无线网络在校园的应用与设计全攻略

傅　健　杨　雪　王珍珍

摘 要：近年来各院校越来越重视校园无线网络的建设，但对于无线网络在校园的应用与建设研究比较零散，照搬设计方案建设不满意甚至失败现象很多。本文按照网络设计流程的顺序（需求分析—现有网络分析—网络逻辑结构设计—网络物理结构设计—硬件选型、安装与配置），对全局网络和校园三类典型地点的子网进行设计，给校园无线网络建设者提供了全面的参考以提高建设成功率。

关键词：无线网络 校园 应用 设计

中图分类号：TP393.17 文献标识码：B 文章编号：1673-8454（2009）03-0022-03

无线网络，是指采用无线传输数据或媒体的计算机网络，它是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。学校由于本身空间范围有限、用户多、移动需求大、不易布线等问题开始促使学校逐步将无线网络应用于校园。但由于各校园特点和需求不同，如果照搬其他院校的建设方案可能会导致建设失败，本文试图按照网络设计流程给出全面参考，以提高校园无线网络建设的成功率。[1]

一、校园无线网络设计前的分析与决策

1.了解校园环境的特点

有的院校在建设过程中只是照搬其他校园的设计方案，这导致了网络连接不稳定、不能满足多用户的需求、速度不高、环境噪声大等许多问题。因此各院校在设计全局或局部无线网络时应首先了解所在校园的环境和需求特点，例如是否拥有分校区、是否涉及办公需求等，建设一个适合自身的无线网络。

2.设计前的决策

选择无线网络前应分析是否需要或必须建设全局或局部无线网络。因为无线网络虽然技术先进，但有的校园不一定需要无线网络，而且无线网络较传统布线贵，实施难度大，因此建设者需要根据自身校园的特点与需求进行建设，以下为学校需考虑的因素：[2]

（１）校区之间架设专线费用较高，架设后的线路要求归属学校独立管理；（２）课堂教学或办公自动化、会议电视等有对网络的频繁临时不定点接入需求；（３）学校管线紧张或部分建筑需要保留原貌，不具有线路铺设的条件；（４）需要在短期内完成建设，支持移动，便于扩展用户或日后接入点迁址；（５）要求运营费用低，易于管理维护；（６）突破端口数量的限制，实现图书馆等教学资源的充分利用。

决定建设无线网络后，即可按照网络设计流程进行设计。

二、校园网络需求分析

通过征询用户来了解所要建设的网络需要满足的需求，根据校园的特点，一般有如下需求：

1.功能需求

应该能满足校区之间、楼宇之间的通信，师生在移动的情况下可以对校园网、图书馆、Internet资源进行访问，支持多媒体教室等地的多媒体信息高质传输，这些需求可归纳为：支持教学、提供资源与综合服务。

2.性能要求

性能直接决定了校园无线网络的服务质量，因此必须明确校园无线网络的性能要求，以下即为不同地点局部无线网络的性能要求：

（１）校园内部的室外场所（草坪、操场等）：速率要求高，安全要求一般，主要是满足在网络使用人数激增时仍然能够保证服务质量。

（２）寝室、办公室或会议室：速率要求一般、安全要求高，因为这类场所的网络应用主要是收发邮件、浏览网页、聊天等，对速率要求不高，但涉及个人隐私、账户等信息，因此对安全性要求较高。

（３）图书馆、多媒体教室或计算机机房：速率要求高，安全要求低，因为教学信息多以多媒体的形式呈现，只有很高的传输速率才能保证传输的带宽和时延，有效地支持教学活动。

3.网络运行环境的要求

根据具体情况而定，如果对网络安全性和服务性能要求较高，一般选择UNIX类(含Linux、FreeBSD等)操作系统，因为该系统比较灵活、安全性好、而且服务质量高；而如果要求不高，则可选择微软的Windows Server 2003或Windows Server 2008。在其他软件的选择上则可根据具体应用需求而定，例如Linux下，若需提供电子邮件服务可使用Qmail、Sendmail等，架设Web服务器可使用Apache，提供DNS服务一般选择Bind等。另外还可以根据需要选用账户认证软件、计费软件等。

4.网络的可扩展性和可维护性要求

校园无线网络在扩展性和维护性上要求较高：在扩展性上，校园内无线网络的用户比较多且访问的人数不确定，因此要求较高；在维护上，校园是从事教学为主的地方，专业维护人员较少，因此网络要便于维护管理。

三、对现有校园网络的体系结构进行分析

如果学校从未建设过任何网络，则可跳过这个过程。目前，大多数院校一般已经建设了以有线传输介质为主的网络，因此在学校经费有限的情况下可以考虑将有线网络与无线网络混合，这样可以最大程度地保护原有投资，降低建设成本。在将无线网络和有线网络混合时，主要是通过双绞线等有线介质将无线网络的AP（无线接入点）、无线交换机、无线路由器等无线设备与有线网络的Hub或者交换机、路由器等连接。

四、校园无线网络逻辑结构设计

对于局部无线网络，主要采用的是以AP或者无线交换机等为中心结点的星型结构，其目的是为了满足多用户的需求。而如果建设全局无线校园网，可将网络划分为核心层、分布层、接入层进行设计，在整体上一般采用以树型和星型混合的拓扑结构。在主要通信接点上采用树型拓扑是为了组网便捷、管理方便，出现故障时可迅速排查，同时在主干通信链路上还要考虑冗余链路设计，不仅可以达到负载均衡的目的，还可以保证网络的可用性。

五、校园无线网络物理结构设计

1.全局无线网络

如果建设全校范围的无线网络，总体上可采用如图1所示的物理结构，校园骨干网通过光纤接入高速Internet，并通过有线介质连接到配有各种网络服务器的计算机中心，然后通过无线介质将图书馆子网、教学/办公楼子网、实验楼子网、宿舍子网等连接起来，并为室外的移动用户提供连接。

