時間:2023-04-17 17:29:43
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關鍵詞:TD;無線網優平臺;關鍵技術
中圖分類號:C35文獻標識碼: A
引文
雖然現在研究領域有關TD無線網絡建設的論文與專著數量很多,但是大部分的論著的側重點還是停留在TD無線網絡規劃概況加以分析。而本文將結合著實際的工程技術來對TD無線網優平臺的某些關鍵的技術是如何實現的來加以探討。因為我國國內還沒有最終明確TD所采用的具體頻段,所以本文將不再具體地討論頻率的規劃,而只是從OFDM的技術角度、多天線的技術角度、規劃站點選取的技術角度、分布系統建設的技術角度等方面,來對整個的TD無線網絡建設提供一些有力的技術層面上的支持。
一、TD無線網優平臺中的關鍵技術的研究
針對TD系統的關鍵技術,主要有以下幾個方面。
1、TD無線網優平臺中的OFDM技術
OFDM技術主要是運用基于正交頻分復的頻分多址的技術,這種技術和過去的那些技術所不同的地方在于其中的各載波是采用彼此疊加與正交的方式從而成功避免干擾的,這樣做的優點在于既能夠將寬帶的資源使用的效率大大提高,又能夠把頻率的利用的效率從中得到適當的提高。OFDM這一技術的核心便是它的調制與解調,主要還是通過對離散傅里葉變化DFT來實現的,從而讓調制工作變得越來越簡單,不斷的循環前綴CP,這也是OFDM技術的又一個重要層面。OFDM技術,是TD無線網絡規劃關鍵技術中的多址技術,它有著高效的頻譜利用率、簡便的接收機、強化的帶寬擴展性;容易地去幫助MIMO系統的實現,和能夠讓它和同連接路的自適應技術加以結合等優點,然而因為這一技術的峰均功率相對較高,這也就大大降低了射頻功率方面的效益,進而造成了發射機射頻模塊在資金的投入上和耗電等方面都有所增加。由于OFDM技術的上下行多址的方式,可以通過提高投入的資金與相對復雜的技術的方法,進而幫助TD系統能夠獲得更高的數據頻率,并且再通過SC-FDMA的相關使用,便極好的解決掉了OFDM眼中的高PAPR的問題。
2、TD無線網優平臺中的多天線技術的具體情況
TD無線網優平臺上的多天線技術,也被稱作MIMO技術。主要就是在發送端和接收端,來借助設置多條天線的方式,去完成負責信號的接收工作與發送工作,進而使系統的容量大大增加,系統容量的提升是可以加快信息的傳輸速率的,由于信息的冗余度在增加,還可以提高它的可靠性與安全性。采用這種技術,其關鍵的步驟是可以提高對于空間加以復用的頻譜利用效果,與此同時借助這一技術還可以對系統傳輸的可靠性提供保障的作用,最終把接收機的靈敏度能夠降低至一定的程度,然后便有效地提高了系統容量與小區覆蓋的半徑。
3、TD無線網優平臺的物理層技術
首先就是TD無線網優平臺的結構,在TDD雙工模式下TD系統的結構,其主要功能是為在同一工作頻率的上下行提供占用資源的時間和位置信息。對其TD無線網優平臺的物理層資源塊,主要包括資源單元(RE)、資源塊(RB)、資源單元組(REG)、控制信道單元(CCE)等四類資源塊,TD無線網優平臺中一些關鍵技術的實現分析且具有OFDM技術的多址特點;物理層信道主要包括上行和下行信道,用于承載來自高層信息的資源單元。
二、TD無線網優平臺中關鍵技術的實現
1、TD無線網優平臺中關鍵技術的需求
TD網絡建設要以市場業務需求為導向,將網絡建設到用戶真正需求的地方,中國移動建設TD無線網絡平臺,最大的可能是采用D頻段或者F頻段,而TD無線網絡覆蓋范圍與頻段的選擇是密切相關的。一般情況下,D頻段覆蓋室外熱點區域,F頻段進行室外全覆蓋,選擇TD無線網絡覆蓋范圍時不應僅僅考慮網格測試區、主城區、城區等范圍,建議對影響因素進行綜合考慮。首先對網絡覆蓋應該重點考慮數據區域和網絡測試區,在規劃TD無線網絡覆蓋區域時應盡量連續,特別是規劃D頻段時,不能因為D頻段是覆蓋熱點區域,而被劃分成一個個的小區域,如果規劃覆蓋范圍過小,會造成后期網絡測試及TD無線網絡業務推廣均會出現很大的問題。
2、TD無線網優平臺宏站規模
通常根據覆蓋預測來進行TD宏蜂窩站點數量的確定。根據理論計算,在達到同等覆蓋質量的前提下,如果使用F頻段可比使用D頻段節省46%的建站資源。在進行TD規劃時,D頻段站點可略多于覆蓋預測的站點。但由于TD頻段規劃站點多于現網TD-SCDMA站點數,受限于選點難度,新選站點不宜太多。但在進行F頻段的TD無線網絡規劃時,相對于覆蓋預測,建議加大F頻段的站點數量。因為在TD無線網絡采用F頻段時,站點數少與同覆蓋區的TD-SCDMA站點數,站點可選擇的余地較大,而且TD無線網絡采用F頻段的目的是進行連續覆蓋,為了保證TD的網絡質量,宜加大F頻段的站點數量。
3、TD無線網優平臺分布系統選擇
因為TD無線網絡的頻段較高,對于規劃區內的TD-SCDMA物業點均建議建設TD無線系統,TD無線網絡室內分布系統建設方式包括單路建設方式和雙路建設方式兩種。雙路分布系統相對于單路分布系統具有1.5~1.8倍的容量增益,對于提升小區吞吐量和用戶峰值速率體驗具有明顯的性能優勢,故在數據流量較大的區域,網絡應建設雙路分布系統。但實際規劃設計中很難按此考慮,雙路分布系統由于需要雙路饋線和雙倍天線,建設難度很大,特別對已建單路分布系統的物業點,再建設一路分布系統協調難度很大。對某地市的現網情況進行調研后發現,現網有雙路分布系統的物業點不到1%,主要原因就是因為協調困難。而且從投資效益上說,雙路分布系統投資接近翻倍,但是很多物業點并沒有建設雙路分布系統的必要。現網很多分布系統是為了解決TD-SCDMA網絡的覆蓋需求而建設的,并沒有很高的用戶數及數據流量,在這些物業點建設雙路分布系統會造成投資浪費。
