无线网桥在校园网络中的应用

无线网桥在校园网络中的应用蓝箭王永利(上海大学自动化系，上海延长路149号200072)摘要：本文概述了用无线网桥设计组建局域网的具体方法，讨论了无线桥接的三种模式，研究了无线网络协议的兼容性对速率的影响，以及环境与天线设备对无线网络信号的影响，对无线网络安全的设置等方面进行探讨，阐述了无线网桥在校园网中的应用。关键词：无线网桥，802.11，网络安全TheApplicationofWirelessBridgeinCampusLanJianWangYongli(DepartmentofAutomationEngineering,ShanghaiShanghai200072,China)Abstract:Thepaperdescribestheparticularmethodtoorganizeanddesignwirelessbridgelan,anddiscussesthethreelinkmodesofwirelessbridge，andstudiesthespeedinfluence,causedbywirelesslanstandardprotocolcompatibility,andthewirelesssignalinfluence,causedbysettingentironmentandantennaequipment.Itisalsodiscussedthesettingofwirelesslansecurityandexpoundedtheapplicationofwirelessbridgeincampusnetwork.KeyWords:WirelessBridge，802.11，LanSecurity一．引言在当今科学技术高速发展的时代，无线网络在人们实际工作和生活中的应用越来越广泛，尤其是在校园网络中的应用。在一个大型校园中，一些老式的建筑由于没有考虑网络的规划，如果再采用有线网络，不但影响建筑的美观，还需要投入大量成本，因此无线网络被大量采用。同时无线网络信号在校园中进行大面积覆盖，可以满足很多笔记本、PDA等无线上网用户的需要，加快现代化校园网络建设，丰富同学们的课余生活。本文逐步探讨利用无线网桥设计组建无线局域网的问题，阐述了无线网桥在校园网中的具体应用。二．无线网桥概述无线网桥是与传统网桥相对而言的，两者之间信息传输的媒介不同。传统网桥以双绞线、同轴电缆等线缆传输信息，而无线网桥以空气作为传输介质，以微波的形式传输信息。与传统的网桥相比，其内部数据交换技术并没有本质的区别。无线网桥与传统网桥相比有移动性好、灵活性高、成本低廉、安装简便等优势。由于其传输方式的特殊性，不需要布线，容易维护。网桥是一种工作在OSI参考模型的第二层数据链路层的存储转发设备，它根据MAC地址来转发数据帧，从一个局域网接收MAC帧，拆封、校对、校验后按照另一个局域网的格式重新组装，发往它的物理层。在网络互联中它起到数据接收、地址过滤与数据转发的作用。按照设计方案来分，网桥分为两种：透明网桥和源路由网桥。透明网桥对用户来说是完全透明的，不需要人工参与，它采用扩散算法转发数据，采用逆向学习算法收集MAC地址与端口的对应关系，主要用在CSMA/CD和令牌总线网络。源路由网桥需要人工参与，其发送的数据中包含路由信息，网络中的网桥根据路由信息来进行数据收发，主要用在令牌环网络。三．无线网桥组网设计利用无线网桥组网总体设计要从无线桥接方式、无线标准协议的兼容性、环境与天线设备对无线信号的影响以及网络安全设置等四个方面进行考虑。1.无线桥接的方式利用无线网桥设计网络首先要根据现场实际情况，决定采用什么样的桥接方式。采用合理的桥接方式是设计高性能无线桥接网络的基础，既达到高速稳定的连接要求，又可实现节约成本的目的。无线网桥的连接方式有三种：点对点方式(PTP)、点对多点方式(PTMP)、中继方式。1.1点对点方式（PTP）点对点方式适用于两点之间可视，视野开阔，物理设备之间没有障碍物阻挡，没有电磁干扰或者干扰比较小，且距离不是太远，符合网桥设备通讯距离的要求。一般由一对无线网桥、一对无线网卡和一对天线组成。天线可以是定向天线，也可以是全向天线。天线与网桥之间用馈线相连，网桥通过双绞线或同轴电缆等与局域网的交换机或HUB相连。如图1所示：图1无线桥接点对点方式1.2点对多点方式（PTMP）点对多点方式适用于多个局域网之间相连，结构较为复杂，设备比较多。如果有n个局域网相连，则需要n个网桥、网卡、和天线，可以使用全向天线或者定向天线。图2所示为4个局域网之间相连，局域网1、2、4均直接连接至局域网3。图2无线桥接点对多点方式1.3中继方式中继方式适用于两个局域网之间相距太远或者两局域网物理设备之间有障碍物且影响到局域网之间的连接，而第三点与这两个局域网之间均可通过无线网桥正常连接，这时候就需要在第三点接入一个无线网桥，起到信号中继的作用。利用无线网桥中继方式可以加强无无线桥接在室内的传输距离50米时的折合损耗为：………………………（1）由无线微波在自由空间中的损耗公式…………（2）其中Ls为损耗，f为频率，d为距离得出当距离增加一倍时，信号损耗3dB。例如初始距离为，当距离增加一倍即=2时，而此时传输速率约降为原来的1/2。由于折合损耗为9dB，为3个3dB，传输速率将为原来的1/6。如果无线网桥最高速率为54Mbps，则在50米远的距离时速率为：54Mbps/6=9Mbps，此时折算到室外的传输速率为：9Mbps*3=27Mbps。表2给出了不同距离时的桥接速率理论计算值。表2不同距离时的桥接速率理论值距离40米50米60米70米总衰减113dB117dB121dB124dB折合损耗5dB9dB13dB16dB理论速率48.6Mbps27Mbps18.7Mbps15.2Mbps采用无线桥接模式实现两楼之间的网络连接，与楼内有线局域网相结合的连接方式是经济实惠、灵活方便的方案选择，且网桥间理论值为27Mbps的连接速度，实验楼内部局域网速率为100Mbps，完全满足要求。实际速率测试测试方案：两台计算机分别与两无线网桥用双绞线连接，用软件SiSoftwareSandra测试两计算机之间的连接速度。共测5次，求其平均值。如图5所示：图5速率实测系统图测试结果为次数12345速率（KBps）31343136313631423088平均速率为：因为，所以，，比理论计算结果27Mbps少2Mbps，属于正常误差范围。五．总结与展望利用无线网桥实现在校园网的组建中实现无线网络与有线网络的无缝结合，组建一个安全、稳定、快速、可靠的网络。无线网桥除了用在学校、广场等大面积空旷区域对用户提供灵活的上网接口外，还可以用在酒店、机场等人员流动比较大的场合，同时在临时会场、体育场馆、展会等现场布置经常变动的工作场所也可以发挥无线网络的灵活性。随着无线技术的不断发展，MIMO（多入多出）与OFDM技术相结合，新的无线传输技术标准802.11n将会带来更高带宽、更高质量的WLAN服务，并可在语音和视频方面获得广泛的应用。参考文献：1.GILHELD构建无线局域网沈金龙译人民邮电出版社20022.刘乃安无线局域网(WLAN)--原理技术与应用西安电子科技大学出版社20043.曹秀英等无线局域网安全系统电子工业出版社2004作者简介：蓝箭，1963年7月出生，男，籍贯福建，副教授研究方向：计算机网络设计与应用单位：上海大学机自学院地址：上海市延长路149