Vocational Education Centre School, Ningbo 315000, China)
Abstract: Our country is starting establishment of wireless cities. Hongkong has finished the project, while developed cities like Shenzhen are also preceding the project. Establishing the wireless campus network has more practical meaning.Our school starts construction of the campus network early, with a certain scale. When the school building was transformed, the school network was re-distributed to increase access of education network, the three core routers and core switches,but without considering the wireless network. At present, each teacher is equipped with a built-in WLAN notebook computer, demanding wireless Internet access. Wireless network can be applied to some places not easy to be cabled. Now most schools have network, the question is how to make the network reach every corner of the schools, shus forming the real campus network. This article introduces the way to construct the campus network using WLAN technology, make network reach every place in school and maintain the network easily.
Key words: WLAN Network; WLAN; AP; 802.11G
1 无线网络技术分析和基础架构
无线局域网(Wireless Local Area Network,简称WLAN)技术有蓝牙(Bluetooth)、IEEE 802.11 系列、HiperLAN、HomeRF技术等。其中,目前得到广泛应用的技术是IEEE 802.11 系列。IEEE 802.11b可支持11Mbps共享接入速度,采用2.4GHz ISM频段;与此相似的有IEEE 802.11a 技术,它采用了5GHz频段,其速率高达成54Mbps;新出现的IEEE 802.11g其实是一种混合标准,它即能适应IEEE 802.11b标准,又符合IEEE 802.11a标准。在目前业界已经推出最新的802.11N,其传输速率可以达到惊人的双向300Mbps 单向600Mbps。但在目前情况下,相对来说价格会比较高一点。从性能,产品成熟度,稳定性,成本等综合考虑,IEEE 802.11g 无论在各方面占有优势,因此无线校园网目前可选择IEEE 802.11g标准。
无线局域网的组成包括无线网卡和无线接入点(Access Point,简称AP)。无线局域网利用常规的局域网(如10/100/1000M以太网)及其互联设备(路由器、交换机)构成骨干支撑网。利用无线接入点(AP)来支持移动终端(MT)的移动和漫游。配有无线网卡的台式PC机、笔记本电脑或其他设备就可以与无线网络连接起来。
对于客户端,无线网卡作为无线网络的接口实现与无线网络的连接。无线网卡根据接口类型的不同,主要有三种类型:PCMCIA无线网卡(适用于笔记本电脑,支持热插拔)、PCI无线网卡(适用于台式机)和USB无线网卡(适用于笔记本电脑和台式机,支持热插拔)。
无线接入点的作用是完成WLAN和LAN之间的桥接。WLAN工作站也可漫游(Roaming)在不同的AP之间。若不加外接天线,AP的覆盖理论上在视野所及之处约250m。但若在半开放性空间,或有间隔的区域,则约30~50m左右。由于微波是直线传播,所以微波都是小角度穿透几面墙体,墙体将减弱信号,如果墙体为钢筋混凝土,信号则会更弱。所以,在实际情况下(通常在室外),还需要加上外接增益天线,使距离到达更远、信号更强。
2 校园网络的规划选择――“有线”还是“无线”?
校园网络的规划设计有多种解决方案,依学校的类型规模和性质的不同,以使网络的设计方案有所不同,体现在技术、应用上更是不同。在传统的语音服务(诸如电话、蜂窝移动电话)无法满足人们的各种信息需求的今天,对图形、图像、视频等多媒体信息需求的不断增长,已成为人们依赖计算机网络进行信息共享和交流的重要资源。学校教师的教学、科研工作和学生的学习生活对一个高速的、资源丰富的和应用多方面的校园网络的需求是迫切的、必需的。也是网络规划设计者永远追求的目标。
校园内部铺设网络的工程涉及面很广,无论是在室内还是在室外,均会对现有的校园环境产生不少影响,这一点在发展历史较长、校内新老建筑并举的校园内表现的尤为明显。从投资、施工周期、网络维护、升级等多个方面着眼,学校需要一整套能够多快好省建设校园网络的方案。
随着无线局域网技术和无线产品的成熟,无线网络为校园网建设提出了新的可行的思路。无线局域网标准IEEE802.11a/b/g 能够与现有的计算机网络进行平滑无缝的连接,并能与现有的计算机网络和终端设备互联,与有线网络资源具有良好的兼容性和整合性。
无线网络的特殊优势在于:采用无线联网技术,具有高度的空间自由性和网络灵活性,避免了大规模铺设网线,有效的削减了施工费用,并且建设周期很短。无线局域网带宽很宽,适合进行大量双向和多向的多媒体信息传输。无线局域网产品通常与有线以太网配合使用,主要适用于便携终端应用较多的场所、范围较大而信息点分布稀疏的场所、环境恶劣或其它不适合布线的场所等,有助于简化网络结构,增加网络的扩展性和灵活性。
目前,无线校园局域网在国内已经被越来越多的用户接受,很多大学及少数中学等相继采用了无线方式搭建或者补充校园网。无论是校园内部信息点的分布设计、校园内建筑物间的网络连接,还是学校本部和分部的联网,无线网络技术都能发挥作用。此外,无线网络环境的引入,也为崭新的无线多媒体提供了应用平台,将教育信息化建设引入新的天地。
无线校园网,就是通过无线局域网(Wireless Local Area Network,简称WLAN)技术,在校园中建立的无缝无线通讯网络,使校园的每个角落都处在网络中,形成真正意义上的校园网。 目前绝大多数学校已拥有的有线网络,只能提供固定而有限的网络信息点,无法满足学校师生随时随地共享教育网络资源的需要。无线校园网正是顺应了教育信息化建设的前进步伐,蓬勃发展起来的。 无线校园网最大的特点是具有的高度的空间自由性和灵活性;可以避免大规模铺设网线和固定设备投入,有效地削减了网络建设费用,极大地缩短了建设周期;目前教育网用户非常期待实现的许多需求,如网络信息点流动的需求、难以布线区域网络建设的需要、利用网络提高教学效率的需要、以及信息化建设中降低成本和保护投资的要求等,通过无线校园网的建设,都可以找到解决的基础和途径。 国际上,拥有无线校园网,已经成为现代化校园的一个标志。