三、TD無線網優平臺關方面的設計
TD無線網絡規劃得主要步驟上分為網絡規模的估算、網絡規劃的需求分析、覆蓋容量的仿真工作、站址的選擇與無線參數的規劃設計等幾大部分。在設計TD無線網絡時,能夠采用以下幾個環節來進行。
1、TD網絡的頻率規劃
為了最終解決好小區間的干擾問題,在TD無線網絡的頻率規劃的具體階段,應當大力提高對于頻段的分配與復用工作。運用同頻組網或者異頻組網的方法來實現。
2、TD網絡的覆蓋規劃
進行TD無線網絡的覆蓋規劃工作,要求覆蓋對象要多樣化,編碼的調制方式也要多樣化,并且幀結構的支持覆蓋的極限功能要實現進一步的提高。借助由覆蓋目標的計算覆蓋的半徑與采用覆蓋的區域半徑來計算覆蓋的速率這兩種方有效法,最終進行網絡的覆蓋規劃。
3、TD網絡的鏈路預算
在進行規劃的仿真工作的前期,是需要來采用相關的鏈路預算的方法的,從而預計出系統覆蓋的具體性能。在這一實現階段,需要首先制定出一個相對明確的、盡量詳細的計劃,包括技術和時間等多個方面,并使用制定的預算來確定TD網絡建設的大體規模,以及主要需求、重要參數和所需要補充的設備等等。
4、TD網絡的容量規劃
進行TD無線網絡的容量規劃工作,主要是使用系統的仿真、實際測量來統計數據的方法,從而獲取小區的吞吐量、小區的邊緣的吞吐量的信息,最終使得站址選擇工作更為便捷。
5、TD網絡的仿真規劃
TD網絡的仿真規劃需要具備多天線的增益配置、承載參數配置與ICIC干擾的消除功能的,和無線資源調度等特點。在這一階段當中,還需要應用專門的TD仿真工具去對已經確定的規劃方案來進行相應的測試工作,并一定要注意對其容量和覆蓋的范圍加以仿真的分析。具體上講也就是要做好導入規劃數據、規劃鄰區、傳播預測、時隙以及頻率規劃、蒙特卡羅仿真、業務模型配置等內容。
結束語
通過對TD無線網優平臺中一些關鍵技術的研究探討,能夠幫助實現TD無線網絡的合理規劃設計,以及幫助未來TD無線網絡的部署工作展開。當前中國移動計劃部以及工信部都已經開始對其展開網絡試驗,并推動TD無線網絡產業特別是終端產品的商用化發展,從某種程度上說,TD無線網優平臺技術成為日后通信領域的主流發展趨勢。
參考文獻
論文摘要:數字校園是高校教育信息化在數字時代的必然目標,對中國高校教育改革起到積極的推動作用。但高校資源緊張,為使教學資源得到充分優化利用,有效的方法是建設無線校園網,創建數字化校園,實現超時空虛擬大學。
1引言
人類全面進人信息化社會,世界發達國家高度重視信息技術對教育的影響和作用,高等教育必須適應信息化社會對教育的需求。但隨著高校擴招的推進,各高校在校學生人數激增,教學資源緊張日趨嚴重,為使教學資源得到充分優化利用,有效的方法是建設無線校園網,營造數字化校園已是大勢所趨、人心所向,創建數字化校園,實現超時空虛擬大學。
2數字校園
2.1數字化校園內涵
數字化校園是以數字化信息為基礎,以計算機技術和網絡系統為依托,支持學校教學和管理信息流,實現教育、教學、科研、管理、技術服務等校園信息的收集、處理、整合、存儲、傳輸、應用,使教學資源得到充分優化利用的一種虛擬教育環境。
2.2數字化校園是傳統校園的時空拓展
(1)空間拓展。傳統意義上的教室不復存在,將校園的功能突破圍墻的限制,成為一個可以覆蓋網絡可達范圍的無疆域的大學。
(2)時間拓展。人們可以根據自己的需要自主安排學習時間,突破了傳統上定時定點集中上課的束縛,在網絡覆蓋區任何角落,只要有一臺筆記本電腦,便可以隨意上網接受教育。這種不受時間和地點限制、不受電纜和網絡線、布線限制的網絡訪問模式,就是無線上網。現在無線局域網絡(WirelessLocalAreaNet-work,WLAN)在全球各地的數字化校園建設中已悄然興起,成為教育網絡發展的主要潮流。
3無線局域網
移動設備的發展催生了無線數據傳輸的應用。在此以前桌面機和服務器以及各種連接的電纜線還統治著市場,網絡線,電話線們構筑起整個有線世界。隨著Internet的飛速發展,無線網絡還是被推上了日程。作為無線網絡之一的WLAN,滿足了人們實現移動辦公的夢想。WLAN是利用無線通信技術在一定的局部范圍內建立的網絡,提供傳統有線局域網的功能,能夠使用戶真正實現隨時、隨地、隨意的寬帶網絡接人。WLAN可應用于辦公、醫院、校園、社區、廠房、監控、會議等,是當今網絡發展的一個主要潮流。
3.1WLAN網絡配置
在WLAN環境中要配置兩種設備。一種是用來專門進行數據接收和發送被稱作無線訪問節點AP(AccessPoint)的設備見圖1。一個AP能夠在幾十至上百米的范圍內連接上百個無線用戶。另一種就是提供給終端用戶使用的無線網卡(WLANCard),通過無線網卡才能訪問整個網絡。
3.2WLAN特性
WLAN具有易安裝、易擴展、易管理、易維護、高移動性、保密性強、抗干擾等特性。剛開始是作為有線局域網絡地延伸而存在的,各單位廣泛采用WLAN技術來構建其辦公網絡。但隨著應用的進一步拓展,WLAN已發展成為公共WLAN,成為Internet寬帶接人手段。
3.3WLAN應用范疇
