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關(guān)鍵詞:無線網(wǎng)絡(luò)IEEE802.11無線接入
一、什么是無線局域網(wǎng)
1.1無線局域網(wǎng)的概念無線局域網(wǎng)(WirelessLocalAreaNetworks,簡稱WLAN)是相當(dāng)便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),它利用射頻(RadioFrequency;RF)的技術(shù),取代傳統(tǒng)雙絞銅線(Coaxial)所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò),它作為有線局域網(wǎng)的補充和延伸,使得通信的移動化和個性化成為了可能。
1.2無線局域網(wǎng)的主要標(biāo)準(zhǔn)常用的計算機無線通信技術(shù)有光波和無線電波。光波包括紅外線和激光,但由于光波易受天氣影響,不具備穿透能力,難以實際應(yīng)用。無線電波包括短波、超短波和微波等。
擴展頻譜通信(SpreadSpectrumCommunication)簡稱擴頻通信。其基本特征是使用比發(fā)送的信息數(shù)據(jù)速率高許多倍的偽隨機碼把載有信息數(shù)據(jù)的基帶信號的頻譜進行擴展,形成寬帶的低功率頻譜密度的信號來發(fā)射。
擴頻通信的基本工作方式有4種:直接序列擴頻(DirectSequenceSpreadSpectrum)工作方式(簡稱DSSS方式);跳變頻率(FrequencyHopping)工作方式(簡稱FH方式);跳變時間(TimeHopping)工作方式(簡稱TH方式);線性調(diào)頻(ChirpModulation)工作方式(簡稱Chirp方式)。目前使用最多、最典型的擴頻工作方式是直擴式(DSSS方式),在無線網(wǎng)絡(luò)的通信中,就是采用這種工作方式。
1.3WLAN的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)由于實現(xiàn)無線通信的手段不一,以無線局域網(wǎng)技術(shù)和以GPRS/3G為代表的無線上網(wǎng)技術(shù),制定了包括IEEE802.11、藍牙技術(shù)和HomeRF等多項標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,而以IEEE(電氣和電子工程師協(xié)會)為代表的多個研究機構(gòu)針對不同的應(yīng)用場合,制定了一系列協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),推動了無線局域網(wǎng)的規(guī)范和實用化,并在眾多廠商的支持下成為目前主流協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。
1997年,IEEE了802.11協(xié)議,1999年IEEE小組相繼推出了,802.11b和802.11a協(xié)議,802.11b在802.11的1Mbps和2Mbps速率下又增加了5.5Mbps和11Mbps兩個新的網(wǎng)絡(luò)吞吐速率。802.11a的網(wǎng)絡(luò)吞吐速率達到了54Mb/s和25Mb/s,但成本過高,使用頻段5.2GHz是衛(wèi)星通信頻段,很難大面積投入商用,目前最普及、應(yīng)用最廣泛的是802.11b無線標(biāo)準(zhǔn),2001年,IEEE通過了802.11g標(biāo)準(zhǔn),它向下兼容802.11a、802.11b的同時,網(wǎng)絡(luò)吞吐速率54Mbps,而802.11n標(biāo)準(zhǔn)是IEEE推出的最新標(biāo)準(zhǔn),它通過采用智能天線技術(shù),可以將WLAN的傳輸速率由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps、108Mbps,提供到300Mbps甚至是600Mbps,引起了市場很大反響。
二、為什么要構(gòu)建無線校園網(wǎng)
無線接入在校園網(wǎng)中的優(yōu)勢無線校園網(wǎng)與有線校園網(wǎng)相比,無線局域網(wǎng)具有巨大的靈活性,有線網(wǎng)絡(luò)在很多多場合受到布線的制約;布線、改線工程量大;線路易于損壞;固定的網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點無法移動。
遇到網(wǎng)絡(luò)盲點時,須鋪設(shè)專用通信線路,成本高,難度大、耗時長,線路一旦出現(xiàn)故障排查、維修不便,無線校園網(wǎng)較之有線校園網(wǎng),具有以下幾點優(yōu)勢:
2.1網(wǎng)絡(luò)綜合成本低,隨著近幾年無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不斷普及,無線網(wǎng)絡(luò)成本已經(jīng)接近甚至低于傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)成本,而在網(wǎng)絡(luò)施工上,無線網(wǎng)絡(luò)最大的優(yōu)勢就是免去或減少了網(wǎng)絡(luò)布線的工作量,鋪設(shè)無須掘溝埋管,省去了大量線路鋪設(shè)的費用和時間。它的安裝周期短,維護方便,同時具有傳統(tǒng)有線網(wǎng)無可比擬的可擴容性。