3 无线校园网建议方案
在校园无线网络建设需求中,主要存在三种典型的应用环境。第一是校园内的户外公共区域;第二是局部开放的室内大环境,如典型公共教室、图书阅览室等;第三是房间多、用户数量不多但分布较散的楼宇,如教学办公楼、宿舍等。
3.1 室外区域无线覆盖方案
学校体育场、中心广场、教学楼宇间公共区域等,一般是学校需要实现无线覆盖的室外公共区域。根据需覆盖的室外区域的实际情况,可以设计建立多个无线覆盖基站,采用重叠交叉无线覆盖的方式,完成区域的无缝无线覆盖。具体项目实施中选用室外型无线路由器,在空旷地方,信号传输距可以达到300M~600M左右,视空间大小可以使用多个,或者使用室外无线 AP,配合室外大夹角定向天线,成功实现系统设计目标。
图1 无线校园网解决方案 图2校园平面示意图
3.2 室内区域无线覆盖方案
室内覆盖区域的大小和建筑结构的复杂程度往往差别很大,根据具体需求,设计多种室内覆盖解决方案。
一般来讲,针对局部开发的室内大环境,如图书阅览室、礼堂、体育馆、大教室等,网络用户数量较多而集中,推荐设计以单个AP小面积覆盖,多个 AP整合交叉覆盖形成大面积覆盖区域,每个AP都独立接到交换机上,保证有效带宽更宽。在具体实施项目中,采用兼容802.11b/g标准的室内无线Ap产品,完成无线网络的室内覆盖。针对办公楼、教学楼等结构较为复杂的室内区域,可根据建筑结构具体情况,选用以下两种方案:
方案一:采用高灵敏度、穿透能力强的无线AP产品,配合分离式吸顶天线,以一个AP配合一个天线,或一个AP配合多个天线,完成室内区域的完全覆盖。在项目具体实施中,选用无线AP,配合室内吸顶天线,完成楼宇内部无线覆盖。采用分离式天线设计,可以适应无线设备与高增益天线的连接使用,以保障高质量的无线信号能够覆盖更远距离,同时增强设备在干扰较大的频率环境中使用的能力。
方案二:采用室外覆盖方式,选用室外无线AP,通过天线聚集无线信号,使无线覆盖范围更大、更远,穿透能力更强。设备与天线安置于楼宇顶部或底部,以无线信号向下或向上整体覆盖楼宇。在项目具体实施中,系列室外无线AP,配合全向天线或定向天线,完成无线网络覆盖要求。
选用具有AP、AP CLIENT、点对点、点对多点无线网桥多种工作模式的设备,可实现单AP工作、多AP组网连接、大范围无线覆盖、漫游等多种工作模式,使用非常灵活方便(如图5)。全天候防水、防尘全密封的设计,产品拥有超强的免维护特性。 这样的设备现在各主要厂商生产的都有,包括CISCO,华为,H3C等厂商都有全系列的产品用来组建无线校园网络的建设。
总之,主干网络采用稳定的有线高速传输的基础上,采用无线网各来进一步扩展这是非常理想的一种建设方案,也大大增强了网络使用的灵活性,无线上网带来了极大的自由和方便,移动性的需求都是需要的。更主要的是无线网络建设有着成本低,维护方便等明显优点,在学校中,有着实际广泛的应用,也是以后校园网建设的一个重点,有条件的学校应考虑着手实施。
参考文献:
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[3] 韩旭东,曹建海,张春业.IEEE802. 11g协议关键技术及性能分析[J].现代通信,2003,(12).
(1)培养学生综合运用所学知识,结合实际独立完成课题的工作能力.
(2)对学生的知识面,掌握知识的深度,运用理论结合实际去处理问题的能力,实验能力,外语水平,计算机运用水平,书面及口头表达能力进行考核.
2.要求
(1)要求一定要有结合实际的某项具体项目的设计或对某具体课题进行有独立见解的论证,并要求技术含量较高.
(2)设计或论文应该在教学计划所规定的时限内完成.
(3)书面材料:框架及字数应符合规定
3.成绩评定
(1)一般采用优秀,良好,及格和不及格四级计分的方法.
(2)评阅人和答辩委员会成员对学生的毕业设计或毕业论文的成绩给予评定.
4.评分标准
优秀:按期圆满完成任务书中规定的项目;能熟练地综合运用所学理论和专业知识;有结合实际的某项具体项目的设计或对某具体课题进行有独立见解的论证,并有较高技术含量.
立论正确,计算,分析,实验正确,严谨,结论合理,独立工作能力较强,科学作风严谨;毕业设计(论文)有一些独到之处,水平较高.
文字材料条理清楚,通顺,论述充分,符合技术用语要求,符号统一,编号齐全,书写工整.图纸完备,整洁,正确.
答辩时,思路清晰,论点正确,回答问题基本概念清楚,对主要问题回答正确,深入.
(2)良好:按期圆满完成任务书中规定的项目;能较好地运用所学理论和专业知识;有一定的结合实际的某项具体项目的设计或对某具体课题进行有独立见解的论证,并有一定的技术含量.立论正确,计算,分析,实验正确,结论合理;有一定的独立工作能为,科学作风好;设计〈论文〉有一定的水平.
文字材料条理清楚,通顺,论述正确,符合技术用语要求,书写工整.设计图纸完备,整洁,正确.
答辩时,思路清晰,论点基本正确,能正确地回答主要问题.
(3)及格:在指导教师的具体帮助下,能按期完成任务,独立工作能力较差且有一些小的疏忽和遗漏;能结合实际的某项具体项目的设计或对某具体课题进行有独立见解的论证,但技术含量不高.在运用理论和专业知识中,没有大的原则性错误;论点,论据基本成立,计算,分析,实验基本正确.毕业设计(论文)基本符合要求.
文字材料通顺,但叙述不够恰当和清晰;词句,符号方面的问题较少i图纸质量不高,工作不够认真,个别错误明显.
答辩时,主要问题能答出,或经启发后能答出,回答问题较肤浅.
(5)不及格:任务书规定的项目未按期完成;或基本概念和基本技能未掌握.没有本人结合实际的具体设计内容或独立见解的论证,只是一些文件,资料内容的摘抄.毕业设计(论文)未达到最低要求.
文字材料不通顺,书写潦草,质量很差.图纸不全,或有原则性错误.
答辩时,对毕业设计(论文)的主要内容阐述不清,基本概念糊涂,对主要问题回答有错误,或回答不出.
对毕业设计(论文)质量要求
----论文内容符合任务书要求
1.对管理类论文要求:
·对毕业论文的要求是一定要有结合实际的本人独立论证的内容.
·要求论点明确,立论正确,论证准确,结论确切
·论证内容要求有调查研究,有统计数据,对统计数据要有分析,归纳,总结,
·根据总结得出结论.
·最后有例证说明
管理类论文毕业论文行文的逻辑要领
增强毕业论文行文的逻辑力量,达到概念明确,论证充分,条理分明,思路畅通,是写好毕业论文的关键.提高毕业论文行文的逻辑性,需把握以下几点:
(1)要思路畅通
写毕业论文时,思维必须具有清晰性,连贯性,周密性,条理性和规律性,才能构建起严谨,和谐的逻辑结构.
(2)要层次清晰,有条有理写毕业论文,先说什么,后说什么,一层一层如何衔接,这一点和论文行文的逻辑性很有关系.
(3)要论证充分,以理服人,写毕业论文,最常用的方法是归纳论证,即用对事实的科学分析和叙述来证明观点,或用基本的史实,科学的调查,精确的数字来证明观点.
(4)毕业论文行文要注意思维和论述首尾一贯,明白确切.
(5)文字书写规范,语言准确,简洁.