WLAN應用包括:①休閑旅游。應用在生活社區、游樂園、旅館、機場車站等游玩區域;②移動辦公。應用在政府辦公大樓、校園、企事業單位、醫療、金融證券等。③變化區域。難于布線及頻繁變化的環境,臨時需要的寬帶接人,流動工作站等,建立WLAN是理想的選擇。
3.4WLAN網絡安全
用有線網絡的安全措施可以滿足其安全性需求,但對于安全性要求特高的用戶,仍然存在著安全隱患,需要在無線接人點AP上加密即可達到安全要求。
4創建無線校園網絡
隨著高等學校大量擴招,教室、公共機房、電子閱覽室、實驗室等都無法滿足教學的需要,教學資源相當緊張,造成這種困境的根本原因是教學受地點和時間的限制。改變這種局面的有效方法是建設無線校園網,人們可以根據自己的需要隨時隨地自主安排學習,實現教學不再受地點和時間的限制。
4.1安裝、維護簡單易行
無線校園網絡系統可有效解決上述場所物理布線困難等難題,是目前局域網用戶升級、改造現有網絡最佳途徑。既可用于物理布線困難的地方,調試也相對簡單,更能節省大量的維護費用。其特點是有良好的先進性、開放性、可靠性、擴充性、管理性、實用性。
4.2實現動態管理
運用無線網絡技術,筆記本電腦和服務器之間無需物理連接,通過AP實現與現有有線網絡的連接,多人可同時上網;同時支持動態接人,在有效范圍內,傳輸信號可以穿透墻壁等固體物質。
4.3教學資源利用充分
學校不必再投人大量的資金來建設許多公共機房;有筆記本學生用其筆記本上網,無筆記本的學生用現有PC上網,無需作更多的投資就能真正實現數字化校園的功能。教學不再受地點和時間的限制,緩解教學資源緊張的矛盾。
4.4節約經費
網絡所需的基礎設施不需再埋在地下或隱藏在墻里,節省大量的布線成本。而筆記本的價格正變得越來越平易近人,在筆記本上搭載無線連接技術也成了一塊新興的市場。教師和學生都使用筆記本電腦辦公,學校就無需購置專用的教學PC,僅需購置無線網卡即可。
4.5易管理
無線校園網在安全維護上并不需要特殊的投資,在管理上則完全按照有線網絡來管理。即通過服務器來給不同的用戶設置權限,這樣不同的用戶只能訪問特定的資源,即使是外來用戶進人無線校園網的輻射區域,只能訪問公開的信息。
5存在問題
5.1無線校園網未普及
全國雖然已經有很多高校建起了校園局域網,但使用無線校園網絡的高校卻不很多。因此,真正實現無線網絡的數字化校園,還是任重道遠。
5.2信息共享欠缺
校園內部網絡安全防范與信息過濾欠缺,各個應用系統之間難以保證信息的一致和及時的數據交換,形成了很多“信息孤島”,沒有資源共享的平臺,造成大量可用資源無法得到充分的使用。
5.3加密防火墻
對于無線網絡來說,除存在有線網絡存在的網絡間黑客攻擊和病毒侵襲以外,最大的問題是加密密碼被泄露或破解問題,因此需安裝二道防火墻,以確保關鍵系統不被人侵。
5.4信號接收不穩
無線網絡雖然免去了布線的煩惱,但是它同樣也給用戶出了一個難題,AP放置地點、位置、無線網卡質量好壞、用戶上網的地點、位置、方向、天氣等都影響信號的接收以及信號的穩定。
6國內外高校應用實例
創建無線網絡的數字化校園在國內外很多大學中已經啟動,如斯坦福大學、麻省理工學院(MIT)、加州大學伯克利分校、紐約州立大學、德國亞深大學、北京大學、香港城市大學、香港中文大學、新加坡南洋理工學院等著名高等院校。
6.1北京大學
北京大學是中國率先進行校園無線局域網絡建設的大學,而校園無線網絡項目的投人使用,無疑使北大的教育網絡建設在國內院校中率先走向了國際化。北京大學無線校園網共設計有250個節點,分布在辦公區、教學區、學生宿舍區、圖書館、大講堂、場、靜園、勺園、朗潤園、未名湖畔等處,覆蓋了整個主校區。北大師生只要通過移動PC和無線網卡就可以在校園的任何地方上校園局域網或聯接互聯網,上網訪問、查閱資料。無線網絡的實施標志著北京大學將成為中國首家擁有校園WLAN的高校,也標志著中國高等院校教育網絡建設在與國際接軌的道路上又邁出了重要一步。
6.2德國亞深大學
論文摘要:本文簡要敘述了無線網絡技術的發展現狀及其優勢,重點論述了無線網絡技術在校園圖書館中的應用以及在建設圖書館無線局域網過程中需要注意的問題。
隨著人們生活和工作方式的轉變,生活工作地點的移動也越來越頻繁,因此移動電話、筆記本電腦、PDA等移動設備大行其道。隨著計算機技術和通信技術的迅猛發展,傳統的有線網絡也逐漸暴露出種種問題:難以解決遠距離信息傳遞、無法鋪設線纜環境(如施工工地、地形比較復雜的校園環境)中的網絡建設、移動辦公等等。隨著無線局域網技術標準、無線產品的不斷推出,無線局域網的應用和普及已發展到了一個新階段。無線局域網技術的發展對校園圖書館的建設有何影響,如何將無線局域網技術應用到校園圖書館中去已經成為各個學校圖書館信息化建設探索的目標。
1什么是無線局域網
無線局域網是在有線局域網的基礎上發展起來,以無線信道作傳輸媒介的局域網絡(Wireless Local Area Net-work),簡稱WLAN。它是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物,它利用無線多址信道支持計算機之間的通信,為計算機在移動中通信提供了可能。因此,無線局域網是不通過傳統網絡傳輸介質提供以太網或者令牌網絡服務的計算機網絡。無線局域網在發展過程中還拓廣了局域網技術概念:聯接不僅僅是連接;“本地”的距離從米延伸到了公里;基礎設施不需要再埋在地下或隱藏在墻里;網絡能夠隨著機構的發展而移動或變化。只要在筆記本或PC上安裝PC Card適配器,用戶就能夠在無線網絡覆蓋區內自由移動而保持與網絡的聯結。將無線局域網技術應用到臺式機系統,則具有傳統局域網無法比擬的靈活性。桌面用戶能夠安放在纜線所無法到達的地方,臺式機的位置能夠隨時隨地進行變換。