2.2網(wǎng)絡(luò)覆蓋面廣,只要安裝了一個或多個無線接入點AP設(shè)備,就可建立覆蓋整個建筑或地區(qū)的局域網(wǎng)絡(luò),它不受環(huán)境條件制約,網(wǎng)絡(luò)的傳輸范圍得到了拓寬,借助于外接天線(做鏈接),傳輸距離則可以達到30~50公里甚至更遠,這要視天線本身的增益而定。
2.3組網(wǎng)靈活方便,無線局域網(wǎng)可以按當(dāng)時的需要容量來安裝設(shè)備,甚至可以“現(xiàn)用現(xiàn)裝”而傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安放位置受到網(wǎng)絡(luò)信息點位置的限制,一旦無線局域網(wǎng)建成后,在無線網(wǎng)的信號覆蓋區(qū)域內(nèi)任何一個位置都可以接入網(wǎng)絡(luò),進行通訊。
2.4強大的移動性,無線局域網(wǎng)的一個重大特性就是可以“隨時、隨地”地實現(xiàn)無線通信,VoIP、資源共享、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、視頻會議等許許多多基于無線通信的技術(shù)將大大方便了師生們工作、學(xué)習(xí)。
三、無線校園的應(yīng)用范圍
基礎(chǔ)無線應(yīng)用。目前,多數(shù)高校建設(shè)無線網(wǎng)的目的,更主要的是解決難于進行綜合布線的公共區(qū)域(如會議中心、圖書館等)上網(wǎng)問題,無線校園網(wǎng)建成后,除了能滿足校內(nèi)用戶對網(wǎng)絡(luò)的移動性需求外,在出現(xiàn)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求的場合(如網(wǎng)上考試報名等),提供臨時性的無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù),新生報名、注冊等工作,財務(wù)和學(xué)籍管理部門都需要在報到處集中利用計算機錄入信息,并通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)遞交到服務(wù)器。無線信號覆蓋到校園的任何角落,使整個校園變成一個巨大的信息資源空間。
移動VoIP應(yīng)用。作為最搶眼無線網(wǎng)應(yīng)用,它已經(jīng)出現(xiàn)在如北京大學(xué)等國內(nèi)知名院校內(nèi),移動VoIP將價格低廉的VoIP技術(shù)與靈活的無線技術(shù)相結(jié)合,同時結(jié)合了無線網(wǎng)絡(luò)的可移動性、隱蔽性和高擴展性的特點及VoIP的實時性、綜合性特點,可以根據(jù)所傳輸?shù)膱D像質(zhì)量調(diào)節(jié)占用的帶寬。符合目前的低成本需求以及移動性需求的技術(shù)趨勢。通過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)低成本VoIP業(yè)務(wù),將使多媒體會議、遠程教學(xué)及網(wǎng)絡(luò)電話等應(yīng)用的普及率大幅提高。
鏈路的冗余備份。目前,大學(xué)普遍由多個校區(qū)組成,通常采用租用鏈路的方式將多個校區(qū)互連。我們可以利用無線技術(shù)來解決這個問題,只需在各校的建筑物頂上旋轉(zhuǎn)一個無線網(wǎng)橋,架設(shè)高增益天線和放大器后,在50KM的范圍內(nèi)仍能保證高速數(shù)據(jù)傳輸,實現(xiàn)多校區(qū)間不同網(wǎng)段的鏈路,最大程度地降低在城市路網(wǎng)改造過程中,由于光纖被挖斷而導(dǎo)致的校區(qū)間斷網(wǎng)情況的影響。
無線化教學(xué)。無線校園網(wǎng)可以對教學(xué)資源進行有效地整合和利用,其中包括已經(jīng)存儲在服務(wù)器中的資料(網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺、課件下載中心、綜合教務(wù)系統(tǒng)等),以及正在上的某一節(jié)課,從而改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式,解決了很多學(xué)校學(xué)生多機器少,排課困難的問題。而且可以為學(xué)生復(fù)習(xí)提供第一手資料,可以有更多的交互性,學(xué)校精品課程、優(yōu)秀教師的課堂錄像資料等可以通過VOD視頻點播、AOD音頻點播學(xué)生可以分享優(yōu)秀教學(xué)資源外提高了學(xué)習(xí)的效率和質(zhì)量。
其他應(yīng)用。出于網(wǎng)絡(luò)安全的考慮,各個校園網(wǎng)都建設(shè)了自己的用戶認(rèn)證系統(tǒng)。這雖然保證了校園網(wǎng)的安全,卻形成了新的問題:校園網(wǎng)信息孤島。如何打破校園信息孤島,實現(xiàn)校園無線網(wǎng)之間的互聯(lián)互通?由各個校園無線網(wǎng)組成一個龐大的無線聯(lián)盟的設(shè)想,出現(xiàn)在我們面前,這個設(shè)想一旦實現(xiàn),大大方便了各校園的教學(xué)資源交流和學(xué)術(shù)交流等各方面合作。
四、結(jié)束語
在國際上,擁有無線校園網(wǎng),已經(jīng)成為現(xiàn)代化校園的一個標(biāo)志。無線校園網(wǎng)的蓬勃發(fā)展正是順應(yīng)了教育信息化建設(shè)的前進步伐,無線局域網(wǎng)正以它的高速傳輸和很好的靈活性、擴容性在高校的教學(xué)、管理等各項應(yīng)用中發(fā)揮著日益重要的作用。
摘要:
[1]吳海華,孔為民,徐雪梅.無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實例分析[J].現(xiàn)代情報.2008.(09).