2.对工程设计性论文要求:
·有设计地域的自然状况说明和介绍
·有原有通信网概况介绍及运行参数的说明
·有设计需求,业务预测
·有具体的设计方案
·有相应性能及参数设计和计算
·有完整的设计图纸
例如:A市本地SDH传输网设计方案
一,A市概况简介
二,A市电信局SDH传输网络现状(或PDH传输网络现状)
1,A市本地网网络结构,交换局数量及位置,传输设备类型及容量
2,存在的问题及扩大SDH网的必要性(或建设SDH网的必要性)----需求及业务预测
三,A市电信局SDH传输网络结构设计方案
1,网络拓扑结构设计
2,设备简介
3,局间中继电路的计算与分配
4,局间中继距离的计算
四,SDH网络保护方式
1,SDH网络保护的基本原理
2,A市电信局SDH网网络保护方式的选择及具体设计
五,SDH网同步
1,同步网概念与结构
2,定时信号的传送方式
3,A市电信局SDH网络同步方式具体设计
六,方案论证,评估
3.计算机类型题目论文要求:
管理信息系统
·需求分析(含设计目标)
·总体方案设计(总体功能框图,软件平台的选择,运行模式等)
·数据库设计(需求分析,概念库设计,逻辑库设计,物理库设计,E-R图,数据流图,数据字典,数据库表结构及关系),
·模块软件设计(各模块的设计流程),
·系统运行与调试.
·附主要程序清单(与学生设计相关的部分,目的是检测是否是学生自己作的).
校园网,企业网等局域网设计
·功能需求
·对通信量的分析
·网络系统拓扑设计
·设备选型,配置
·软件配置
·子网及VLAN的划分
·IP地址规划
·接入Internet
·网络安全
例如:××人事劳资管理信息系统的开发与设计
1,开发人事劳资管理信息系统的设想
(1)人事劳资管理信息系统简介
(2)人事劳资管理信息系统的用户需求
2,人事劳资管理信息系统的分析设计
(1)系统功能模块设计
(2)数据库设计
—数据库概念结构设计
—数据库逻辑结构设计
(3)系统开发环境简介
3,人事劳资管理信息系统的具体实现
(1)数据库结构的实现
(2)应用程序对象的创建
(3)应用程序的主窗口
(4)菜单结构
(5)数据窗口对象的创建
(6)登录程序设计
(7)输入程序设计
(8)查询程序设计
(9)报表程序设计
4,总结
设计报告格式与书写要求
·设计报告应按统一格式装订成册,其顺序为:封面,任务书,指导教师评语,内容摘要(200～400字),目录,报告正文,图纸,测试数据及计算机程序清单.
·报告构思,书写要求是:逻辑性强,条理清楚;语言通顺简练,文字打印清楚;插图清晰准确;文字字数要求1万字以上例如:(1)A市本地SDH传输网设计方案
一,A市概况简介
二,A市电信局SDH传输网络现状(或PDH传输网络现状)
1,A市本地网网络结构,交换局数量及位置,传输设备类型及容量
2,存在的问题及扩大SDH网的必要性(或建设SDH网的必要性)----需求及业务预测
三,A市电信局SDH传输网络结构设计方案
1,网络拓扑结构设计
2,设备简介
3,局间中继电路的计算与分配
4,局间中继距离的计算
四,SDH网络保护方式
1,SDH网络保护的基本原理
2,A市电信局SDH网网络保护方式的选择及具体设计
五,SDH网同步
1,同步网概念与结构
2,定时信号的传送方式
3,A市电信局SDH网络同步方式具体设计
六,方案论证,评估
(2)A地区GSM数字蜂窝移动通信系统网络优化设计方案
一,A地区GSM数字蜂窝移动通信现状
1,A地区概况;人口,地形,发展情况
2,系统现状;现有基站,话务状况
3,现行网络运行中存在的问题及分析
①接通率数据采集与分析
②掉话率数据采集与分析
③拥塞率数据采集与分析
4,话务预测分析计算
二,A地区GSM数字蜂窝移动通信系统网络优化设计方案
1,优化网络拓扑图设计
2,硬件配置及参数的优化
3,基站勘测设计及安装
4,交换局容量及基站数量
5,传输线路的设计
三,网络性能及分析对比
1,优化前网络运行情况
2,数据采集与分析
3,拨打测试
四,网络优化方案评价
(3)A市无线市话系统无线侧网络规划设计
一,无线市话网络概述
1,A市通信网络发展情况
2,IPAS网络特点
二,A市本地电活网络现状
1,现有传输网络结构
2,传统无线网络规划
三,无线网络规划设计方案
1,A市自然概况介绍
2,总体话务预测计算
3,IPAS网络结构设计及说明
4,覆盖区域划分,基站数量预测计算
(l〉每个覆盖区话务预测计算
(2)基站容量频道设计
5,基站选址,计算覆盖区域内信号覆盖情况
6,寻呼区的划分
(1〉各个网关寻呼区的划分
(2〉各个基站控制器寻呼区的划分
7,网关及CSC的规划
(1)网关到CSC侧2M链路设计
(2)CSC到CS线路设计
四,基站同步规划
(4)A市GSM无线网络优化
一,GSM网络概述
二,A市GSM网络情况介绍
2.1网络结构
2.2网元配置
2.3现网突出问题表现
三,GSM网络优化工作分类及流程
3.1GSM网络优化工作分类
3.2交换网络优化流程
3.3无线网络优化流程
3.3.1无线网络优化流程
3.3.2无线网络优化流程的实际应用
四,网络优化的相关技术指标
4.1接通率
4.2掉话率
4.3话务量
4.4长途来话接通率
4.5拥塞率
4.6其它
五,无线网络优化设计及调整
5.1网络运行质量数据收集
5.2网络质量优化及参数调整
论文关键词：WLAN，LAN，混合组网，SSID，CMCC
一、概述
当前中国移动已成为全业务运营商，全业务接入的高带宽需求，势必要求一个丰富的网络资源作为支持。在移动全业务发展初期，现有的光纤网络覆盖范围、分布特点与终端业务用户相去甚远，WLAN作为一种技术成熟，用户认知度较高的无线技术，为固定宽带接入和移动数据业务形成一种有效的补充，一方面可以为固定宽带接入业务提供最后一百米的无线延伸，使固定宽带移动化，另一方面，可以有效缓解3G网络在热点区域的带宽压力。在接入具体全业务点的同时如何利用WLAN优势，在实际组网过程中与用户LAN进行混合组网，形成一个完整的解决方案也是值得我们研究的。
二、WLAN技术
无线局域网WLAN (Wireless Local Area Network)：以无线多址信道作为传输媒介，实现传统有线局域网的功能。WLAN 定位为无线局域网技术，提供慢速和游牧移动状态宽带接入；WLAN既能弥补固定网络的移动性不足计算机毕业论文，也能弥补移动网络的宽带性不足，其作为固定和移动网络数据业务的补充，已得到全球广大运营商的认可；同时WLAN能有效分流2G/3G 网络数据流，降低2G/3G 网络投资。具体实施过程中WLAN一般只要安装一个或多个接入点设备。就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络，包括临时组网与移动通信。不仅解决了有线LAN的大量有关组网与接入的难题，而且也方便地拓展了网络信息服务的能力，对于“把信息资源贴近最终用户”具有深远的影响。