無線局域網技術應用到臺式計算機,可以提供傳統局域網無法比擬的靈活性。用戶可以隨心所欲地將桌面計算機安放在傳統纜線無法到達的地方,且允許其位置能夠隨時隨地進行變換。無線局域網對于那些臨時建立的工作機構或者快速發展的組織而言是最合適不過的選擇。無線局域網的組建、配置和維護都較為簡單,一般計算機工作人員都可以勝任網絡的管理工作。
2無線局域網圖書館解決方案
按與有線局域網的關系,無線局域網分為獨立式和非獨立式兩種。獨立式無線局域網指整個網絡都使用無線通信的無線局域網,非獨立式無線局域網指局域網中無線網絡設備與有線網絡設備相結合使用的局域網。目前非獨立式無線局域網居于無線局域網的主流,在有線局域網的基礎上通過無線訪問節點、無線網橋、無線網卡等設備使無線通信得以實現,其本身還要依賴于有線局域網,是有線局域網的擴展和補充,而不是有線局域網的替代產品。非獨立式無線局域網,帶有無線網卡的電腦與接人點(Access Point,簡稱“AP")實現無線通信,訪問點通過線纜與網絡的其他部分相連接。一個接人點覆蓋的半徑在35-100米之間,實際連接距離和速度視環境有無障礙物而定。而本校的圖書館無線局域網接人方案采用的就是非獨立式無線局域網的拓撲結構,現在就結合本校實例對方案進行說明。
本校之所以選擇無線局域接人學校圖書館主要考慮到以下幾個方面:
2.1接入網絡信息系統
通過無線局域網絡,在校的老師或學生可以用便攜式計算機或移動設備(如:PDA、智能手機等),通過無線網卡在學校任何地方連人信息系統查看最新的圖書信息和連人數字圖書館。
2.2難以布線的環境
由于本校圖書館大樓時間較長比較陳舊導致有些部門布線困難所以采用無線局域網結構。
2.3使用移動設備進行網絡連接
考慮到近幾年在校師生使用便攜式計算機等可移動設備的人數較多,而大多數移動設備便攜式計算機都支持無線網卡所以采用無線局域網結構。
3無線局域網圖書館應注意的問題
無線局域網必須支持高速突發數據業務,在室內使用時要解決包括多徑衰落、相鄰子網間串擾等問題。下面我們列出組建圖書館無線局域網時必須注意和克服的4項技術難點。
3.1可靠性
有線局域網的信道誤比特率達10-9,這樣保證了通信系統的可靠性和穩定性。無線局域網的信道誤比特率應盡可能低,否則,當誤比特率過高而不能被糾錯碼糾正時,該錯誤分組將被安排重發。這樣大量的重發分組會使網絡的實際吞吐性能大打折扣。根據我們的實驗數據表明,如系統分組丟失率,10-5,或信道誤比特率
3.2兼容性
對室內應用的局域網,應盡可能與現有有線局域網兼容,現有的網絡操作系統和網絡軟件應能在無線局域網上不加修改地正常運行。
3.3數據傳輸數率
為了滿足局域網的業務環境,無線局域網至少應具備1 Mbps以上的數據傳輸數率。
3.4電磁環境、無線電頻段的使用范圍
在室內使用的無線局域網,應考慮電磁波對人體健康的損害及其它電磁環境的影響。無線電管理部門應規定無線局域網能夠使用的頻段,規定發射功率及帶外輻射等各項技術指標。
關鍵詞:高等學校;無線校園;WLAN
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2014)20-4684-03
With the Construction of University Campus Wireless Network Based on WLAN
LIU Yan
(School of information science and technology, Jiujiang University, Jiujiang 332005,China)
Abstract: In recent years, with the continuous introduction of IEEE802.11 standard wireless LAN, wireless LAN based on WLAN wireless communication technology has made rapid development. As an extension of wired campus network, wireless campus network has become the foundation of digital campus. Students' and teachers' growing demand in the network, the wireless campus network construction put forward a huge challenge. Based on the planning and construction of university campus wireless network, WLAN introduced the construction of wireless campus network based on the aim, summing up the advantages and disadvantages, proposes the construction goal and solutions, design method.