本文以常用的車載物流過程為研究對象,在貨柜中部署傳感器節(jié)點,來實時監(jiān)測貨物運輸過程的相關(guān)環(huán)境參數(shù),WSN中的匯聚節(jié)點通過藍牙傳輸協(xié)議將數(shù)據(jù)傳給作為網(wǎng)關(guān)的智能手機,智能手機通過GPS衛(wèi)星定位將位置信息加入到參數(shù)數(shù)據(jù)中,再通過移動通信網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_系統(tǒng)中。本論文研究主體為車載部分,其架構(gòu)如圖2所示。
1.1傳感器節(jié)點的設(shè)計本系統(tǒng)中,傳感器節(jié)點的主要任務(wù)是實時監(jiān)測相關(guān)環(huán)境參數(shù),并對其他節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)進行存儲和轉(zhuǎn)發(fā),使數(shù)據(jù)通過WSN傳輸?shù)絽R聚節(jié)點處,其處理能力、存儲能力和通信能力要求不高,因此采用簡單節(jié)約的設(shè)計方案。如圖3所示,傳感器節(jié)點由傳感器模塊、處理器模塊、射頻模塊、電源模塊和電路等部分組成。傳感器模塊負(fù)責(zé)對所需參數(shù)進行采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換。處理器模塊負(fù)責(zé)控制整個傳感器節(jié)點的操作,存儲和處理傳感器模塊采集的以及射頻模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。射頻模塊負(fù)責(zé)與其他節(jié)點之間的通信,對數(shù)據(jù)進行發(fā)送或接收。電源模塊負(fù)責(zé)為整個節(jié)點提供運行所需的能量,是決定節(jié)點壽命的關(guān)鍵因素之一。電路則包括聲光電路、復(fù)位電路及接口電路等。(1)處理器模塊。處理器模塊是傳感器節(jié)點的核心部分,本設(shè)計方案中,處理器選用德州儀器(TI)公司的16位超低功耗微控制器MSP430F135,該處理器采用1.8V-3.6V的低電壓供電,可以在低電壓下以超低功耗狀態(tài)工作,非常適合應(yīng)用在對功耗控制要求甚高的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。該處理器同時擁有較強的處理能力和較豐富的片內(nèi)資源,擁有16kB閃存、512BRAM、2個16位的定時器、1個通用同步異步接口(USART)、12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和6個8位并行接口。(2)射頻模塊。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實際應(yīng)用中,傳感器節(jié)點既需要發(fā)射又需要接收數(shù)據(jù),因此本設(shè)計方案中的射頻模塊采用收發(fā)一體的無線收發(fā)機。射頻模塊采用Chipcon公司推出的無線收發(fā)芯片CC2420,它的工作電壓位于2.1~3.6V之間,收發(fā)電流不超過20mA,功耗低;其具有很高的集成度,只需要較少的電路就可工作,天線設(shè)計采用PCB天線,進一步減小模塊體積。CC2420工作在2.4GHz頻段上,支持IEEE802.15.4和Zig-Bee協(xié)議;采用O-QPSK調(diào)制方式,抗鄰道干擾能力強;128B接收和128B發(fā)射用的數(shù)據(jù)緩存空間,數(shù)據(jù)傳輸速率高達250kb-ps。(3)傳感器模塊。傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)采集部分根據(jù)實際需要選擇相應(yīng)的傳感器,如溫度、濕度、振動、光敏、壓力等傳感器。本文的研究重點不在傳感器上,因此僅以溫濕度傳感器作為例子。本方案采用Sensirion公司的SHT15溫濕度傳感器,該傳感器將傳感元件和信號處理電路集成在一起,輸出完全標(biāo)定的數(shù)字信號[3]。其工作溫度范圍在-40℃-123.8℃之間,其在-20℃-70℃范圍內(nèi),溫度測量精度在±1℃以內(nèi);濕度范圍在0%-100%之間,在10%-90%范圍內(nèi),濕度測量精度在±2%以內(nèi)。
1.2匯聚節(jié)點的設(shè)計在本系統(tǒng)中,匯聚節(jié)點的主要任務(wù)是接收傳感器節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù),進行存儲和處理后傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)節(jié)點處,同時,接收來自網(wǎng)關(guān)節(jié)點的信息,向傳感器節(jié)點監(jiān)測任務(wù)。匯聚節(jié)點是連接WSN和外部網(wǎng)絡(luò)的接口,實現(xiàn)兩種協(xié)議間的轉(zhuǎn)換,使用戶能夠訪問、獲取和配置WSN的資源,對其處理能力、存儲能力和通信能力要求較高。而為了與傳感器節(jié)點匹配,匯聚節(jié)點的硬件結(jié)構(gòu)與傳感器節(jié)點基本相似,如圖4所示,匯聚節(jié)點沒有傳感器模塊,增加了存儲器模塊和藍牙通信模塊。