目前在全业务竞争中不仅要发展有线LAN的综合接入，同时很多场合需要见缝插针的将WLAN网络也建设进去。WLAN与LAN混合组网的优势如下：
1．扩展了CMCC网络覆盖
目前CMCC的有线LAN接入，受到五类线传输距离、交换机布放位置、用户要求上网信息点不固定的限制，网络覆盖范围局限性较大。如在LAN建设中部分特殊区域的LAN交换机下挂数台AP设备，就能很好的解决客户的需求，扩展CMCC网络的覆盖范围。
2．安装便捷
一般在网络建设中，施工周期最长、对周边环境影响最大的，就是综合布线施工工程。在施工过程中，往往需要破墙掘地、穿线架管毕业论文格式范文。而WLAN最大的优势就是免去或减少了网络布线的工作量，一般只要安装一个或多个接入点 (AP) 设备，就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络。
3．全业务建设朝综合接入方面发展
目前中国移动全业务的开展主要是安装客户的需求来进行的，客户有宽带或固话的需求，移动就为其提供相应的设备。这对于驻地网、本地网及设备的投资来说利用率均不高，移动以后在接入全业务客户时，可考虑融合固话、有线宽带、WLAN、以及今后的3G来给用户综合组网。这样网络建设能一次到位，各类资源的利用率也较高，且用户认知度高，不易被其他运营商抢过去。
4．充分贯彻集团的TD+WLAN的方针
随着移动3G业务的不断开展，TD终端打破了传统单一品种而出现了数据卡、上网本、无线固话与手机3+1的多个品种。当中移动将上网本作为3G网络的主推业务，但是由于TD-HSDPA小区下载峰值速率和小区极限流量要赶超WCDMA和CDMA2000EV-DO的可能性是微乎其微，且TD类似于GSM的时分复用技术除了给TD带来了频谱利用率高的优点外，也让TD留下了穿透性能差的终身烙印。测试过TD信号的人都有这样的感觉，如果不做室内覆盖的话，TD的室内信号很微弱。
因此计算机毕业论文，让TD+WLAN双层网络来保证热点区域，甚至用成本较低的WLAN为一般室内提供无线宽带也是可取。在进行重要用户覆盖时，将TD-HSDPA网络作为主体网络，以WLAN网络覆盖方式对于部分室内热点地区进行辅助补充，会取得较好的效果。
5．有效抢占频率空间
WLAN频点有限，在当前竞争异常激烈的电信市场，可能有许多地方WLAN的频点早已被其他运营商占领，这确实是制约TD+WLAN发展的一大难题。本人认为可以通过以下的方式解决：TD主要特点是频谱利用率高和穿透性能差，我们可以利用这两大特点。频谱利用率高，我国给TD预留的频段达155M，TD频率资源丰富；穿透性不强，不进行室内覆盖的在楼内TD信号十分微弱，因此是否可以考虑在部分室内覆盖定制TD频段的WLAN设备呢？这里给WLAN的频点完全可是TD的A或C频段中的少许频点，总之不要与现网B频段的TD同邻频即可，或者也可以采用目前使用较少的5.8G频段。
但是，WLAN产品比较昂贵，传输速度也比较慢。以太网可实现1Gbit/s的传输速度，而WLAN的传输速度被限制在1OMbit/s左右，市场上一般的无线网络带宽还达不到2Mbit/s。 因此，在开展WLAN+LAN混合组网业务时，也需注意创新WLAN的市场运营模式和WLAN的布放场景。
目前中国移动WLAN覆盖建设原则为：
1．公共事业单位或者人口流动较多场所建议覆盖
2．便携机较多的企业单位建议覆盖
3．用户过小的场所不予覆盖
WLAN接入的传输速度、带宽及QoS都比不上有线的LAN接入，WLAN只是做为LAN接入的补充和延伸。因此目前全业务接入中采用GPON技术的LAN接入仍是主要接入方式。
三、WLAN+LAN混合组网案例分析
2010年8月，某县卫生院的业务申请，客户要求在其大院内开通局域网WLAN业务。客户需使用该WLAN网络组建自己的内部网络，且要求通过该WLAN上外网。移动公司在接到用户申请后，在其新楼3F安装GPONONU设备1台、WLAN局域网交换机1台，在1F-3F的卫生间墙壁上各安装AP设备1台。在其旧楼2F安装GPONONU设备1台、WLAN局域网交换机1台，在2F、3F各安装AP设备1台。AP设备通过五类线上联到局域网交换机，再上联到ONU，通过ONU汇聚到汇聚机房OLT上计算机毕业论文，最后上联到互联网。办公楼内提供10M带宽，同时使用WLAN进行了全覆盖。
图1 卫生院组网结构图
为了提高WLAN使用效率，计划将该医院内部WLAN网络对外开放，使普通移动用户到卫生院附近时也能通过CMCC WLAN信号接入至公网，增加业务增长点。
但是普通用户的接入会影响到卫生院内部网络的上网速率、带宽及影响内部网络安全，因此需将普通用户和卫生院内部用户进行区分。通过采用了划分不同SSID的方法来解决了这个问题毕业论文格式范文。
SSID（Service Set Identifier）也可以写为ESSID，用来区分不同的网络，最多可以有32个字符，无线网卡设置了不同的SSID就可以进入不同网络，SSID通常由AP广播出来，通过XP自带的扫描功能可以相看当前区域内的SSID。出于安全考虑可以不广播SSID，此时用户就要手工设置SSID才能进入相应的网络。简单说，SSID就是一个局域网的名称，只有设置为名称相同SSID的值的电脑才能互相通信。
SSID技术可以将一个无线局域网分为几个需要不同身份验证的子网络，每一个子网络都需要独立的身份验证，只有通过身份验证的用户才可以进入相应的子网络，防止未被授权的用户进入本网络。
因此，在遇到如卫生院此类用户时，也可采用SSID技术来区分不同用户。可将大桥卫生院自身无线宽带用户划分到一个SSID内，另外再设置一个用于接入普通用户的SSID（CMCC）。
为保证用户自身无线宽带用户的网络安全及用户带宽，可在AP上将前一个SSID设置为禁止广播方式，且将用户带宽设置较高；将后一个SSID设置为广播方式，将用户带宽设置较低。
卫生院单位内部用户，使用SSID1接入，该SSID设置为禁止广播方式，该用户到CMNET用户认证服务器认证；普通用户使用SSID，该SSID设置为广播方式，该用户到WLAN用户认证服务器认证。如图二所示：
图2 各种用户认证及上网方式
四、WLAN+LAN混合组网业务的开展