Key words: high school campus wireless; WLAN
全國的高校通過幾年的建設,基本都已建成校園有線網,并在日常教學與工作中發揮了巨大的作用。近年來,隨著移動通訊、無線技術的日漸成熟,無線網愈來愈而多的融入到人們的日常生活當中,無線應用的普及使得高校中原有的校園有線網絡已經無法滿足師生教學、工作、生活的需要。作為校園有線網的延伸,無線校園的引入,使校園網突破了區域的限制,師生可以在圖書館、會議室、餐廳等無線網絡覆蓋到的任何區域,利用無線終端連入校園網。可以說無線校園的引入,是教育信息化的重要手段,為高校教育改革提供了平臺。
WLAN無線通信技術是基于802.11無線局域網技術標準,隨著三大運營商3G業務的快速發展以及用戶規模的不斷擴大,3G網絡面臨巨大的壓力。在3G網絡下,用戶獲得的帶寬十分有限,上網質量無法得到保證,同時3G網絡資費相對較高,在高校中大規模推廣困難較大,并且3G網絡不能訪問校園網內部資源,很多優秀的校內資源不能很好共享。而WLAN技術具有成本低、施工便捷、規劃簡單、擴展性強等優點,使之成為建設校園無線網絡的首選技術方案。中國移動、中國聯通、中國電信三大運營商從2010年開始部署WLAN網絡,搶占高校移動接入市場,由此WLAN開始步入大規模發展階段。
1 WLAN無線校園網的意義與目的
高等院校中人員多,人員流動性大,雖然,現在高校基本上都建成了校園網,但隨著學校的不斷發展,教學科研水平的提高,學術活動的增多,無線設備在學生中所占的比重越來越大,有線網在圖書館、體育館、食堂等特殊區域受到端口數量的限制,不可能提供很多接入點,無法為師生在這些區域提供上網服務,要想通過改造有線網來增加接入點幾乎是一件不可能完成的工作,而無線網施工簡單、成本低、組網靈活、覆蓋范圍廣,可以輕松地提供出幾百個信息點。這使得無線網絡已經不單單是有線網的延伸,他與有線網一同組成了高校的校園網絡,成為數字化校園建設中不可或缺的一部分。
2 WLAN無線校園網的設計理念
無線校園網的設計原則應該在充分滿足學校使用需要的基礎上,體現以下幾點:
1) 性能。無線網絡建設應該采用先進成熟的技術,使得無線校園網能夠滿足今后日益增長的業務需求。
2) 可靠性。無線網絡應該具備很高的容錯能力,關鍵設備和模塊應該有冗余,具備負載均衡、故障恢復能力,保障網絡能夠可靠地運行。
3) 兼容性和擴展性。無線校園網應該能夠與現有的校園網無縫對接,現有的服務器、數據庫以及其他各種資源,在無線校園網中都能夠得到支持,并且針對今后需求的發展,無線網應該能夠方便的擴展。
4) 管理性。無線網應該可以在線監控,快速解決故障,合理分配網絡資源,提高網絡使用效率。
5) 安全性。無線網絡應該提供完整有效的安全控制機制和防范措施,防止信息泄露和非法入侵。
3 WLAN無線校園網建設方案
3.1 總體架構
在WLAN建設中,學校不同,運營商不同,其WLAN架構也不相同。論文以某高校為例,對其網絡架構進行探討與研究。
本WLAN架構由校園網絡部分與運營商網絡兩部分構成,主要采用的設備包括:AP、接入交換機、匯聚交換機等等。如圖1所示。
圖中的WLAN架構中考慮到該高校的特點,采用瘦AP+AC的架構,有線無線一體化的建設方式。在此架構中,AP功能簡單,不能單獨工作,需在AC上注冊后,在其控制下完成無線射頻功能,而AC則完成安全策略、漫游等大量的網絡功能。一個AC可以集中管控多個AP,此架構適應大型無線網建設。在學校的每個需要布放無線網絡的環境中安放一定數量的AP,每個環境中的各個AP通過接入交換機連接到學校機房的匯聚交換機上,并接入校園網,通過多業務路由連接到運營商的網絡上。
3.2 無線覆蓋方案
高校中的環境復雜多樣,包括:宿舍、教學、辦公、圖書館、操場、廣場等等。各種環境對無線的需求不一樣,對無線的覆蓋要求也不一樣,根據校園中不同的環境,可以采用不同的布放方式和覆蓋方案。
對于宿舍環境,其特點是房間多,用戶集中,晚高峰階段對帶寬和流量的需求大,可以采用室分AP進行布放。由于AP的傳輸帶寬和空口資源有限,雖然AP沒有明確限制接入用戶數量,但在實際應用中,考慮到WLAN并發率,WLAN終端滲透率等因素,而宿舍樓中用戶高度集中,因此,在安裝AP時需要充分考慮宿舍樓中房間的分布情況和用戶情況,限制單個AP的在線用戶數,以單個AP同一時刻用戶數不超過20個為宜。如圖2所示。
對于教學樓、辦公樓、圖書館等環境,其特點是空間寬闊,阻擋少,用戶分散且布線困難,可以采用放裝AP進行布放,為了減少對建筑物的影響,可以將AP安裝在天花板或角落上。如圖3所示。
對于操場和廣場環境,其特點是空間開闊,用戶較少,可以采用室外AP+增益天線進行布放,如圖4所示。
4 WLAN與校園網融合
WLAN網絡是運營商與學校共建的網絡,他是基于校園網之上的,因此要將WLAN與校園網充分融合,既要保證師生能夠方便通過WLAN訪問校園網,又要保證校園網的安全,使學校能夠對WLAN進行監管。在實際組網過程中,可以考慮劃分TEACHER和STUDENT以及CMCC三個SSID,這三個SSID分別對應不同的VLAN。教師用戶接入TEACHER可以免費訪問校園網資源和互聯網資源,學生用戶接入STUDENT可免費訪問校園網資源,此兩個SSID由學校進行認證,為了有利于管理,采用PORTAL方式進行認證,用戶名和密碼根據師生相關信息制定并通知用戶。而學生用戶需要通過WLAN訪問互聯網資源,則需接入CMCC,用戶需到運營商處申請開通WLAN業務,獲取賬號與密碼,由運營商進行認證,并通過計費系統進行流量統計和計費。
5 結束語
本文從無線校園網建設意義和設計理念出發,介紹了基于WLAN的高校無線校園網的構建方案,通過學校與運營商的合作,融合雙方資源,為高校師生提供價格低廉,訪問便捷的網絡服務,為運營商提升品牌影響力、搶占市場都有重要的意義。總而言之,運營商與高校合作共建基于WLAN的無線校園網絡,對雙方而言是一種雙贏的模式,值得進一步探討。
參考文獻:
[1] 高春陽.高校無線校園網建設研究[J].電腦知識與技術,2013,9(35):7913-7914.