(1)處理器模塊。同樣的,處理器模塊也是匯聚節(jié)點的核心部分,主要負(fù)責(zé)控制整個匯聚節(jié)點的操作,存儲和處理來自射頻模塊或者藍牙通信模塊的數(shù)據(jù),再將處理結(jié)果交給射頻模塊或者藍牙通信模塊發(fā)送出去。本設(shè)計方案中,處理器選用TI公司的16位超低功耗微控制器MSP430F1611,該處理器和MSP430F135一樣,可以在1.8V~3.6V的低電壓下以超低功耗狀態(tài)工作,但其擁有更強的處理能力和更豐富的片內(nèi)資源,48kB閃存和10KBRAM、2個16位定時器、1個快速12位ADC、雙12位DAC、2個USART接口和6個8位并行I/O接口。(2)存儲器模塊??紤]到物流運輸過程中環(huán)境多變,容易帶來一些不確定因素,這些不確定因素可能引起處理器自帶的存儲器中的數(shù)據(jù)丟失,因此匯聚節(jié)點需要存儲一些重要的數(shù)據(jù)。本設(shè)計方案中,匯聚節(jié)點的外部存儲器芯片選用由Mi-crochip公司生產(chǎn)的24AA64,工作電壓低至1.8V,它采用低功耗CMOS技術(shù),工作時電流僅為1mA,而且可以在惡劣的環(huán)境下穩(wěn)定工作。由于匯聚節(jié)點對存儲容量要求不高,而且24AA64芯片的存儲容量為64KB,擦寫次數(shù)可達到百萬次,因此一塊芯片即可滿足本系統(tǒng)的存儲要求。(3)藍牙通信模塊。本系統(tǒng)采用智能手機作為后臺系統(tǒng)和WSN之間的網(wǎng)關(guān),來實現(xiàn)遠距離的數(shù)據(jù)傳輸。為了使匯聚節(jié)點與智能手機能夠進行通信,采用藍牙通信協(xié)議。而在匯聚節(jié)點使用藍牙通信方式需要增加一個藍牙通信模塊。本設(shè)計方案中,采用SparkFun公司的BlueSMiRF模塊,其工作電壓為3.3V-6V,工作電流最大為25mA,功耗較低;其最大傳輸距離為100m,通信速率最高可達115200bps;其天線為PCB天線,所需器件很少,故模塊的體積很小,可以通過串行接口直接與處理器模塊相連。
1.3網(wǎng)關(guān)節(jié)點的設(shè)計本系統(tǒng)要求在后臺系統(tǒng)和WSN部署點間進行雙向通信,為了實現(xiàn)遠距離的數(shù)據(jù)傳輸功能,有兩種方案,一是匯聚節(jié)點增加移動通信模塊,如GPRS模塊[4];二是采用智能手機作為后臺系統(tǒng)和匯聚節(jié)點之間的網(wǎng)關(guān)。方案一對匯聚節(jié)點的要求進一步提高,不僅處理過程更加復(fù)雜,其能量消耗也大大提高;另一方面要實現(xiàn)物流過程的跟蹤,還需有定位功能,一般采用GPS模塊[5],這樣成本也將大大提高。相比之下,方案二優(yōu)勢明顯,采用智能手機可以進行各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理,進行大量數(shù)據(jù)的存儲,使用移動通信網(wǎng)絡(luò)與后臺系統(tǒng)進行通信,使用內(nèi)置的GPS定位功能,后臺用戶可以在緊急事件發(fā)生時直接聯(lián)系貨車司機等。因此,本系統(tǒng)采用智能手機作為網(wǎng)關(guān)節(jié)點。本設(shè)計方案中,采用中國移動M811手機作為測試對象,其支持4G/3G/GPRS等移動網(wǎng)絡(luò),可以方便地使用移動網(wǎng)絡(luò)與后臺系統(tǒng)進行通信;其具有GPS定位功能,可以實現(xiàn)貨車定位;具有藍牙通信功能,可與匯聚節(jié)點間采用藍牙通信;使用An-droid4.0操作系統(tǒng),擁有豐富的開源資源,方便軟件的設(shè)計。
2系統(tǒng)軟件部分設(shè)計
本系統(tǒng)使用WSN中的傳感器節(jié)點檢測物流過程中相關(guān)環(huán)境參數(shù)并發(fā)送到匯聚節(jié)點處,由其將數(shù)據(jù)通過藍牙連接傳輸?shù)街悄苁謾C,智能手機通過移動通信網(wǎng)絡(luò)將加入GPS信息的數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器。系統(tǒng)各部分的工作任務(wù)不一,硬件條件也有很大差別,因此系統(tǒng)的軟件設(shè)計也十分關(guān)鍵。
2.1傳感器節(jié)點程序設(shè)計傳感器節(jié)點主要承擔(dān)數(shù)據(jù)采集和發(fā)送的工作,由于其能量及處理資源有限,因此需要采取節(jié)能和減少數(shù)據(jù)處理的設(shè)計方案。本設(shè)計方案中,傳感器節(jié)點采取按需求喚醒的工作方式,檢測等待時間(等待時間可由后臺設(shè)置)未到或者沒有收到匯聚節(jié)點命令時節(jié)點處于休眠狀態(tài);當(dāng)?shù)却龝r間一到或者收到命令時,立刻開始工作,進行采集數(shù)據(jù)并發(fā)送,或者根據(jù)命令完成相應(yīng)操作,完成后又進入休眠狀態(tài),等待下一次激活,其程序流程如圖5所示。
