【正文】 寬帶無線接入網(wǎng)在全世界范圍內(nèi)的配置。Mesh拓撲結(jié)構(gòu)在可靠性、覆蓋面積、規(guī)劃用戶和前期的低投入方面都有很好的表現(xiàn)。同時，隨著節(jié)點數(shù)的增加， Mesh網(wǎng)絡(luò)的健壯性加強，覆蓋范圍擴大。這樣，在新的WLAN架構(gòu)中，WLAN的AP自動形成WLAN的WMN骨干網(wǎng)。IEEE 802 .11s提出了無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的參考體系結(jié)構(gòu)。WMN的網(wǎng)絡(luò)組織方式與傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)迥然不同，WMN技術(shù)作為一項能夠?qū)崿F(xiàn)靈活組網(wǎng)的技術(shù)與其它寬帶接入技術(shù)相比，具有投資少，建設(shè)周期短，提供業(yè)務(wù)快。由歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(ETSI)的寬帶無線電接入網(wǎng)絡(luò)(BRAN)小組著手制定，已推出HiperLANl和HiperLAN2。采用跳頻擴頻（FHSS）技術(shù)，跳頻速率為50跳/秒, 共有75個帶寬為1MHz的跳頻信道，室內(nèi)覆蓋范圍為45米。3)無線媒介(Wierless mdeium):為了把幀從一個工作站傳到另一個工作站，協(xié)議定義了無線媒介的概念。802．1lg其實是一種混合標(biāo)準(zhǔn)，它既能適應(yīng)傳統(tǒng)的802．1lb標(biāo)準(zhǔn)，在2．4GHz頻率下提供每秒11Mbit/s數(shù)據(jù)傳輸率，也符合802．1la標(biāo)準(zhǔn)在5GHz頻率下提供54Mbit/s數(shù)據(jù)傳輸率。 傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 目前，在傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范方面,、HomeRF、HyperLAN2以及藍牙技術(shù)等，它們各有特點，其應(yīng)用領(lǐng)域也不盡相同。 近年來，由于無線通信需求的推動以及相關(guān)電子技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展，無線通信技術(shù)也經(jīng)歷了一個快速發(fā)展的階段，WLAN技術(shù)等多種無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均取得了令人矚目的成就。[5]近10來，包括移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)和WMN在內(nèi)的許多研究，已經(jīng)取得了眾多成果，主要有以下方面：1) 路由協(xié)議的研究，協(xié)議的核心是適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)無中心控制和網(wǎng)絡(luò)時變的特征；2) 媒體接入控制（MAC）協(xié)議的研究，主要是解決隱藏終端和提高接入能力等問題，如MACA協(xié)議、控制信道和數(shù)據(jù)信道分裂的雙信道方案和基于定向天線的MAC協(xié)議等；3) 在網(wǎng)絡(luò)連接性方面的研究，主要的背景是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，探討問題的核心是節(jié)點密度與分布問題；4) 在多播/組播協(xié)議、TCP協(xié)議、地址和帶寬等網(wǎng)絡(luò)資源分配、功率（節(jié)能）控制、安全性問題、分布式算法、QoS等方面有一些研究成果，但各部分的數(shù)量相對較少；5) 一些針對WMN的協(xié)議和系統(tǒng)仿真與實驗研究有了一些新的結(jié)果。我校建校10年以來，校園網(wǎng)的組建已趨于穩(wěn)定而高效，成為校園生活不可缺少的一部分，是教師和學(xué)生獲取資源和信息的主要途徑之一，它把學(xué)校中的學(xué)生、院系和社交、學(xué)術(shù)、業(yè)務(wù)活動的行政人員緊密地聯(lián)系在一起。 