論文摘要近年來,隨著個人數據通信的發展,功能強大的便攜式數據終端以及多媒體終端得到了廣泛的應用。為了實現使用戶能夠在任何時間、任何地點均能實現數據通信的目標,要求傳統的計算機網絡由有線向無線、由固定向移動、由單一業務向多媒體業務演進,由此無線網絡技術得到了快速的發展。在互聯網應用快速普及的今天,無線網絡技術已成為通信發展的重要新興領域。無線技術使得人們使用品種廣泛的設備在世界任何位置訪問數據的愿望成為可能。
一、無線網絡概述
無線網絡技術涵蓋的范圍很廣,既包括允許用戶建立遠距離無線連接的全球語音和數據網絡,也包括為近距離無線連接進行優化的紅外線技術及射頻技術。通常用于無線網絡的設備包括便攜式計算機、臺式計算機、手持計算機、個人數字助理(PDA)、移動電話、筆式計算機和尋呼機。無線技術用于多種實際用途。例如,手機用戶可以使用移動電話查看電子郵件。使用便攜式計算機的旅客可以通過安裝在機場、火車站和其他公共場所的基站連接到Internet。在家中,用戶可以連接桌面設備來同步數據和發送文件。
二、無線網絡的標準
為了解決各種無線網絡設備互連的問題,美國電機電子工程師協會(IEEE)推出了IEEE802.11無線協議標注。目前802.11主要有802.11b、802.11a、802.11g三個標準。最開始推出的是802,11b,它的傳輸速度為lIMB/s,最大距離室外300米,室內約50米。因為它的連接速度比較低,隨后推出了802.11a標準,它的連接速度可達54MB/s。但由于兩者不互相兼容,致使一些早已購買802.11b標準的無線網絡設備在新的802,11a網絡中不能用,所以IEEE又正式推出了完全兼容802.11b標準且與802.11a速率上兼容的802.11g標準,這樣通過802.11g,原有的802.11b和802.11a兩種標準的設備就可以在同一網絡中使用。IEEE802.11g同802.11b一樣,也工作在2.4GHz頻段內,比現在通用的802.11b速度要快出5倍,并且與802,11完全兼容,在選購設備時建議弄清是否支持該協議標準。選擇適合自己的,802.11g標準現在已經開始普及。
三、無線網絡類型
(一)無線廣域網(WWAN)。無限廣域網技術可使用戶通過遠程公用網絡或專用網絡建立無線網絡連接。通過使用由無線服務提供商負責維護的若干天線基站或衛星系統,這些連接可以覆蓋廣大的地理區域,例如若干城市或者國家(地區)。目前的WWAN技術被稱為第二代(2G)系統。2G系統主要包括移動通信全球系統(GSM)、蜂窩式數字分組數據(CDPD)和碼分多址(CDMA)。現在正努力從2G網絡向第三代(3G)技術過渡。一些2G網絡限制了漫游功能并且相互不兼容;而第三代(3G)技術將執行全球標準,并提供全球漫游功能。ITU正積極促進3G全球標準的指定。
(二)無線局域網(WLAN)。無線局域網技術可以使用戶在本地創建無線連接(例如,在公司或校園的大樓里,或在某個公共場所,如機場)。WLAN可用于臨時辦公室或其他無法大范圍布線的場所,或者用于增強現有的LAN,使用戶可以在不同時間、在辦公樓的不同地方工作。WLAN以兩種不同方式運行。在基礎結構WLAN中,無線站(具有無線電網卡或外置調制解調器的設備)連接到無線接入點,后者在無線站與現有網絡中樞之間起橋梁作用。在點對點(臨時)WLAN中,有限區域(例如會議室)內的幾個用戶可以在不需要訪問網絡資源時建立臨時網絡,而無需使用接入點。
(三)無線個人網(WPAN)。無線個人網技術使用戶能夠為個人操作空間(POS)設備(如PDA、移動電話和筆記本電腦等)創建臨時無線通訊。POS指的是以個人為中心,最大距離為10米的一個空間范圍。目前,兩個主要的胛AN技術是“Bluetooth”和紅外線。“Bluetooth”是一種電纜替代技術,可以在30英尺以內使用無線電波傳送數據。Bluetooth數據可以穿過墻壁、口袋和公文包進行傳輸。“Bluetooth專門利益組(SIG)”推動著“Bluetooth”技術的發展,于1999年了Bluetooth版本1.0規范。作為替代方案,要近距離(一米以內)連接設備,用戶還可以創建紅外鏈接。
為了規范無線個人網技術的發展,IEEE已為無線個人網成立了802.15工作組。該工作組正在發展基于Bluetooth版本1.0規范的WPAN標準。該標準草案的主要目標是低復雜性、低能耗、交互性強并且能與802.11網絡共存。無線個人網和無線局域網并不一樣。無線個人網是以個人為中心來使用的無線個人區域網,它實際上就是一個低功率、小范圍、低速度和低價格的電纜替代技術。但無線局域網卻是同時為許多用戶服務的無線網絡,它是一個大功率、中等范圍、高速率的局域網。
最早使用的WPAN是1994年愛立信公司推出的藍牙系統,其標準是[EEE802.15.1[w-BLUE]。藍牙的數據率為720kb/s,通信范圍在10米左右。為了適應不同用戶的需求,無線個人網還定義了另外兩種低速WPAN和高速WPAN。