2.局部无线网络

局部无线网络根据校园地点的不同设计不同的网络结构，主要分以下三种类型：

（１）室外场所（草坪、操场等）

如图2所示，通过全向天线，用户在校园内室外用自己的笔记本电脑或PDA等移动设备可接入网络。

（２）寝室、办公室或会议室

１）不接入校园骨干网

如图3所示，在寝室、办公室或会议室可将传统的HUB或者交换机直接换成无线网关，机器上安装好无线网卡经过配置就可通过ADSL等形式接入Internet。[3]

２）接入校园骨干网

如图4所示，寝室内选用的AP通过有线介质与校园骨干网提供的接入层连接，而寝室内的各种设备与AP连接即可。

（３）图书馆、多媒体教室或计算机机房

如图5所示,由于这些场所空间比较大，而AP覆盖的有效范围较小，为了满足更多学生的接入需求必须提供更多的AP，而AP之间的通信则可通过无线交换机进行（在经费不足的情况下可以采用传统的交换机），若需要提供服务，直接将服务器与交换机连接即可。[3]

六、无线网络产品的选型、安装与设置

1.硬件的选型

选择合适的无线产品很重要，既关系到是否满足现在需求，又关系到是否满足若干年后的发展需求，因此在设备选择上应该注意以下因素：

（１）选择主流产品

对于产品选择市场口碑较好的生产厂商；在技术标准上，选择主要的技术标准，目前应用广泛的是802.11b，其兼容性较好，而且提供了四种连接速率：1Mbps、2 Mbps、5.5 Mbps、11 Mbps,基本能满足不同用户的需要；同时还要注意接口是否是主流的，以防止选择的产品不能安装。[4]

（２）选择性价比高的产品

对于不同的校园内部网络可以选择不同的网络产品，即使网络环境一样，也可能因网络需求的不同而选择不同产品，最重要的是能满足现在需求、便于以后升级、产品价格合理的产品，如果性能较好，但在较长一段时间内都不会有使用的产品可暂时不考虑选用。

（３）选择配置和管理便捷的设备

校园内部从事网络管理的专职人员不多，而需要管理的网络很多，因此在设备选择上就应该尽可能选择自动配置、管理简易的网络产品，以便于日后的安装、故障排除、升级，以及日常管理等工作。

（４）选择安全性较好的产品

校园内的网络不尽相同，对于图书馆、校园网等可不必考虑安全问题，而对于办公会议、校区间的通信等则可考虑选择安全性能较好的产品。

（５）选择兼容性和可扩展性好的设备

对于无线网卡等设备，要注意其兼容性，因为可能与其他硬件不兼容而导致不能使用或工作不稳定等问题；对于其他一些网络产品，则主要看其是否具有扩展性，因为校园内的用户数目是不确定的。

2.硬件安装

安装时注意事项有两方面：一是定向或全向天线安装高度要尽量高，而且定向天线之间的天线要尽量对准对方，天线之间尽量避开建筑物；二是室内设备安装地点要注意防潮，避免阳光直射，对于散热较大的设备要选择通风良好的地点。

3.配置

安装无线网络设备驱动程序后，主要的工作是设置网络参数：IP地址、子网掩码、网关、DNS、速展、域展、信道等参数。

在Windows XP等高版本的操作系统中内含了对无线网络的支持，可自动检测可用的网络连接，用户只需刷新连接，在列表中选择可用的网络连接即可。

对于AP、无线网桥、无线交换机等网络产品，这些设备都提供了基于浏览器的配置管理界面，用户只需要将这些设备与计算机连接，配置终端使二者之间可以通信，即可通过图形化界面来设置产品的参数。

以上即为校园无线网络的主要设计思路和注意事项，但具体的校园还应根据环境和要求的不同进行规划设计，方能设计出高效、廉价、安全的无线网络。

七、无线网络在校园的其他运用及展望

目前，无线网络迅速发展，将来在校园内无线网络还可能在以下方面得到运用：

1.防盗。在实验室装有无线网络运作的摄像头等监控设备，在远程办公室即可对实验室的情况进行实时监控，防止昂贵的设备被盗。

2.移动学习与移动办公。师生可配备一个可通过无线网络连接的PDA移动设备，教师通过无线网络可随时将教学内容或信息传给学生，而学生也可将作业等信息传给教师，以便教师及时反馈、提供指导；校内办公人员可通过无线网络随时随地连接办公网等，提高办公效率。

3.简洁的工作环境。教室或计算机机房内的计算机可使用蓝牙技术来创设简洁的环境：键盘无线、鼠标无线等。

4.无线定位功能的运用。需要查询学生的出勤情况及会议等需要及时召集某人而无法联系时，可以定位其具体位置。

八、结束语

虽然无线网络应用广泛，并从根本上解除了网线对电脑的束缚，但是在无线网络的运用过程中，也出现了一些迫切需要解决的问题，其中诸如如何提高无线网络的速率和传输安全性等热点问题。正是由于这些关注，无线网络正朝着更快速、更安全、更廉价的方向发展，相信在未来的校园里，无线网络将像校园里的树木一样给人们提供赏心悦目的生活学习环境，无线与高速不再是梦想。

参考文献：

[1]崔少仪.无线局域网的优势及校园应用探讨[J].金卡工程,2005(8):45.

[2]黎连业,郭春芳,向东明.无线网络及其应用技术[M].北京:清华大学出版社,2004.

[3]（美）Kenneth D.Reed.网络设计（第7版）[M].美国：WestNet,2004.

[4]张裕亮.校园无线网络组建[D].南京:南京理工大学,2006．