本文在分析對比傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和MESH網(wǎng)絡(luò)技術(shù)后，針對現(xiàn)有校園網(wǎng)絡(luò)提出了一個基于MESH技術(shù)并結(jié)合了校園有線骨干網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化措施的設(shè)計方案，并針對本網(wǎng)絡(luò)設(shè)計提出了相關(guān)的管理、安全及計費方案。而如何有效的結(jié)合有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)以滿足學(xué)生和老師日益增長的在學(xué)習(xí)、娛樂和工作上對于網(wǎng)絡(luò)的需要和依賴，組建基于數(shù)字化、交互式的無線網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺已經(jīng)成為我們必須面對和解決的問題。這些情況成為了和師生日益對校園網(wǎng)依賴性增長、對隨時隨地與互聯(lián)網(wǎng)相連的這樣的新需求的矛盾體現(xiàn)。該專利提出了一種實現(xiàn)不在彼此傳輸范圍內(nèi)的移動節(jié)點和無線基礎(chǔ)設(shè)施部件間進行無線通信的系統(tǒng)和方法，基本思想是利用了中間移動節(jié)點所具有的存儲轉(zhuǎn)發(fā)信息的能力。第2章 無線MESH網(wǎng)絡(luò)技術(shù)隨著人們對網(wǎng)絡(luò)通信需求的不斷提高，人們希望不論何時、何地、與何人都能夠進行快速、準(zhǔn)確的通信，為了提高工作效率，并且克服現(xiàn)有通信系統(tǒng)的缺點，達到通信的“無所不在”，最近，業(yè)界提出了一種新型的寬帶無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)無線MESH網(wǎng)絡(luò)(Wireless Mesh Network)。這就意味著802．1lb設(shè)備在噪聲的條件下將以比正常速率11Mbps更低的速率，如1Mbps、2Mbps、5．5Mbps等多種速率進行傳輸。目前正在制訂中的標(biāo)準(zhǔn)有：802．1li：MAC層安全性增強規(guī)范(2004年6月24日已獲批準(zhǔn))；802．1lh：動態(tài)頻道選擇和發(fā)射功率控制；802．1le：MAC層增強一服務(wù)質(zhì)量保證(QoS)；802．1ln：下一代無線新標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)希望將無線局域網(wǎng)的傳輸速度增加至100Mbps以上。移動站是具有無線網(wǎng)絡(luò)接口的設(shè)備，典型的有筆記本電腦和手持計算機。在新的HomeRF ，采用了寬帶調(diào)頻技術(shù)（WBFH）來增加跳頻帶寬，由原來的1MHz跳頻信道增加到3MHz、5MHz，跳頻的速率也增加到75跳/秒，數(shù)據(jù)峰值達到10Mbps。藍牙技術(shù)則用于提供低價、強壯的、大容量的語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。 IEEE Mesh標(biāo)準(zhǔn) 傳統(tǒng)IEEE ，其覆蓋范圍一般在100米范圍內(nèi)。直觀上看， WLAN中的分布式協(xié)調(diào)功能(DCF)(EDCA)。 Mesh標(biāo)準(zhǔn) ，為無線城域網(wǎng)(WMAN)提供“最后一公里”接入，是一種點對多點技術(shù)。由于每個SS可以作為一個中轉(zhuǎn)站，信號是以逐跳方式傳輸?shù)?，增加了網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，當(dāng)增加用戶時不必再增加BS，其拓撲結(jié)構(gòu)可以動態(tài)改變。支持漫游和切換，移動速度可達到150 km/h。在室內(nèi)、外環(huán)境中，802. 20均支持WMN結(jié)構(gòu)。Mesh客戶端通常只有一個無線接口沒有網(wǎng)關(guān)或者網(wǎng)橋的功能。如果它們使用不同的無線電技術(shù)，客戶端必須通過與Mesh路由器有以太網(wǎng)連接的基站進行通信。此外，與基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)無線Mesh網(wǎng)絡(luò)相比，對終端用戶設(shè)備要求增加了，因為在客戶端無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中終端用戶設(shè)備必須有路由和自配置等額外的功能。圖21中圖例a顯示了兩個WLAN 。