(四)無線城域網(WMAN)。無線城域網技術使用戶可以在城區的多個場所之間創建無線連接(例如,在一個城市或大學校園的多個辦公樓之間),而不必花費高昂的費用鋪設光纜、銅質電纜和租用線路。此外,當有線網絡的主要租賃線路不能使用時,WWAN還可以作備用網絡使用。WWAN使用無線電波或紅外光波傳送數據。為用戶提供高速Internet接入的寬帶無線接入網絡的需求量正日益增長。盡管目前正在使用各種不同技術,例如多路多點分布服務(MMDS)和本地多點分布服務(LMDS),但負責制定寬帶無線訪問標準的IEEE802.16工作組仍在開發規范以便實現這些技術的標準化。
無線城域網服務范圍可覆蓋一個城市的部分區域,通信的距離變化較大(遠的可達50公里),因此接收到的信號功率和信噪比等也會有很大的差別。這就要求有多種的調制方法。因此工作在毫米波段的802.16必須有不同的物理層。802.16的基站可能需要多個定向天線,各指向對應的接收點。由于天氣條件(雨、雪、雹、霧等)對毫米波的傳輸的影響較大,因此與室內工作的無線局域網相比較時,802.16對差錯的處理也更為重要。
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【論文摘要】隨著計算機網絡技術的日新月異,網絡已經成為人們生活中的一個重要部分。尤其是在繼續教育領域中,利用計算機網絡能有效提高教育質量。本文通過分析計算機網絡在繼續教育工作中的應用和特點,論述了計算機網絡在繼續教育中的促進作用,對繼續教育事業的長遠發展具有重要意義。
21世紀是一個信息技術時代,計算機及其信息化技術在世界范圍內得到了廣泛的應用并著人們的工作、生活和學習等各方面。在繼續教育的教學領域中,計算機網絡的應用,以其靈活、開放、便捷等不可比擬的優勢,迅速成為繼續教育的重要組成部份,對傳統的教學產生了巨大影響。加快發展計算機網絡在繼續教育中的應用,構建靈活開放的教育體系,推進學習型社會建設,是新時期繼續教育未來發展的關鍵。
一、應用計算機網絡構建的繼續教育培訓體系
1.繼續教育網站群
繼續教育辦學機構要針對不同群體和人員開發不同學科、專業的繼續教育網站群,要具備多種功能,即公告功能、辦班報名功能、作業提交功能、教育博客功能、在線交流功能、遠程視頻功能、教育科研功能、教學資源庫功能等。師生可以自主上網學習,必要時也可以相對集中上網學習。
2.局域網上的資源庫
計算機網絡教學資源庫的建立主要是對相關教學素材資源的建設,本著適用的原則建設優質的資源,提倡繼續教育資源建設百花齊放、彰顯特色,加強優質資源的輻射和共享,提升使用效益。如基礎層次的媒體素材庫、課件庫、案例庫、cai課件、試題庫,網絡課程庫等,使用層次的教學題庫、教學管理庫、教案庫、課程資源庫、圖書館、電視直播、公告信息等。
3.遠程教育是在職繼續教育的首選途徑
隨著信息技術的發展,使得信息在瞬間就可以流遍全球,借助網絡技術,教學資源可以全球共享。網絡環境下的遠程教育就成為當前社會再次接受教育的首選方式。一些經濟欠發達、教育落后地區的人們可以同樣享受到最好的教育教學資源,和最優質的學習服務,與此同時也大大的節省了資源和費用。由于個人情況不同,比如家庭情況、工作背景也使得每個人的學習進度,學習時間存在差異,遠程教育實際上就是網絡上的社會大學。只要在網絡上注冊了學籍就可以因地至異的,足不出戶的繼續教育,這使得遠程教育的地位和作用在慢慢的顯現,而這種教育可以慣穿人的一生。利用internet的非同步教學、雙向交互式的視頻教學和單向式預錄視頻教學技術是目前的主要教學手段。
4.無線網絡在繼續教育中的應用
無線網絡的發展前景良好,可以為廣大網絡用戶提供傳播速率更快、信息更全面的網絡服務。無線網絡不受地理位置的限制,具有無縫覆蓋、易擴展性、靈活性、和低維護費用的特點,其在網絡覆蓋的區域,無線終端在網絡覆蓋的任何角落都可以接入網絡,實現隨時隨地接入網絡,目前已在繼續教育方面有應用的報道。
5.云計算將在繼續教育領域深入發展
教育云,可以被理解為“云計算在教育中的應用”,教育云服務是以智能開放架構和云計算平臺為基礎,通過深度集成整合各種資源、平臺和應用,按需向用戶提供各類服務,滿足教育用戶的需求。伴隨著智慧學習環境的發展,能夠有效支撐下一代數字化教育環境的“智慧教育云服務”也將得到進一步的發展。教育云服務正逐步走向我們,繼續教育必將進入一個全新的“云”階段。
二、計算機網絡在繼續教育中的應用
1.網絡建設,使繼續教育無處不在
計算機網絡是將分布在不同區域的的單個計算機通過通信線路進行相互連接,使網絡用戶不僅可以使用到本地的網絡資源,還能使用網絡系統中其他計算機的資源,從而實現信息的交換和資源的共享。因特網、各種局域網、地域網和廣域網的資源建設,使繼續教育完全打破了地理、空間和時間的障礙,時間、空間成本最小化。目前我國繼續教育主要通過自考、網絡、函授或者夜大的方式進行,計算機網絡首先解決了繼續教育過程中的場地和面授來回的時間問題,可以不受時間、距離的制約,學員可以在自己家或者任意有網絡的地方參與繼續教育,省去了繼續教育中的租賃場地和來回返程大量時間的問題。
2.資源共享,使繼續教育資源豐富多彩
