北京大學無線局域網的設計和實現
在北京大學主校區任何角落，只要有一臺筆記本電腦或PDA，便可以隨意無線上網。北大計算中心主任黃達武認為:“北京大學正利用計算機技術、網絡技術、通訊技術對學校與教學、科研等所有信息資源進行全面的數字化，并把學校建設成一個超越時間、超越空間的虛擬大學。”
突破傳統局域網的呼聲
北京大學無線局域網于2002年5月開始建設，同年6月底，主體工程基本完成。學校師生以及來訪人員可以隨時隨地借助筆記本電腦、PDA等無線終端方便高效地使用網絡，從而促進了北京大學教學、科研和管理水平的進一步提高，為創建世界***大學的宏偉目標提供了更好的基礎設施。
北京大學無線局域網的建設有其背景原因。當時，北京大學的校園網建設已經具備相當規模，但隨著211工程和985創建世界***大學項目的實施與深入，教學科研水平不斷提高，學術交流日趨頻繁，在會議中心、階梯教室、圖書館閱覽室、自習區等空曠場所提供網絡服務的呼聲越來越高。這些需求對現有的校園網提出了技術挑戰。
傳統的局域網存在鋪設費用高、施工周期長、移動困難、維護成本高、覆蓋面積小等問題，嚴重地限制了網絡部署和擴展的靈活性。在一些公共場所，很多時候幾乎無法或者很難提供足夠的網絡設施滿足移動用戶的使用要求。這種困惑在多空曠場所的校園里顯得尤為突出。
分步建設的無線網絡思路
無線局域網技術(Wireless Local Area Network, WLAN)的出現和發展，幫助我們擺脫了有線傳輸介質的束縛。WLAN是計算機網絡與無線通信技術結合的產物。它不受電纜限制，可移動，滿足各類便攜設備入網要求，能實現計算機局域聯網、遠端接入、圖文傳真、電子郵件等多種功能。WLAN安裝簡單，具備可貴的靈活性和高度的彈性。網絡上的各個節點可以根據需求而輕易地進入或脫離網絡，使得網絡各節點的變動不會受線纜的制約，滿足了我們在一定區域內實現不間斷移動辦公的需求。
這一技術尤其適用于會議中心、圖書館、閱覽室、階梯教室、教學區周邊等空間大、移動用戶多、不宜鋪設有線介質的場所，不僅經濟有效，便于安裝，而且要求的配置和維護最少。隨著需求不斷增加，學校可以迅速、方便地部署更多的節點，并且在需要的時間和地點經濟有效地拓展連接能力，彌補了傳統有線局域網在提供完善數據服務方面的不足，為校園網的建設，特別是解決校園內公共區域的局域網建設，提供了新的思路和解決方案。
北京大學無線網絡拓撲圖
北京大學無線局域網絡定位為校園網基礎設施的一個組成部分，其***任務是對現存校園網作重要補充。鑒于無線網絡技術處于快速發展的階段，本著采用先進成熟技術、滿足基本應用需求、追求高品質的性能和價格、觀望***技術發展的原則，我們采用了先解決有無，后解決溫飽，逐步向小康過渡的分期建設思路。我們首先在急需使用的場所優先按空間覆蓋完整的方式配置設備，這樣較好地控制了經費的預算。由于無線網絡有良好的可擴充性，當網絡帶寬無法滿足實際需求時，可隨時根據使用情況增加無線接入設備的配置。
250個AP覆蓋每個角落
北京大學無線局域網絡(Wireless PKU)是依靠在原有的有線局域網絡(PUnet)基礎上設計的，設計目標是作為有線局域網絡的重要補充，和有線局域網絡共同為北京大學的廣大師生提供更完善和方便的網絡接入服務。總體建設目標是以現有校園內有線局域網絡為依托，利用無線網絡技術，將校園網延伸到校內移動用戶較多的主要公共教學科研辦公區域之中，實現這些區域與校園網及Internet的高速聯網。通過項目的建設，改善學校信息網絡建設基礎設施的環境，解決公共區域鋪設網絡電纜難的問題，進一步擴大校園網的使用范圍，使全校師生在任何時間、任何地點都能方便高效地使用信息網絡，促進北京大學的教學、科研和管理水平的提高。
無線網絡通過接入點AP (Access Point) 和有線網絡無縫連接，使有線網絡得到延伸擴展。北京大學無線局域網絡***期工程一共使用了250個AP，靈活運用多種覆蓋方式，基本上全面覆蓋了北京大學的校園。從理科樓群、公共教室、會議中心，到校園內部的學生和教工宿舍，甚至是未名湖畔，幾乎在北京大學的任何一個角落里，只要擁有一塊無線網卡，任何計算機都可以通過無線網絡接入到校園網，進而連接到CERNET和Internet。
北京大學無線局域網絡初期主要采用IEEE 802.11b協議，***連接速率可以達到11 Mbps，部分地區的AP具有升級為IEEE 802.11a的能力。這是因為當時多數廠家的AP還僅支持IEEE 802.11b及IEEE 802.11a協議，而802.11b是當時應用最廣泛的無線局域網協議。同時，考慮到在未來的無線網絡的發展中，IEEE 802.11g因為采用了與IEEE 802.11b相同的2.4G頻段，同時***速率可以達到54Mbps，向下兼容IEEE 802.11b，所以是IEEE 802.11b的理想升級換代技術。