無線網(wǎng)狀網(wǎng)是低功率的多級跳點(multihop)系統(tǒng)，它們處理消息的方式是把信息包從一個節(jié)點傳遞到另一個節(jié)點，直到信息包到達目的地。(1)無線Mesh網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分類目前出現(xiàn)的一些WMN路由協(xié)議方案，主要有以下類型:1)多判據(jù)路由2)多信道路由3)多徑路由4)分級路由5)跨層路由6)QoS路由7)基于地理位置信息的路由(2)自適應(yīng)無線路由協(xié)議自適應(yīng)無線路由協(xié)議(AWR)是專為無線網(wǎng)狀組網(wǎng)設(shè)計的自適應(yīng)的、分布式的主動式路由協(xié)議。AWR在移動和固定的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中都表現(xiàn)出色。但是在采用星型結(jié)構(gòu)的蜂窩移動通信系統(tǒng)中，一旦某條鏈路出現(xiàn)故障，可能造成大范圍的服務(wù)中斷。而對于無線Mesh網(wǎng)絡(luò)，則可以通過WR對數(shù)據(jù)進行不斷轉(zhuǎn)發(fā)，直至把它們送至目的節(jié)點，從而把接入點的覆蓋服務(wù)延伸到幾公里遠。通過移動寬帶這樣的方式，不需要每個學(xué)生都在同一時間在同一教室上課，完全可以在不同的地點、不同時間通過網(wǎng)絡(luò)的方式上課，這實際上擴展了學(xué)校教學(xué)資源的空間，提高了其利用效率。借助無線校園網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生可隨時隨地下載導(dǎo)師的課程進行學(xué)習(xí)，隨時隨地重放導(dǎo)師課程的現(xiàn)場直播；與導(dǎo)師、同學(xué)進行在線討論；組織或參與重要的學(xué)術(shù)性視頻會議等等。因此，為了實現(xiàn)高效、高性能的無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，應(yīng)該將下面幾點作為總體設(shè)計思路。3）負載均衡，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠根據(jù)不同的策略、充分利用不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)，提供網(wǎng)絡(luò)負荷均衡功能，以充分利用帶寬，以保證可用性。另外管理員還需對整個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸進行監(jiān)視、分析，得出整個網(wǎng)絡(luò)的安全性報告，以有效地堵防漏洞，保證網(wǎng)絡(luò)的安全運行。用戶對網(wǎng)絡(luò)資源的需求經(jīng)常隨著應(yīng)用而發(fā)生變化，系統(tǒng)應(yīng)具有一定的靈活性，為滿足用戶的不同需求而作靈活的系統(tǒng)配置和資源的再分配。這些應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)的帶寬、延遲等有著不同的要求，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要具備為各種應(yīng)用分配優(yōu)先級、帶寬的能力。圖43 校園無線MESH網(wǎng)絡(luò)整體示意圖圖44為西南科技大學(xué)新區(qū)示意圖，如圖所示，由圖書館校園的為布局核心，教學(xué)區(qū)位于圖書館周圍，用地相對平整開闊、布局集中而規(guī)整，包括由行政樓、會議中心形成的行政辦公區(qū)，各個院系教學(xué)樓、院系行政樓組成的教學(xué)實驗區(qū)。由于學(xué)校用戶的帶寬確定為2MB， a/b/g，由IEEE制定的標(biāo)準(zhǔn)可得用戶可達2Mb帶寬時候在頻率復(fù)用情況下AP的理想接入用戶為25人左右。 圖45 圖書館無線MESH設(shè)備部署示意圖2）室外定向天線:除了主要教學(xué)樓之外，西南科技大學(xué)校區(qū)建設(shè)有諸多公共活動區(qū)域，如定期舉辦招聘會的東八科技廣場、每學(xué)年舉辦運動會的體育場，這些場所平時人流稀少，但是在上述如運動會等特定情況時，人流量會相應(yīng)上升。其平均覆蓋范圍為300米，如圖47所示，中繼設(shè)備部署在體育場與宿舍和實驗樓中間，宿舍和教學(xué)樓之間，教學(xué)樓和實驗樓之間，達到了全網(wǎng)中繼效果，避免了無線MESH網(wǎng)絡(luò)信號的衰減，保證了數(shù)據(jù)的可靠傳輸。