2.2匯聚節(jié)點程序設(shè)計匯聚節(jié)點的主要任務(wù)是接收傳感器節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù),處理后通過藍牙傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)節(jié)點處,同時接收來自網(wǎng)關(guān)的命令,完成相應(yīng)的操作。相比于傳感器節(jié)點,匯聚節(jié)點的工作更加復(fù)雜,而且其能量和處理資源也不多,因此采取與傳感器節(jié)點相似的節(jié)能設(shè)計方案,將復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理工作交予網(wǎng)關(guān)節(jié)點,其程序流程如圖6所示。
2.3智能手機APP設(shè)計智能手機作為本系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點,承擔(dān)協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理等復(fù)雜工作,因此開發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用程序(Applica-tionProgram,簡稱APP)來實現(xiàn)上述功能,其流程圖如圖7所示。該APP實現(xiàn)對智能手機內(nèi)部藍牙模塊的調(diào)用,通過藍牙連接與匯聚節(jié)點通信;利用智能手機的GPS模塊獲取位置信息,加入到接收到的傳感器數(shù)據(jù)中,再通過移動通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)胶笈_系統(tǒng);接收后臺系統(tǒng)的命令,完成相應(yīng)的操作;同時通過智能手機對應(yīng)的界面提供數(shù)據(jù)顯示、告警提醒以及日志功能。
3結(jié)語
1ZigBee技術(shù)簡介和IEEE802.15.4協(xié)議
1.1ZigBee技術(shù)
ZigBee是一種基于IEEE802.15.4無線標(biāo)準(zhǔn)研制開發(fā)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),IEEE只能對低級的物理層和MAC層協(xié)議進行處理,因此,ZigBee聯(lián)盟能標(biāo)準(zhǔn)化相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層和API。完全協(xié)議可以直接連接到一個設(shè)備的基本節(jié)點4k字節(jié)、路由器協(xié)調(diào)器32k字節(jié)、Hub協(xié)調(diào)器的32k字節(jié),由于每個協(xié)調(diào)器可以連接255個字節(jié),幾個協(xié)調(diào)器就能形成一個網(wǎng)絡(luò),因此,不會限制路由傳輸?shù)臄?shù)量。為保證便攜式設(shè)備不會因意外泄漏標(biāo)識,導(dǎo)致利用網(wǎng)絡(luò)在傳輸過程中被其它節(jié)點獲得信息,ZigBee聯(lián)盟還開發(fā)了安全層。完整的ZigBee協(xié)議是由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用匯聚層、高層應(yīng)用規(guī)范等組成的,其中ZigBee聯(lián)盟制定網(wǎng)絡(luò)層以上的協(xié)議,IEEE802.15.4制定物理層和數(shù)據(jù)鏈路層標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)用匯聚層主要負(fù)責(zé)將不同的應(yīng)用映射到ZigBee網(wǎng)絡(luò)中,具有業(yè)務(wù)發(fā)現(xiàn)、設(shè)備發(fā)現(xiàn)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流匯聚、安全鑒權(quán)等功能;MAC層主要沿用WLAN中802.11標(biāo)準(zhǔn)CSMA/CA方式;在網(wǎng)絡(luò)層ZigBee聯(lián)盟可以制定星形、網(wǎng)狀及叢集樹狀等幾種形式。ZigBee協(xié)議套件十分緊湊,并且結(jié)構(gòu)比較簡單,對于硬件的要求比較低,8位微處理器80c51就能符合要求。
1.2IEEE802.15.4協(xié)議
IEEE802.15.4協(xié)議是ZigBee技術(shù)的基礎(chǔ),IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)是為低成本、低能耗的設(shè)備提供有效范圍在10m的低速連接,能用于玩具、庫存跟蹤等領(lǐng)域。IEEE802.15.4定義了單一的MAC層和多樣的物理層,MAC層可以支持多種LLC標(biāo)準(zhǔn),利用SSCS協(xié)議能讓LLC標(biāo)準(zhǔn)直接使用MAC層服務(wù);物理層可以分為869/915MHz物理層和2.4GHz物理層兩個標(biāo)準(zhǔn),這兩種物理層的數(shù)據(jù)包格式是相同的,而工作頻率、擴頻碼片長度、調(diào)制技術(shù)、傳輸速率等方面存在一定的差異。
2ZigBee技術(shù)的特點
ZigBee技術(shù)和其他無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相比較,其最大的特點是:
(1)數(shù)據(jù)傳輸率低。ZigBee技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸率很低,每秒傳輸速率為10k字節(jié)-250k字節(jié),只能用于低傳輸。
(2)功耗少。由于ZigBee技術(shù)的傳輸速率低、傳輸數(shù)據(jù)量比較小,因此,在傳輸過程中信號的收發(fā)時間很短;當(dāng)ZigBee停止工作時,節(jié)點會處于休眠狀態(tài),使得ZigBee節(jié)點的功耗少,十分省電。
(3)安全性高。ZigBee提供有完整的數(shù)據(jù)檢查和鑒權(quán)功能,數(shù)據(jù)在傳輸過程中提供了三級安全性,并且高級加密標(biāo)準(zhǔn)的對稱密碼,確保數(shù)據(jù)能安全的進行傳輸。
(4)有效范圍小。ZigBee技術(shù)的有效范圍比較小,一般情況下,有效范圍在10m-75m,其具體范圍根據(jù)實際應(yīng)用模式和發(fā)射功率的大小確定。
(5)兼容性。ZigBee技術(shù)可以和現(xiàn)有的控制網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)進行無縫集成,利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器自動建立網(wǎng)絡(luò),通過CSMA/CA方式進行信道接入,不僅保證傳遞的可靠性,還提供了全握手協(xié)議。
3ZigBee的應(yīng)用
ZigBee是希望建立一種容易布建、低成本、低耗能的無線網(wǎng)絡(luò),產(chǎn)品研發(fā)初期主要用于工業(yè)、企業(yè)市場的感應(yīng)式網(wǎng)絡(luò),具有燈光、感應(yīng)辨識、安全控制等作用,隨著科技的快速發(fā)展,ZigBee逐漸應(yīng)用在家庭中。采用ZigBee技術(shù)時,需要滿足以下任何一種條件:
(1)設(shè)備的成本低,傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量比較小;
(2)設(shè)備的體積比較小,沒有安裝比較大的電池模塊;
(3)設(shè)備只能使用一次性電池,沒有充足的電力支持;
論文摘要:無線網(wǎng)絡(luò)作為一種新型的便捷性網(wǎng)絡(luò)資源,正在日益普及,尤其是在現(xiàn)代校園中的應(yīng)用更是大勢所需,但是無線網(wǎng)絡(luò)的安全性成為其在普及應(yīng)用中的一大難題。本文經(jīng)過深入分析無線網(wǎng)絡(luò)的安全隱患,提出了相應(yīng)的防范措施,并結(jié)合校園學(xué)習(xí)生活的特點,提出了在校園中的具體應(yīng)用策略,望有助于相關(guān)人士的參考與借鑒。
1、常見的無線網(wǎng)絡(luò)安全措施
無線網(wǎng)絡(luò)受到安全威脅,主要是因為“接入關(guān)”這個環(huán)節(jié)沒有處理好,因此以下從兩方面著手來直接保障企業(yè)網(wǎng)線網(wǎng)絡(luò)的安全性。
1.1 mac地址過濾
mac地址過濾作為一種常見的有線網(wǎng)絡(luò)安全防范措施,憑借其操作手法和有線網(wǎng)絡(luò)操作交換機一致的特性,經(jīng)過無線控制器將指定的無線網(wǎng)卡mac地址下發(fā)至每個ap中,或者在ap交換機端實行設(shè)置,或者直接存儲于無線控制器中。
1.2 隱藏ssid
所謂ssid,即指用來區(qū)分不同網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)識符,其類似于網(wǎng)絡(luò)中的vlan,計算機僅可和一個ssid網(wǎng)絡(luò)連接并通信,因此ssid就被定為區(qū)別不同網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的標(biāo)識。ssid最多由32個字符構(gòu)成,當(dāng)無線終端接入無線網(wǎng)絡(luò)時須要有效的siid,經(jīng)匹配ssid后方可接入。通常無線ap會廣播ssid,從而接入終端通過掃描即可獲知附近存在的無線網(wǎng)絡(luò)資源。比如windows xp系統(tǒng)自帶掃描功能,檢索附近的無線網(wǎng)絡(luò)資源、羅列出ssid信息。然而,為了網(wǎng)絡(luò)安全最好設(shè)置ap不廣播ssid,同時將其名字設(shè)置成難以猜解的長字符串。通過這種手段便于隱藏ssid,避免接入端利用掃描功能獲取到該無線網(wǎng)絡(luò)名稱,即使知道其存在也是難以通過輸入其全稱來接入此網(wǎng)絡(luò)的。
2、無線網(wǎng)絡(luò)安全措施的選擇
網(wǎng)絡(luò)的安全性和便捷性永遠是相互矛盾的關(guān)系,安全性高的網(wǎng)絡(luò)一定在使用前或使用中較為繁瑣,然而,科技的進步就是為了便捷我們的生活,因此,在對無線網(wǎng)絡(luò)進行設(shè)置時,需要兼顧安全性和便捷性這兩個主要方面,使其均衡地發(fā)展使用。
接入無線ap時選取wap加密模式的方法,此外,ssid即使被隱藏,也會被攻擊者利用相關(guān)軟件探測到,所以無需進行隱藏ssid,增強接入便捷性,在接入時實行一次性輸入密碼完成設(shè)置任務(wù)。