随着中国移动全业务的开展，以后像卫生院此类用户需求会不断增加。部分已采用移动LAN接入宽带业务的用户，如果该地区使用便携机的流动人口较多(如医院、宾馆等)计算机毕业论文，也可考虑在该地区新增移动的WLAN设备，该WLAN可采用原有的移动LAN上联到CMNET，这样从合理利用设备资源和减少设备投资的方面考虑都有一定好处。
对原有LAN企业用户加装WLAN设备改造，可在建设时将该WLAN网络设计成既能满足该单位自身用户的上网需求，又能兼顾普通用户的漫游接入。原客户自身WLAN用户可采用个人用户认证方式，提供给该单位一个隐藏的SSID及配套密码，使用该SSID和密码的用户上联到个人用户认证服务器上进行认证和计费（企业SSID不考虑使用企业自身使用的固定公有IP地址是因为SSID的密码存在被外来人员获取的可能性，一旦SSID密码被泄露，加上WLAN用户的可移动性，对于追查用户源有很大的不便，因此在这里考虑使用个人宽带用户认证方式，确保使用者的可追溯性）；而普通用户则会通过无线网卡自动检测到一个公开的SSID（CMCC），通过用户的手机号码及密码来登录。为保证普通用户的接入不影响原单位用户的网络安全和带宽，可限制公开的SSID的安全等级、接入数量和接入用户带宽。
另外，该单位的隐藏SSID及密码需和该单位内建设的AP设备绑定，防止该SSID和密码在其他WLAN地区也能接入。
参考文献：
1.基于IEEE802.11b无线局域网支持QoS的盲检测算法 《电路与系统学报》2009年2期赵忠伟；
2.应用于802.11e无线局域网QoS区分的新机制 《西安电子科技大学学报（自然科学版）》 2009年4期 张国鹏，赵力强，张海林；
3.一种新的WLAN接人安全性问题的解决方案 《江苏通信技术》2005年1期 蒋鹏，刘尚东；
4.基于cdma2000网络的FemtoCell组网测试分析 《电信科学》2009年4期 王思伟，刘源，董斌，周峰；
5.无线局域网协议分析系统的设计与实现《计算机工程》2008年22期吴亚军，胡爱群，宋宇波。
关键词：GPRS；无线网络系统；优化
1 GPRS网络体系结构
图1给出了GPRS网络的基本网络体系结构框图。GPRS网络中新增两种重要的网元SGSN和GGSN。在GPRS阶段2（GPRSPhase2）中又引入一个重要的网元-点对多点服务中心（Point-To-MultipointServiceCenter-PTM-SC），它专门用于GPRS网络中的点对多点业务。为了增加安全性以及便于在PLMN网际之间的互联，另外定义了一个网元称为边际网关（Border Gateway-BG）。PLMN网内和PLMN网际间的骨干网都是基于IP网络的新网元。除此以外，GPRS中还有一些新的网关，如计费网关（Charging Gateway）和法定监听网关（Legal Interception Gateway-LIG）。
2 无线网络优化问题分析
GPRS网络从一期建设经过试商用期，到现在的正式商用阶段，网络优化工作中遇到了很多实际的问题，下面就其中一些主要问题进行列举。
2.1 PDP激活成功率低
（1）MS未送APN（接入点名称）或送上的APN错误，HLR中没有通配符；
（2）QoS协商失败；
（3）用户使用终端设备与网络不匹配，SGSN在收到其PDP context激活请求时立刻拒绝或不加处理。
2.2 随机接入和立即指配成功率低
（1）RACH（随机接入信道）或AGCH（允许接入信道）配置不合理；
（2）由于无线干扰（如直放站、信号屏蔽器等的干扰）或基站硬件设备故障导致无法解码消息；
（3）网络存在上下行频率干扰；
2.3 RLC（无线链路控制）重传率高
主要由C/I（信/干比）低引起，可能导致C/I太差的原因有：服务小区的信号功率弱、干扰信号太强、干扰小区的功率大、带外干扰严重、小区覆盖不合理、微蜂窝小区过密、直放站干扰、室内干放干扰、CDMA干扰等。需要注意的是，重传时各设备厂商策略的不同会导致时延差异较大，需要厂商提出具体解决方案。
3 GPRS优化设计
在保障语音业务的质量和稳定性的前提下，全面提升GPRS无线性能和服务质量稳定性，改善用户满意感知度，以下结合实际工作情况对GPRS无线网络优化经验进行介绍。
3.1 容量优化
因需要与语音业务竞争无线资源，GPRS的容量问题逐渐成为严峻的挑战。IP吞吐率在很大程度上受到了容量短缺的限制。我们分析了容量受限主要影响因素（预清空参数、共享系数、PCU拥塞、GSL设备利用率、下行TBF时延等等），并提出了相应的优化方法和调整建议。
我们谈的PCU的处理能力问题，主要分为2个方面，一个是RPP上所能支持的GSL设备数的多少，一个是RPP对于PDCH信道数的处理能力。
另外要注意的是当处理GB口链路的设备数小于18（加上1个设备用于链路同步，共19个设备闭塞）时并不会比等于18时使用于PDCH处理的设备数增多。也就是说GB口链路的设备数小于18或等于18时对PCU在PDCH处理方面的资源是一样的。
3.2 干扰优化方法描述
第一、硬件问题
基站载波硬件或室内分布系统故障会造成干扰问题，在统计上表现为IP吞吐率低、无线层速率低等现象。另外一般还会伴随有GPRS/GPRS接入成功率、TBF建立成功率低，可以通过查看统计PREJTFI、PREJOTH和TBF建立成功率发现。
第二、网内频率干扰
像话音频率干扰影响一样，GPRS的频率干扰会造成C/I值低、无线块误码率高、重传多，最终影响传输速率。在统计上主要表现为无线层速率低，另外无线原因导致TBF非正常释放比例大，也就是统计LDISRR数较多。要解决频率干扰，可使用语音频率干扰优化的方法。
第三、网外干扰
通常由于网外干扰比较强，影响范围较大，可以比较容易辨认出。一般可以通过在终端使用指令“RLCRP：CELL=cell；”来查看上行干扰发现。统计上主要针对上行的无线层速率，另外当存在较大上行统计时IAULREL也会较多。对于这类问题，一般需要使用扫频仪器现场查找干扰源，待干扰源清除后就可以解决。
第四、过覆盖问题
小区过覆盖会造成较大的信号干扰，要检查小区是否过覆盖可通过分析MRR工具的TA值得出。当发现TA值较大时，小区过覆盖的可能性较大。另外一方面，小区重选参数设置不当也会造成小区的过覆盖，这时需要对小区重选参数，比如：CRO、CRH等参数作检查。
[参考文献]
[1]高疆，等.GPRS无线网络优化探讨，[会议论文].中国通信学会无线及移动通信委员会学术年会，2002年.
[2]刘亚，等.EDGE无线网络：维护和测试挑战，[期刊论文].《中国无线电》，2004年.