為了方便學校師生和來訪人員使用網絡，北京大學無線網絡中大部分的AP采用不加密方式，在一些重點部門根據實際需要，采用64 bit或者128 bit數據加密。IP地址分配使用DHCP動態地址分配，目前已經開放了4個C的國內地址空間，能夠提供近1000臺計算機同時上網的要求。 #p#
樹蔭和爬山虎成無線殺手
無線局域網絡的實現與所處的環境緊密聯系。在很多情況下，由于無線局域網絡采用微波頻段，信號傳輸的繞射和穿透能力比較弱，因此必須實地測量之后才能夠真正定下具體實施的方案。比如在學校行政辦公樓群(未名湖畔，紅一樓到紅四樓)，原計劃是采用室外天線覆蓋室內空間的設計，但是由于這一樓群是一個具有悠久歷史的建筑組合，大部分建筑物的外墻一般厚0.5米左右，最厚可達1米，加上外側鐵質和銅質紗窗的屏蔽效應，所以無線微波信號幾乎無法穿透，因此只能修改計劃，全部采用室內覆蓋方式實現。
北京大學校園是一個園林式風格的校園，學校在綠化建設上很有特色，但是因為水分子對無線微波信號的吸收效應，因此大量的樹木也成為設計和實施工程中最需要考慮的因素。很多在地圖上看似很普通的結構，在設計階段的考察過程中就發現有大量樹木存在，導致設計因此而發生變化。另外在夏天的實施階段也發現，雖然已經考慮到了樹木的影響程度，但是由于夏天樹木的實際生長情況，又會影響到原先的設計效果，曾經被我們引以為自豪的樹蔭和可愛的爬山虎又一次成為我們施工中最棘手的問題。
北大校園網通過多年的努力，已經初見規模，已經擁有超過24000個有線網絡端口。但是在實際施工過程中，在選擇好無線網絡的AP和天線位置后仍然發現很多地方還是需要有線網絡的布線配合，另外如何解決AP的供電問題又是一個很大的難題。有時候不得不因為無法供電而改變原先的設計，在一些必要的地點只能對設備采用網絡供電方式。在無線網絡的施工中，我們深切體會到，無線局域網絡的實施其實很大程度上依賴于有線局域網絡的規模和布局。在一些新建的樓群中，布線系統遍及所有角落，這個時候實現無線局域網絡和有線局域網絡的連接就很簡單。相反，在一些尚未進行布線系統改造的樓群，這樣的布線工作占據了大部分的施工時間。
無線局域網絡是有線局域網絡的必要補充，在現在新樓的布線系統設計和老樓布線系統的改造中，我們已經適當修改了原先的方案，在設計中添加了對未來無線局域網絡的布局和實施的考慮，這樣，無線網絡的實施實際上也對我們的有線局域網絡的設計有了更深層和更廣泛的思考。
不斷增加的應用
根據北京大學校園網建設的總體規劃，我們于2005年9月對無線網絡進行了較大規模的升級，包括增加AP的布署密度，部分區域采用IEEE 802.11g協議，使接入速率達到54Mb/s。同時，在校園內安裝了多個無線室外單元，進一步擴展了室外區域的覆蓋范圍，提高了校園內室外區域的信號強度和質量。
北京大學校園無線網絡自建成以來，基于無線網絡的應用日益豐富。在北京大學主校區的教室、辦公室、運動場，甚至是校園草坪上，教師和學生都可以使用筆記本電腦和PDA，或查閱資料，或在電腦上完成論文并遞交到導師信箱，或上網訪問。據介紹，利用這一無線網將能夠達到2～10兆的傳輸速度。
從2003年開始連續3年，學校的迎新工作都在無線網絡環境下進行，學校各部門和院系集中在校園內，利用無線網絡完成新生的報到、交費、宿舍安排等工作，為新生提供了很大的方便，也得到了學校各部門和院系的肯定。2005年9月開始，北京大學計算中心與網通寬帶合作，以北京大學校園無線網絡為依托，開展了基于無線網絡的VoIP業務實驗，學校的師生可以使用Wi-Fi手機在校園無線網的覆蓋范圍內撥打全國各地的市話和移動電話，實驗進展順利。
北大網絡中心主任黃達武說:“北京大學在移動教育方面，正在研制開發基于有線網(互聯網、電話網、光纖等)和無線網(衛星網絡、移動通信網、 無線局域網、藍牙等)的移動虛擬校園系統(MVC)。該系統為校園內的用戶和校園外的用戶提供了大規模的移動計算環境，可在任何時間、任何地點不間斷訪問LDPM的信息。已開發完成的系統有移動辦公系統、移動BBS討論系統、移動答疑系統、移動新聞系統、移動教室管理系統，其中移動教室管理系統正在試用。”
我們相信，隨著技術的不斷發展及接入設備成本的不斷降低，基于無線網絡的應用會越來越多，人們對無線網絡的信賴程度也會越來越強，這同樣會促進無線網絡的進一步發展。
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