與此同時,采用強制portal+802.1x的認(rèn)證方式,兩種方法的融合可以有效確保無線網(wǎng)絡(luò)的安全。來訪用戶更關(guān)注的是使用時的便捷性,對其安全性沒有過高要求。強制portal認(rèn)證方式免除安裝額外的客戶端軟件,用戶通過瀏覽器認(rèn)證后即可獲取網(wǎng)絡(luò)資源。這種便捷的方法,其不足之處就是安全性較低。倘若花費一定資金用來購置無線網(wǎng)絡(luò)入侵檢測設(shè)備展開主動性防御,是可以在一定程度上保障無線網(wǎng)絡(luò)安全性的。
其實,網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)是人類發(fā)明的,并依靠人的使用而發(fā)揮作用,所以網(wǎng)絡(luò)使用者是安全防線的最后一關(guān),加強網(wǎng)絡(luò)使用者的安全意識,是保障無線網(wǎng)絡(luò)安全的根本。
3、校園無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用
(1)在校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中,無線網(wǎng)絡(luò)作為一種流程趨勢正在普及開來,同時其用戶也在日益增多。當(dāng)前在校園網(wǎng)絡(luò)不同環(huán)境下,主要用戶分為以下幾類人群,第一類為固定用戶群,包括機關(guān)辦公、機房電腦、教學(xué)樓、試驗室等眾多使用者;第二類是活動用戶群,主要包括教師的個人電腦和學(xué)生的自用電腦;第三類為臨時用戶群,特指在學(xué)術(shù)交流會時所使用電腦上網(wǎng)的群體。經(jīng)過劃分出三類用戶群,便于無線網(wǎng)絡(luò)在接入internet網(wǎng)絡(luò)時采取相應(yīng)的安全策略,以保障整個校園無線網(wǎng)絡(luò)的安全性。
(2)校園無線網(wǎng)絡(luò)的安全措施除了進行wep數(shù)據(jù)加密協(xié)議外,更要結(jié)合不同用戶群特點,制定相應(yīng)的安全防范措施。對于固定用戶群可以實行綁定mac地址,限制非法用戶的訪問,網(wǎng)絡(luò)信息中心通過統(tǒng)一分配ip地址來配置mac地址,進行這種過濾策略保障無線網(wǎng)絡(luò)的安全運行;針對活動用戶群實行端口訪問控制,即連接工作站sta和訪問點ap,再利用802.1x認(rèn)證ap服務(wù),一旦認(rèn)證許可,ap便為sta開通了邏輯端口,不然接入被禁止執(zhí)行。802.1x需要工作站安裝802.1x的客戶端軟件,并在訪問點內(nèi)置802.1x的認(rèn)證,再作為radius的客戶端把用戶的認(rèn)證信息轉(zhuǎn)發(fā)至radius服務(wù)器。802.1x不僅控制端口的訪問,還為用戶提供了認(rèn)證系統(tǒng)及其計費功能。
ap隔離措施近似于有線網(wǎng)絡(luò)的vlan,對無線客戶端進行全面隔離,僅可訪問ap所連接的固定網(wǎng)絡(luò),進而增強接入internet網(wǎng)絡(luò)的安全性;最后一類臨時用戶群,可以通過設(shè)置密碼限制訪問,無密碼者無法接入無線網(wǎng)絡(luò),利用此手段保障授權(quán)用戶安全穩(wěn)定的使用無線網(wǎng)絡(luò),避免他人肆意進入無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)生干擾,尤其適合于會議等臨時性場所的使用。
4、結(jié)語
建設(shè)校園無線網(wǎng)絡(luò),可以為校園學(xué)習(xí)生活帶來極大的便捷性,但與此同時,其中也潛在著安全隱患,無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)需要不斷研究、完善,方可保證校園無線網(wǎng)絡(luò)的安全性、可靠性,實現(xiàn)校園的現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。
無線網(wǎng)絡(luò)中的威脅無處不在,不法分子利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段可以竊取校園中傳輸?shù)闹匾獢?shù)據(jù),截取或篡改教學(xué)數(shù)據(jù),嚴(yán)重威脅著學(xué)校中重要資料的安全性。只有結(jié)合上述相應(yīng)手段,才能有效控制非法用戶侵入校園無線網(wǎng)絡(luò),維持校園無線網(wǎng)絡(luò)的純凈度,實現(xiàn)健康資源的共享。其實,無線網(wǎng)絡(luò)的安全防范措施還有很多,須要在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進步中,不斷分析,進行完善,以共同打造美好的校園網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)生活為目標(biāo)。
參考文獻
[1]孔雪蓮.淺談無線局域網(wǎng)中的安全及黑客防范[j].電腦知識與技術(shù)(學(xué)術(shù)交流),2007(13).
[2]蘆艷芳,吳娜.淺談威脅無線網(wǎng)絡(luò)安全的途徑與防范措施[j].計算機光盤軟件與應(yīng)用,2010(1).