計算機網絡技術所共享的資源包括計算機信息資源、軟件資源、數據庫資源、以及計算機硬件方面的資源。來自網絡的海量資源解決了單位個體花費大量的人力物力來獲得的教師資源,找到更加豐富的教學資源極其容易。首先,利用計算機網絡,老師可以找到更加豐富的教學資源,從而可以豐富教學內容,活躍課堂的氛圍,提高學生的學習興趣;其次,利用計算機網絡,可以改變以往老師教授為主、學生被動接受的傳統教學方式,能有效提高學生的積極互動。
3.數據通信,使繼續教育教學方式多樣化
計算機網絡通信是指計算機和計算機之間以及計算機和用戶之間的通信,文件傳輸服務、電子郵件服務、遠程登錄服務等,為自主學習提供了有力的支持,將繼續教育的教學工作帶入了全新的信息時代。學生的學習可以根據自身的愛好和興趣來進行,網上的文字、聲像、電子信息、數據庫電子版報刊、各類數據庫、數字圖書館等,應用搜索引擎或直接登陸教育網站,使繼續教育學習容易、迅捷。
4.網絡應用,使繼續教育師生的信息素養全面提升
在繼續教育的教學工作中,利用計算機網絡能對師生信息素養的培養具有重要作用。信息化社會中,計算機網絡是信息素養培養的一個重要手段,它主要體現在對信息的獲取、存儲和交流的能力,是一個人整體素質培養的一個重要組成部分。因此,在繼續教育中,利用計算機網絡進行教學工作,能有效提高教師和學生的信息素養。在信息獲取能力方面,設置相關的計算機網絡課程,如信息檢索相關課程,對教師和學生信息資源分析、文獻信息計算機檢索、圖書館自動化系統、互聯網搜索基礎和基本技術、網上搜索工具、網上可得信息源、網上搜索技巧、互聯網信息評價和引用、網上已找到的信息處理和管理等能力進行提升,以增強他們的信息檢索能力、提高信息獲取效率。
三、計算機網絡對繼續教育的促進作用
1.豐富的教學資源
實施網絡教學,其信息資源從空間上看是立體的,從內容上看是交叉的。其資源不僅來源于本地電腦所提供的內容或教學課件,而更多的是來源于分布在世界各地的網上信息源。師生通過網絡即可迅速得到世界最先進、最完整的第一手資源,共享世界知名教師的講課,向最好的專家請教。教師在網上可以隨時隨地取得、補充、修改教學內容,可以開設最新的課程或講座;學生從網上可以及時獲得最新、最迫切需要的知識,得到最及時的幫助。
2.多樣的教學表達方式
在網絡教學過程中,集成了文本、圖形、圖像、動畫、音頻和視頻等多種媒體,還提供文本與超文本、具體與抽象的知識和信息,學生可以隨時鏈接到世界上各大數據庫和其他相關站點查閱有關資料。不僅可以獲得大量的信息,而且通過自主上網找資料學習,學生還能意識到向老師、課本學習只是一種學習資源,廣闊的資源要自己去尋找,從而充分發揮自我教育的功能。通過模擬與虛擬等技術手段,用其表達現實條件無法表達的事實與經驗,并通過多媒體進行揭示與傳遞,使其在繼續教育中,極大地豐富了學生的視野,增加了學生學習的信息量。
3.快捷的教學交流途徑
進入網絡時代,使用論壇、email、遠程登錄、文件傳輸、討論組、博客及微博、飛信等等一系列雙向信息交流工具,師生雙方可就某一論題隨時與一國、多國或全球范圍內的同行或同學進行討論交流,逐步養成師生閱讀、書寫、反思、討論、交流的習慣,而且這種交流可以多次、隨時、隨地進行,從而為協同自主學習創造了更大的可操作性。
4.先進的網絡課程等教學手段
網絡課程教學,充分利用了網絡技術、多媒體技術及計算機技術等現代信息技術,將現代諸多媒體特點融為一體,有效的利用各種媒體手段,使教學手段達到最優化。通過課程上網,學生可以方便的進行自主學習,對教學內容進行更加詳盡學習和深度剖析,掌握學習要點和難點,達到最佳學習效果。在信息化時代,網絡課程教學是一種順應時展的新型教學方式。
5.個性化的教學環境
網絡環境的多樣化性,為個性化教學提供了廣闊的發展空間。教學雙方可根據自己的需要進行教和學,從而使個性化教育成為可能。網絡教學沒有時間和地域的限制,學習者可以根據自己的興趣愛好、知識結構、工作需要、時間情況等來選擇學習內容、制訂學習計劃、確定學習進度、選擇學習方式,突出體現學生的個性需要和特點,為那些受到工作時間、居住地點、年齡、家庭限制的人繼續受教育創造了條件;為學生的學習營造的新穎的、良好的學習環境,不僅能拓寬學生的視野,還能鍛煉學生自主學習、善于思考和探索、解決問題的能力,全面提升學生的整體素質。
6.無限次的學習歷程
由于網上教學的信息可隨時訪問,信息的存儲、復制簡單、經濟,一張u盤或光盤可以儲存大量的學習內容,電子教案和教學課件可以無限次使用或復制,學生可以根據自己的學習情況使教學過程得以重現,枯燥繁重的學習過程簡化為愉快、靈活和多元化的自主學習,從而減輕學習負擔,提高學習效率。
四、結語
隨著當代信息技術的不斷發展,計算機網絡對繼續教育已起到了巨大的推動作用,使繼續教育體系不斷發展、完善,教學任務順利完成;使繼續教育師資科研隊伍發展壯大,教學質量不斷提高。利用計算機網絡進行繼續教育,是現階段最強有力的教學模式,全面提高教學水平,加大了師生對教學資源的整合獲取力度,提升了師生信息素養和自主學習能力。因此,要大力發展計算機網絡在繼續教育領域中的應用,加快教育信息化建設的步伐,促進繼續教育的可持續發展,為使我國成為學習型社會而努力奮斗。
參考文獻
[1]張超.試論計算機網絡技術的應用和發展[j].信息與電腦,2012(5).