随着“云技术”的日益发展，诸如云储存、云计算、云平台等云应用服务得到了各界的广泛关注。近年来，世界各大公司竞相构建大型数据中心来为云服务提供硬件支持。数据中心网络(dcn)是构建数据中心的一个重要部分，它需要能联结百万台服务器，同时亦能为云技术提供合适的带宽。
数据中心网络通常基于3层拓扑结构：核心层、聚集层、边缘层。常见数据中心内部网络拓扑图如图1所示。在图1中，位于机架内的服务器通过架顶式交换机互联，同时，它们与汇聚层和核心层的交换机组成了一个多根树。由于核心层的根节点数量有限，当数据中心负载较大时，这些节点容易成为整个数据中心网络的“瓶颈”。故而在网络实际通信中，服务器之间数据传输所能达到的吞吐量可能比实际可用带宽低许多。
为了解决网络中部分节点过热问题，人们开始研究数据中心网络的拓扑结构和路由协议等优化问题，这些研究大多采用添加新路http://径的方法(尤其是互不相交的路径)以便增加端到端吞吐量。这些方法取得了一定成效，然而在以太网中，人们仍然难以应对大量的高突发流量，这是因为以太网中的静态链路和有限网络接口会引起部分服务器堵塞，从而对其他服务器产生副作用。另外，数据中心网络通常需要大量服务器合作完成一项任务，此时，高负载的服务器可能会进一步降低数据中心网络性能。
通常人们尝试借助有线链接以外的其他媒介来解决数据中心网络中节点过热、服务器拥塞等问题，无线数据中心网络(wdcn)就是其中之一。wWw.133229.COm本文将综述近年来无线通信技术在数据中心领域的发展现状与关键问题，并从设计构造与性能优化两个方面具体展示当前学术界对无线数据中心网络的研究成果。
1 无线数据中心发展现状
与存在的问题
由于无线通信在数据中心网络应用中的特殊性，无线数据中心网络和基于有线的传统数据中心网络存在很大区别。随着极高频(ehf)技术(特别是60 ghz无线通信技术)的引入，用高速率的无线通信传输数据成为了现实(吞吐量可达4g bit/s)，从而使在数据中心中应用无线通信技术成为可能。于是，2008年出现了首篇讨论在数据中心网络中应用60 ghz无线通信技术的论文[1]，文章提出用无线链接替换部分有线链接，可以降低布线复杂度，降低冷却开销，减少大量的成本，从而大幅提高数据中心网络的性能。此外，60 ghz无线通信技术在数据中心网络中的应用还有其他几大优势：
(1)7 ghz的可用频谱(57～64 ghz)使得采用60 ghz无线通信技术能够提供达到吉比特每秒量级速度的多条链接。
(2)60 ghz频段在减少无线信号干扰的同时也减少了被监听的机会。
(3)无线网络更益于数据中心网络的扩容和提升。
(4)无线网络可以按需建立，它能动态改变数据中心网络的拓扑结构，使其更适合当前网络环境。
2009年，美国微软研究院的kandula等人[2]指出可以增加新的“飞路”(flyways)来缓解部分“热节点”(hot node)的拥塞状况。之后，另有数十篇学术论文从设计构建和性能优化两个方面讨论无线通信技术在数据中心网络的应用。
在设计构建的方面，当前研究主要借助波束成形技术和特殊物理环境[3]使60 ghz无线通信技术能够有效部署在数据中心中。该方向的研究目标是证实无线通信技术应用在数据中心网络中的可行性和优越性。人们提出各种新颖的机架摆放形式并尝试利用天花板反射[4]等方法来更好地把无线通信技术应用到数据中心网络中。
在性能优化方面，除了前文提到的“飞路”策略以外，目前研究方向主要集中于无线通信在数据中心网络中的调度问题，即无线网络中的信道分配问题。目前的研究[5-7]多尝试应用启发式算法通过分流解决部分节点过热问题，从而使得数据中心网络整体吞吐量最大化，以及整体利用率最大化。
图2展示了当前将无线通信技术应用于数据中心网络的相关研究方向、分支结构、及最新发展现状。其中左分支为设计构建，包含了波束成形、空间排布、以及完全无线等构建技术，而右分支主要介绍了无线数据中心网络中的优化问题，如无线链接调度问题。其中对应的年份表示该技术的发表年份。
尽管上述研究提出了一些解决方案，但离构建性能优越的数据中心网络仍存在一定差距，要将60 ghz无线通信技术很好地应用在数据中心网络中，至少还需要面对以下挑战：
(1)如何克服传输范围限制。尽管60 ghz无线通信技术可以达到很高的数据传输速率，也具有很宽的频谱，但是传输范围极其有限；另一个问题就是因为氧原子吸收这个频段，信号衰减非常迅速。因此60 ghz无线通信技术的有效传输范围大约只有10 m。
(2)如何摆放物理设备。机柜的摆放结构需要经过细致考虑，无论是星型结构抑或方阵结构，都要设计好配套的路由和中继机制。
(3)如何设计精确的无线调度机制。为了缓解热节点的拥塞，建立无线链接后，需要使用正确的信道分配算法保证各信道互不干扰。现有的研究成果针对信道问题建模，利用遗传算法等启发式算法来解决干扰问题，但无法保证算法优劣性，也无法准确求出算法近似比，在性能表现上存在较大不确定性。
(4)如何保证全局性能最优。保证全局性能最优即指无线传输的性能(通常由吞吐量衡量)应该考虑全局工作完成时间。
接下来的内容将针对无线网络设计构建与无线通信优化问题两个方面进行论述。我们将从技术发展历程入手分析无线网络设计与构建技术，而根据不同优化方案的讨论着眼于无线通信优化问题。
2 无线数据中心网络的
设计与构建
为了在数据中心网络中使用无线通信，我们首先从物理层面上考虑在数据中心网络中使用60 ghz无线通信技术的可行性以及实用性，并通过合理的机柜摆放及无线节点空间排布，形成有效整体系统结构，使得数据中心网络性能得到大幅提高。
2.1 60 ghz无线通信技术
在之前提到的对“飞路”系统[8]的研究中，kandula等人使用了hxi公司制造的设备，它能提供双工60 ghz的链接。研究结果显示，无线信号强度随着距离的增加而迅速减小，即无线覆盖范围有限。另外，多路效应有可能使得在距离较远时，信号变化会较大。但是通过有向天线可以让信号浮动大幅减小，在25 m处的浮动也不超过5 db，并保证超过1 m距离的高吞吐量(4 m内吞吐量可达2 gbit/s)。图3(左上)是有向天线示例，图3(左中)是该天线的号角(horn)局部示意。有向天线同时可以隔离链接并实现空间重用。在一个典型的数据中心中，在机架上直线排列的60 ghz链接能够保证无线链接的稳定性。除了“飞路”系统外，几乎所有的数据中心无线通信设计方案中都使用了有向天线技术[3, 9]。
另一方面，除了有向天线技术，数据中心中的无线通信还使用了波束成形技术和波束转向技术。这些技术的使用可以提高链接传输速率并借频谱复用技术来增大数据传输带宽。
2.2 空间排布技术
空间排布问题中首先考虑的是广播半径问题。前面提到过60 ghz无线通信技术的天线覆盖范围极其有限，广播半径只有10 m左右。
图3(左下)示意了有向天线在数据中心的广播范围。其中每一个小格表示1个24×48英寸的机柜，10个机柜排成一排，排与排之间横向距离10英尺，纵向距离6英尺。图中的圆形代表在某个机柜顶端60 ghz无线通信设备的10 m广播范围。由图中可以看出，即使10 m的广播半径也足以覆盖17排服务器，对于大多数据中心来说可满足其传输要求。