論文摘要:本文簡要敘述了無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其優(yōu)勢,重點論述了無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在校園圖書館中的應(yīng)用以及在建設(shè)圖書館無線局域網(wǎng)過程中需要注意的問題。
隨著人們生活和工作方式的轉(zhuǎn)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(shè)備大行其道。隨著計算機技術(shù)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)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(shè)線纜環(huán)境(如施工工地、地形比較復(fù)雜的校園環(huán)境)中的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、移動辦公等等。隨著無線局域網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、無線產(chǎn)品的不斷推出,無線局域網(wǎng)的應(yīng)用和普及已發(fā)展到了一個新階段。無線局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展對校園圖書館的建設(shè)有何影響,如何將無線局域網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到校園圖書館中去已經(jīng)成為各個學(xué)校圖書館信息化建設(shè)探索的目標(biāo)。
1什么是無線局域網(wǎng)
無線局域網(wǎng)是在有線局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來,以無線信道作傳輸媒介的局域網(wǎng)絡(luò)(Wireless Local Area Net-work),簡稱WLAN。它是計算機網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)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(wǎng)是不通過傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)提供以太網(wǎng)或者令牌網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的計算機網(wǎng)絡(luò)。無線局域網(wǎng)在發(fā)展過程中還拓廣了局域網(wǎng)技術(shù)概念:聯(lián)接不僅僅是連接;“本地”的距離從米延伸到了公里;基礎(chǔ)設(shè)施不需要再埋在地下或隱藏在墻里;網(wǎng)絡(luò)能夠隨著機構(gòu)的發(fā)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(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)內(nèi)自由移動而保持與網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)結(jié)。將無線局域網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到臺式機系統(tǒng),則具有傳統(tǒng)局域網(wǎng)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(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到臺式計算機,可以提供傳統(tǒng)局域網(wǎng)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(tǒng)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(wǎng)對于那些臨時建立的工作機構(gòu)或者快速發(fā)展的組織而言是最合適不過的選擇。無線局域網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)的管理工作。
2無線局域網(wǎng)圖書館解決方案
按與有線局域網(wǎng)的關(guān)系,無線局域網(wǎng)分為獨立式和非獨立式兩種。獨立式無線局域網(wǎng)指整個網(wǎng)絡(luò)都使用無線通信的無線局域網(wǎng),非獨立式無線局域網(wǎng)指局域網(wǎng)中無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相結(jié)合使用的局域網(wǎng)。目前非獨立式無線局域網(wǎng)居于無線局域網(wǎng)的主流,在有線局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上通過無線訪問節(jié)點、無線網(wǎng)橋、無線網(wǎng)卡等設(shè)備使無線通信得以實現(xiàn),其本身還要依賴于有線局域網(wǎng),是有線局域網(wǎng)的擴展和補充,而不是有線局域網(wǎng)的替代產(chǎn)品。非獨立式無線局域網(wǎng),帶有無線網(wǎng)卡的電腦與接人點(Access Point,簡稱“AP")實現(xiàn)無線通信,訪問點通過線纜與網(wǎng)絡(luò)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(huán)境有無障礙物而定。而本校的圖書館無線局域網(wǎng)接人方案采用的就是非獨立式無線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),現(xiàn)在就結(jié)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(xué)校圖書館主要考慮到以下幾個方面:
2.1接入網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)
通過無線局域網(wǎng)絡(luò),在校的老師或?qū)W生可以用便攜式計算機或移動設(shè)備(如:PDA、智能手機等),通過無線網(wǎng)卡在學(xué)校任何地方連人信息系統(tǒng)查看最新的圖書信息和連人數(shù)字圖書館。
2.2難以布線的環(huán)境
由于本校圖書館大樓時間較長比較陳舊導(dǎo)致有些部門布線困難所以采用無線局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
2.3使用移動設(shè)備進行網(wǎng)絡(luò)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(shè)備的人數(shù)較多,而大多數(shù)移動設(shè)備便攜式計算機都支持無線網(wǎng)卡所以采用無線局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
3無線局域網(wǎng)圖書館應(yīng)注意的問題
無線局域網(wǎng)必須支持高速突發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),在室內(nèi)使用時要解決包括多徑衰落、相鄰子網(wǎng)間串?dāng)_等問題。下面我們列出組建圖書館無線局域網(wǎng)時必須注意和克服的4項技術(shù)難點。
3.1可靠性
有線局域網(wǎng)的信道誤比特率達10-9,這樣保證了通信系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。無線局域網(wǎng)的信道誤比特率應(yīng)盡可能低,否則,當(dāng)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(fā)。這樣大量的重發(fā)分組會使網(wǎng)絡(luò)的實際吞吐性能大打折扣。根據(jù)我們的實驗數(shù)據(jù)表明,如系統(tǒng)分組丟失率,10-5,或信道誤比特率
3.2兼容性
對室內(nèi)應(yīng)用的局域網(wǎng),應(yīng)盡可能與現(xiàn)有有線局域網(wǎng)兼容,現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)軟件應(yīng)能在無線局域網(wǎng)上不加修改地正常運行。
3.3數(shù)據(jù)傳輸數(shù)率
為了滿足局域網(wǎng)的業(yè)務(wù)環(huán)境,無線局域網(wǎng)至少應(yīng)具備1 Mbps以上的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)率。
3.4電磁環(huán)境、無線電頻段的使用范圍
在室內(nèi)使用的無線局域網(wǎng),應(yīng)考慮電磁波對人體健康的損害及其它電磁環(huán)境的影響。無線電管理部門應(yīng)規(guī)定無線局域網(wǎng)能夠使用的頻段,規(guī)定發(fā)射功率及帶外輻射等各項技術(shù)指標(biāo)。