无线Mesh网络技术在校园无线网络建设中的应用

关勇　刘春晓

摘要：现如今，无线局域网在人们生活中发展十分稳固，但WLAN接入点地使用面积具有局限性，在覆盖面积大的条件下必须拥有多个WLAN接入点才能运用无线网络，这就毫无疑问地增大了成本。如今，出现了一种最新的，容量大的、高效率的覆盖式无线网络。它既支持点对多点，同时也支持多点对多点的传送数据，它舍弃了有线网络，支持无线网络。网络中的多点都可以接收数据，并且能够自行组网、自行管理。未来，关于建设校园无线网络，无线Mesh网络技术即将成为主角。

关键词：无线局域网；WLAN接入点；覆盖式

中图分类号：TN911.2 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2015.05.005

0 引言

随着中国教育经济社会的不断发展，如今的综合性大学教学水平、科研水平，都有了明显的提升，在社团活动、团会、学术交流会不断增多的情况下，学生们更加需要无线网络的覆盖，譬如在公寓楼、体育场、教学场所等。并且，现今的社会智能化设备大范围普及，譬如上网本、3G手机等。所以，无线网络的建成期望愈发强烈。但是有线网络的布线设计受环境所影响，高造价、设计复杂、施工难度大等许多问题呈现在眼前。改进现在的校园网络十分重要，必须使用一个新技术来满足学生们的需求。因此，许多学校开始建设传统校园网，使学生可以在任何地方任何时间都可以上网。

目前，许多学校已经建成传统校园网，并且在运行期间十分稳定快速，它已经成为了学生们学习、娱乐的重要途径。但是近些年来也出现了一些问题，譬如，首先，学生公寓或者教学楼中的网络端口十分有限，不能满足每一个人的上网需要，其次，校园网在体育场，或者公共绿地等地方不容易铺建校园网，导致校园的网络存在着“盲点”。这些问题愈来愈不能保证学生们与日俱增的上网需求了。

为了满足学生们日益增长的网络需求，使有限网络转换为无线网络，使固定端口转换为移动上网，出现了一种最新的，效率高的大面积覆盖式无线网络——无线Mesh网络，它既支持点对多点，也支持多点对多点传送数据，它舍弃了传统网络，支持无线网络，网络中多点都可以接收信息。无线网络在校园建设上突破了传统校园网的弊端，具有无可代替的作用。

1 无线Mesh网络发展及现状

就国内而言，无线Mesh网络发展方才开始，就此来看，国内还没有比较完善的实验条件，现在无线Mesh网络技术的一些成果仅仅停滞在理论探讨下，还无法形成完善的研究体系。如今，国内的大学，譬如西南交通大学、清华大学等，都在逐步的铺设无线Mesh网络。国内的企业中，譬如中兴科技有限公司、华为科技有限公司都已经在逐步研发无线Mesh网络。但是这都与成熟无线Mesh网络有一定距离。

就国外而言，逐步成立了许多研发无线Mesh网络研发系统和操作平台。

UCLA用Tl 5411 DSO、内部缓存和静态存储器形成了无线Mesh研发平台。

NorthGeorgiaTechnicalCollege的计算机类研究室形成了一个基于IEEE路由器组成的无线Mesh网络。

Carnegie Mellon大学研发虚拟无线Mesh网络领域，并且在一定虚拟条件下，类比四种无线Mesh网络路由算法功能。

2 无线Mesh网络技术

2.1 无线Mesh网络技术的综述

无线Mesh网络，如图1所示，它是一种“多跳”无线网络，并且能够和2G、3G移动通信和许多无线技术互相结合。此种网络，可以提升宽带的容量，也可以提升覆盖面积以及使传送信息具有了稳定性，它是不可代替的无线网络技术。

无线Mesh网络是由无线Mesh终端以及无线Mesh路由器构成的。无线Mesh终端仅仅包含一个网络接入点，设计简单方便，它拥有一定的转发与互通网络性能，它可以是智能手机、是平板电脑等一些无线终端设备。它包含许多个网络接入点，内部有一定复杂度。它具有普通路由器所有的功能，包含中继功能、转发功能，还具有其它特殊的功能，包含支持网络互连功能，可以通过“多跳”通信。在无线Mesh网络中，由无线Mesh路由器与别的网络相连传送信息。