一般情況下可以選擇支持更高帶寬的端口來實現(xiàn)，比如10Gbit端口，但是無疑增加了建設(shè)成本。該協(xié)議有收斂快、觸發(fā)更新、拓撲固定、在帶寬相等情況下選擇最短路徑以及支持不同廠商設(shè)備等特點，并且能支持大量主機。表42無線MESH網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)設(shè)備及特點簡介設(shè)備名稱設(shè)備特點及性能簡介NMS1000一款專門為無線網(wǎng)狀網(wǎng)產(chǎn)品所設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)管理產(chǎn)品，提供對網(wǎng)狀網(wǎng)產(chǎn)品集中式，實時的管理和監(jiān)控，使用戶可以方便、直觀地查看網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。 校園無線MESH網(wǎng)絡(luò)設(shè)備管理校園無線MESH網(wǎng)絡(luò)管理需要結(jié)合Person，Process，Technology（PPT）。西南科技大學(xué)所面對的無線用戶主要是學(xué)生和教職工，學(xué)校無線網(wǎng)的目標(biāo)是建設(shè)一個收費的、可運營網(wǎng)絡(luò)，這樣的定位對可靠性、安全、加密和非授權(quán)用戶的控制提出了更明確的要求，再者學(xué)生和老師有較高的計算機操作應(yīng)用能力，因此無線網(wǎng)絡(luò)安全管理尤為重要。軟件更提供無線客戶機的網(wǎng)段隔離和即插即用，兩大高增值技術(shù)，可以大幅度提高運營商的服務(wù)質(zhì)量?？煽刂泼颗_無線客戶機的上網(wǎng)范圍，可控制每臺無線客戶機的上網(wǎng)帶寬。圖54 VLAN劃分結(jié)果4）在SW1和SW2上配置PVST，達到負載均衡的效果配置如下SW1(config)spanningtree vlan 2 priority 0SW1(config)spanningtree vlan 3 priority 4096SW2(config)spanningtree vlan 2 priority 4096SW2(config)spanningtree vlan 3 pri ority 0 使用SH spanningtree vlan 2 和 sh spanningtree vlan 3 查看跟橋選舉，結(jié)果如圖55所示。圖59 測試成功！7） 將SWSWRR2加入OSPF區(qū)域1首先在SW1和SW2上創(chuàng)建VLAN10并為它們分配IP配置命令如下SW1vlan database SW1(vlan)vlan 10SW1conf tSW1(config)in vlan 10SW1(configif)ip add SW1(config)int f1/10SW1(configif)switchport mode access SW1(configif)switchport access vlan 10SW1 VLAN10 IP地址為 SW2 VLAN10 IP 在RR2與SW1和SW2連接的端口上分別配置IP地址第三步，配置OSPF配置如下R1(config)router ospf 1R1(configrouter)net areR1(configrouter)net area 1R1(configrouter)routerid 通過Show ip route命令，如圖510所示，可以觀察到，它們建立起了另據(jù)關(guān)系且負載均衡。圖518 AP與PC無法連接 實驗總結(jié) 本章通過有限的實驗環(huán)境以及接近真實設(shè)備IOS的工具和模擬器，組建了一個簡易的校園網(wǎng)絡(luò)平臺，模擬了整體網(wǎng)絡(luò)中的主要元素，包括了VLAN的劃分，路徑的負載均衡，網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)外的連通性以及無線網(wǎng)絡(luò)的認證。在全球無線城市的建設(shè)大潮中，無線MESH網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為建設(shè)無線城市的項目的主流技術(shù)力量。參考文獻[1] IEEE Standard Group WebSite[EB/OL]. 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