假设一个数据中心中有n个机柜。当采用传统有线排布方法时，我们可以采用集中式交换机架结构，这样做的好处是线的数量与n同一个数量级，而后果就是布线会很长；也可以采用分布式交换机结构，这样做的好处是布线长度大幅缩短，但是布线长度会随n的增大急剧上升，与n 2同数量级。如果我们采用有线与无线相结合的方式，就可以减少机柜排之间的布线成本。图3(右上)展示了用无线代替有线链接时可大幅降低布线需求，图3(右下)从三维角度更好地展现了结合型数据中心网络的布局。
2.3 全无线构架技术
无线技术的日益成熟使得完全使用无线传输技术来构建数据中心网络成为可能[10]。美国康奈尔大学和微软亚洲研究院的研究者们应用60 ghz射频技术设计了一个非常新颖的数据中心。图4(左)为这种圆形数据中心的结构示意图。
研究者设计了新型机柜和服务器，采用如图4(右上、右下)所示的结构，这些设备会让延时更短，总带宽更大；他们设计了全新的拓扑结构，为端到端的链接提供了多条冗余通路；他们也设计了全新的路由协议，可以让服务器用少量内存短时间内计算路由，并保证路由的有效性和较少跳数。实验结果显示，全无线技术会让数据中心网络的平均网络延迟更短，容错能力更强，资金投入大幅减少。在理想化的情况下，全无线构架会带来更低的造价，更低的能源消耗，以及更低的维护费用。
总体来说，应用60 ghz无线通信技术在数据中心网络中建立新的链路是可行且高效的。通过多维空间利用，数据中心网络的整体性能可大幅提高，甚至理论上有可能搭建出全无线数据中心。然而上述研究多侧重于无线通信技术的可行性与如何提高无线传输速率，对于无线链接调度问题以及新的链接和原有数据中心网络的拓扑结构影响方面的研究较少。
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3 无线数据中心网络的
通信优化
3.1 “飞路”设计
“飞路”是利用无线通信技术解决数据中网络中部分过热点的著名设计方案。此种方案用于解决前文提及的数据中心部分节点过热的问题。图5是数据中心网络节点过热的一个示例。它表现了基于1 500台服务器间的架顶式交换机产生的应用需求矩阵，其中横坐标为源架顶式交换机(即发送端)，纵坐标为汇架顶式交换机(即接收端)，坐标点的颜色深浅表示其需求大小。不难发现，仅有部分交换机对出现较高的需求量，且这些需求量的分布都相对稀疏，但正是这些较热甚至是过热的交换机对严重影响了整个数据中心网络的性能。
“飞路”策略的主要思想在于，通过在原有数据中心网络拓扑结构中添加一些新的链接(即“飞路”)分流上述过热的交换机对的数据流，从而突破传输“瓶颈”，提高数据中心的整体表现。60 ghz无线链接的带宽及动态拓扑结构特性，使得采用无线链接作为“飞路”成为了可行方案。
针对降低过热交换机的通信量这一问题，文章中将优化目标定位为最小化“最大通信时间”，同时需要满足每条链接的传输速率不能高于该链接的容量，并使用贪婪算法每次在最热节点对间添加“飞路”，但这种算法并不能保证结果的最优性，仅对无线通信技术在数据中心网络中的使用提出了一个基本构想和一个简单直接的解决方案。
3.2 “飞路”的实现与评估
2011年，halperin等人提出了一个更加有效可行的“飞路”系统，不仅从硬件上提出可行方案，同时通过模拟仿真验证了该方案很大程度提高了无线数据中心网络的流量，缓解了部分节点过热的问题。在文中作者用需求完成时间(ctd)，即最后一条信息流的完成时间来衡量数据中心网络的性能，尽可能降低ctd。这需要算法能够衡量当前网络流量大小，准确地放置“飞路”，并改变路由机制使得“飞路”得以利用。考虑到除了直接在热交换机对间添加“飞路”，还可以采取间接方式，即经由别的服务器转发这一想法，该文提出了不同的贪心算法，使得每次添加的“飞路”能够尽可能减小ctd。halperin等人在提出“飞路”后，又利用相关物理模型如信号与干扰噪声比(sinr)模型对链接的干扰与实际效果做一定的分析，以验证“飞路”的可行性，并通过调整无线设备天线的位置来增强系统稳定性。总的来说，“飞路”系统多数情况下可使数据中心网络流量提速45%。但是，由于数据中心网络中某些流量的不可预计性或不可跟踪性，“飞路”算法有可能失效。该算法也并未优先考虑链路可行性，忽视了无线网络信道分配问题，系统还有一定的提升空间。
3.3 无线通信的信道分配
鉴于之前研究忽视的信道分配问题，崔勇等人在建立的模型时对无线传输中互相干扰的情况进行了讨论。文献中，作者将一个无线传输的效用定义为一段时间内传输的流量与传输跳数的乘积。无线传输流量越大，传输距离越远，无线链接效用就越大，建立它的收益也相应越高。因此，作者设定的目标函数是将所有无线链接效用之和最大化，并且满足以下约束：对于一个起始节点至多分配一个信道且所有分配信道的总和不得超过天线数量。第一个约束条件保证了信道分配方法不会引入干扰，第二个约束条件保证了一个节点所拥有的活动传输数量应小于该节点的所拥有的天线数量。
所有信道分配状态只有两种，且约束条件也是线性的，所以这个问题实际上可以规约为非多项式(np)完全问题，作者随后基于匈牙利算法设计了一种启发式算法来解决该问题。仿真结果显示，运用此算法后热节点的负载大幅减小，但由于没有与其他调度算法进行比较，无法获知此算法是否有较出色的表现。
3.4 调度算法的改进
2011年，崔勇等人又提出了一种改进调度算法。该算法的目标是最小化最大剩余节点的效用(即一段时间内传输的流量与传输跳数的乘积)，实现按需分配无线链接的效果。该算法仍需满足前面提到的约束。作者设计了贪心算法并分析了算法复杂度。根据仿真效果，此种算法同样可大幅减少热点负荷。
3.5 数据中心网络全局优化
崔勇等人后来的工作所建模型更为全面：不仅考虑了无线传输互相干扰的情况，同时也考虑了自适应传输速率。与之前的研究不同，文献[7]将数据中心网络看作一个整体，不仅尝试最大化无线链接的吞吐量，更着眼于全局工作完成时间。如前文所述，数据中心网络的“瓶颈”通常在于最后完成任务的节点，因而，我们可将将全局工作完成时间作为网络性能衡量指标。文章优化目标为最大化网络总加权吞吐量，从而保证新建立的无线链接确实有效缓解部分过热节点的热度。这里总加权吞吐量是所有传输的网络时延与传输速率的乘积之和。目标函数需要满足3个约束条件，一是节点所拥有的活动传输数量应小于该节点所拥有的天线数量；二是被分配的信道必须在可用信道集合中；三是对于每一个活动的传输，它的信噪比必须大于某一阈值以保证正常通信需求。
作者采用遗传算法(ga)来解决该问题，并定义了dna、代、个体、选择、杂交、变异等重要概念。根据作者的仿真数据，ga算法在解此问题时十分高效；采用继承搜索时提速更为明显(即将上一轮ga的输出作为本时段ga的输入)。
通过对上述方案的分析讨论，我们发现对于无线数据中心网络信道优化问题的研究方法彼此相似：首先根据实际问题进行数学建模，并通过设计合适的算法对目标函数进行求解，最后进行性能分析。具体过程如图6的所示。
总体来看，通过有效的无线链接调度算法能够准确添加无线链接并降低新增无线链接间的干扰，从而极大改善数据中心网络的整体性能。然而，上述研究未能很好地将无线调度算法与实际无线空间排布综合考虑，同时也未能保证无线链接添加的及时性，以上这些问题尚有待于进一步研究。
4 结束语