无线Mesh路由器是一种能够使覆盖面大的设备，它使得用户在各个角落都可以接收到信号，使得它到达了无死角的目的。

2.2 无线Mesh网络的关键技术

2.2.1 MAC协议

MAC（Media Access Control）协议，主要负责确定上网的某些站点占用信道的问题，主要作用是保证使用网络和使用共享资源的公平性。传统的网络采用总线型结构，采用的信道访问协议有：无冲突的信道访问协议和有冲突的信道访问协议，MAC协议采用CSMA/CD媒体访问控制，它的基础是CSMA。无线Mesh网络中的MAC协议构建地十分完善。特别是在防止隐藏接口问题上十分奏效。

2.2.2 路由协议

Mesh网络得以形成的重要因素是路由协议，主要功能是使途径信息能够在路由器中实现共享。路由器交互发送路由讯息，保证到其余路由器的途径，被全部连接于网络上的路由器知晓。有两种典型的路由协议：IGP（内部网关协议）和EGP（外部网关协议）。

2.2.3 安全性

无线Mesh网络采取的是一种“多跳式”通信方式，安全性上有着一定劣势。首先，它采用一种无线链路方式导致它易被监视，会有遭到攻击的影响；其次，无线Mesh网络没有完善的物理保护功能容易被偷听、监视以及泄密；最后，它没有完整的公共安全秘钥系统，管理起来十分不容易，容易受到攻击，这是比较不安全的。无线Mesh网络应研发安全监听系统以及信息安全反馈系统，以便于被攻击时发出信号，使网络能够迅速应对此种情况。

2.2.4 信道分配

在移动通信系统中，信道分配是无线资源管理的重要内容。根据分配方法不同，信道分配可以分为动态信道分配和随机信道分配。

动态信道分配，是通过信道通过量的参数对信道内的资源和通过质量进行最佳配置。

随机信道分配，是通过运用通信系统中的码分复用技术，在众多信道随机选择的条件下，以最奏效的多普勒方式为每个通信传输设备尽量供给可选择信道。

3 无线Mesh网络技术在无线网络建设中的应用

高校校园是一个十分适合修建它的地方，高校校园中具有如下特征：用户密度大，楼群密集，有一些地方网络信号强度低，在一些譬如体育场和公共绿地的地方铺设网络有难点，使用网络的覆盖面积大，用户需求日益增长。

采用无线Mesh网络，能够完全的满足高校学生对网络的需求以及保证学校安全设备的使用，以确保学生安全，它还能够保证信息的安全、网络覆盖面积、抗干扰能力，并且性价比极高，使得学校能够不费力地搭建出一个高速率、价钱低廉、铺设省时、内容完善、方便维护的卓越新型“校园网”，如图2所示。

3.1 应用需求

目前，学生们无论是学习还是娱乐都必不可少网络了。但是近些年来也出现了一些问题，譬如，学生公寓或者教学楼中的网络端口十分有限，不能满足每一个学生的上网需要；校园网在体育场或者公共绿地等地方不容易铺设，导致校园中的网络存在着“盲区”，严重影响着上网的质量；铺设很多的线缆，浪费学校大量的人工经费、物品经费等。因此，要对教学楼、行政楼、图书馆、公寓以及公共绿地等学生平时经常去的地方进行无线Mesh网络覆盖，确保无线Mesh网络能够满足要求。选择无线网络技术，使得上网信号质量得以提高，网络安全度得以保证，规避了大范围铺建线缆，节省了工程时间与工程费用。

3.2 建网难点

（1）公寓、教学楼、食堂等环境，学生密度大，使用量高，需要质量优、速率快的无线网络；

（2）对于网络安全性有极高的要求，需要具有完善的实名认证系统以及缴费系统，保证一人一账号，计费准确无误。

3.3 解决方案

（1）根据室内环境的环境特征，一般使用无线Mesh路由器，按照大面积覆盖式安装接人点；

（2）根据体育馆的环境特征，一般可以采用室内型AP方式；

（3）若是学生密度小、使用量小的环境，则选择AP中的宏方式；

（4）若是学生密度大、使用量大的环境，则选择AP中的室外方式。

4 结语

综上所述，无线Mesh网络具备吞吐量大、效率高、施工费用低、建设省时简单、覆盖面广等优点，这完全符合当今高校校园对网络的要求，满足学校师生对网络的要求，提高师生使用网络的质量，十分适用于高校校园建设。但是，无线Mesh网络作为一项最新技术，尚有许多不足之处，需要改进与完善。这需要技术人员制订更切实可行更加完善的方案来协助高校完成无线Mesh网络的建设。相信在不久的将来，无线Mesh网络将会得到更普遍的关注与使用，将会推动校园网发展。