60 ghz无线通信技术的快速发展使得无线通信在数据中心网络中的应用成为了可能。本文综述了无线通信技术在数据中心网络中http://的可行性、优越性、研究现状以及尚未解决的问题。无线技术存在许多优势：它可以有效动态地改变数据中心网络的拓扑结构，能缓解数据中心网络部分节点过热问题，能减少布线复杂度。上述介绍的工作与构建皆展示了无线技术应用于数据中心网络的优越性与高效性。当然，由于在数据中心中使用无线通信技术的研究时间并不长，它仍然存在着诸如如何调度无线通信信道，如何合理应用空间进行排布，如何弥补60 ghz无线信号范围小穿越障碍物能力差等问题，值得我们继续深入研究。
关键词：无线局域网WLAN；FIT AP；高可用；
1 FIT AP架构WLAN组网面临的挑战
目前WLAN组网架构分为传统FAT AP组网与FIT AP组网。
小规模组网传统FAT AP组网模式：认证终结、动态密钥的产生、漫游切换都在AP本身实现，AP负担较重，该组网模式AP需要单独管理，在大规模AP时管理非常麻烦所以该模式适合于小规模组网；
大规模组网FIT AP模式：认证终结、动态密钥的产生、漫游切换都集中到无线控制器上来实现，减轻了AP负担。由于增加了无线控制器作为中央管理控制设备，实现了AP集中化管理，在规模越大的网络上管理越简单并且还可以在此基础上实现无线网络漫游、负载均衡、频谱导航等高级业务功能。
由于目前WLAN网络规模的扩大几乎所有成规模的WLAN网络都采用FIT AP模式建设，这种建设方式在可靠性方面存在一定弊端。
1.1无线控制器存在单点故障
在FIT AP组网模式中，所有AP都通过无线控制器集中管控即通过操作无线控制器就可以管理网络中所有AP工作。控制器器AC与AP之间形成CAPWAP隧道，通过CAPWAP协议来统一控制AP。在集中转发模式下，无线终端的所有报文都由AP封装成CAPWAP报文后再由无线控制器解封装后进行转发，CAPWAP隧道中存在无线客户端数据流量以及AP管理流量。本地转发模式下，无线控制器对AP的管理系统通过CAPWAP隧道下发到AP来起到对AP的统一管控。
因此可以说无论是那种转发模式CAPWAP隧道都要经过无线控制器，一旦无线控制器出现故障不能工作就会导致无线终端数据不能转发、AP无法被管理整个WLAN网络瘫痪。为了实现无线控制器的高可靠性，很多厂商建议通过在网络中部署双无线控制器来防止无线控制器发生故障导致全网瘫痪。但是在无线网络中部署双无线控制器需要采购额外的无线控制器与AP管理授权，导致无线网络建设成本大幅度增加使该方案很难被用户接受。
1.2认证系统存在单点故障
由于WLAN属于开放性网络，无线信号传播不受控制，为了保证无线网络安全性防止外部人员随意连接WLAN网络很多单位在建设无线网络是都在网络中部署AAA认证系统，即连接WLAN网络时需要用户名与密码的合法性，只有AAA认证系统中存在的合法用户才能正常访问无线网络。
认证服务器在整个Portal认证中起到用户认证、权限控制、策略下发等功能，只有经过认证服务器认证后的合法用户才能正常登陆WLAN。可是一旦认证服务器出现系统崩溃、硬件损坏等原因导致认证服务器宕机不能工作时，所有用户由于没有经过认证导致都不能正常登陆WLAN。
目前应用较多的解决方案为通过部署双认证服务器集群来解决认证系统单点故障。但是该方案会使用户采购额外的服务器、认证系统、集群软件、共享存储等设备，不但增加无线网络建设成本而且集群软件部署复杂、维护困难而且集群服务器切换时有一定的不确定性，很难被用户认可。
1.3无线控制器升级导致全网WLAN服务中断
由于无线技术的不断进步，WLAN功能也不断丰富用户体验也越来越好。每当有无线新功能部署或者需要解决一些无线BUG时就需要升级无线控制器实现新功能的落地以及BUG的消除。FIT AP架构中升级无线控制器系统版本时不但无线控制器会重启，而且所有AP的也会随之从无线控制器上更新版本并且重启，WLAN服务中断。无线控制器重启时间一般在5分钟之内，但是无线AP更新版本和重启时间较长对WLAN服务中断影响较大。
2 FIT AP架构WLAN高可用设计实现
在FIT AP架构WLAN组网中，无线控制器与认证服务器是关键节点，通过解决无线控制器与认证服务器的单点故障是无线高可用技术的关键。
2.1无线控制器单点故障高可靠技术解决方案
在集中转发模式下所有AP流量都经过无线控制器转发当无线控制器出现故障后导致WLAN瘫痪。在分布式转发模式下，由于所有AP都要与无线控制器建立控制关系，无线控制器出现故障后所有AP找不到无线控制器时AP会不断从新区启动导致WLAN瘫痪。
WLAN网络部署完成后，可以在WLAN的各个区域中预定义管理AP的方式可以很好的解决无线控制器故障问题。具体机制如下：
1、当WLAN网络正常时所有AP都与无线控制器建立CAPWAP隧道，被无线控制器管理，WLAN正常转发数据。
2、当无线控制器出现故障时，AP失去与无线控制器的连接，当连接失去时间大于10S后，所有AP都变成分布转发模式，并且一些区域的经过预定义的普通AP工作模式变为管理AP与附近的普通AP建立CAPWAP管理隧道，由管理AP来管理附近区域内的普通AP使WLAN正常工作。此时虽然不会影响用户数据报文的转发，但是由于无线控制器出现故障，导致此时网络中不能增加新的功能与控制策略。
3、当无线控制器故障解除时，会对全网AP发送报文证明自己已经恢复工作。管理AP工作模式切换成普通AP，所有AP重新与无线控制器建立管理关系WLAN恢复正常。
考虑到无线网络组网的经济性，管理AP只是在普通AP的一种工作模式，建议1个管理AP最多可以管理20个普通AP。
2.2认证系统存在单点故障解决方案
当认证系统出现故障时，通过部署认证逃生系统实现自动通过所有的认证请求，从而实现接入WLAN网络。逃生系统可以由一台低端PC安全逃生软件解决成本极低，但是这种方式安全性差存在非法用户恶意接入的风险，所以还需要其它手段解决WLAN网络安全问题。
在WLAN安全方面可以通过在无线控制器上部署访问白名单实现，即网络正常时无线控制器记录所有正常合法访问WLAN客户端的mac地址从而形成合法用户白名单mac地址池。当认证系统出现故障时，只有在白名单地址池中的mac地址才能通过认证逃生系统认证从而接入WLAN网络，从而保证WLAN安全性。如果有新增的合法终端第一次连接WLAN网络，但是白名单中没有该终端的mac地址就不能正常连接WLAN，这时需要和WLAN管理员联系手动把该终端mac地址加入到白名单中使新增合法终端可以正常访问WLAN。
2.3无线控制器升级导致全网WLAN服务中断解决方案
可以采用热补丁方式解决无线控制器升级时无线控制器重启问题。通过把热补丁文件与新的系统文件一起上传到无线控制器中，先给现有系统打热补丁解决bug与优化功能而且升级热补丁时无线控制器不重启从而保证WLAN稳定性。到了下班时间WLAN网络利用率低时无线控制器从新启动加载新的版本，从而完成升级。
AP版本升级可以采用版本逐一升级办法，即无线AP可以按照区域逐一升级版本重新启动，这样不会造成由于全网所有AP统一升级版本重新启动带来的WLAN断网。
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