1. 研究目的与意义
高校网络教学、网络会议、数字化图书馆、网络存储技术和网络实验室等应用不断推广[1],便携式计算机等可移动设备的广泛应用,人员流动性增大,有些区域不适合大规模布线,使得有线局域网无法满足在校师生无线、移动接入校园网,随时随地接入Internet 的要求。 无线局域网技术(Wireless Local Area Network)可以有效的弥补这些不足。作为传统局域网的补充,能覆盖有线网络难以涉及的范围,满足不确定环境中网络资源的使用和共享需求,在校园网中有很广阔的应用前景。目前,拥有无线校园网已经成为高校信息化网络化发展的标志。
2. 国内外研究现状分析
1.1 无线网络和无线局域网无线网络通过将数据信号加载到在空气中传播的无线电波上实现数据传输。
从无线网络的覆盖面积范围可以分为无线个人区域网(wireless personal area network ,wpan),无线局域网,蜂窝式移动电话网络。
无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物,它以无线多址信道作为传输媒介,利用电磁波完成数据交互,实现传统有线局域网的功能。
3. 研究的基本内容与计划
主要应用数据、图像 数据、图像、语音数据、语音1.3 无线局域网的组网设备组建无线网络应用的主要设备有无线网卡、无线AP、无线路由器、无线天线[3]。 ⑴ 无线网卡(Network Interface Card ,NIC)无线网卡的功能类似有线网卡,无线终端用无线网卡经由无线AP再进入以太网或者无线路由器,从而实现文件或信息数据的传递。 无线网卡种类主要分为笔记本电脑内置的PCMCIA 无线网卡,用于台式机的PCI 无线网卡,和两者均适用的USB 网卡。 ⑵ 无线 AP(AccessPoint,又称无线接入点)无线接入点完成无线局域网和有线局域网之间的桥接,在两者之间接收数据、缓冲存储和传输数据,协调无线与有线网络之间的关键部件。接入点通常通过标准以太网线连接到有线网络上,并通过天线和无线设备进行通信,在有多个接入点时,用户可以在接入点之间漫游切换。接入点的有效范围是20~500m,根据技术配置和使用情况,一般接入点可以支持15~250 个用户,考虑到带宽一般25~30 个用户为宜。 ⑶ 无线路由器:路由器工作在OSI 协议的第三层网络层,用于网络之间的互联。完成网络层的中级任务,为收到的报文寻找正确的路径和把报文转发出去。无线路由器提供连接网际或网路内的ISDN(综合业务数字网)、专用电话线及帧中继。可以由单一中心支持数百个远端无线网络接入。 ⑷ 无线天线:无线局域网中的无线天线根据安装的位置可以分为内置天线和外置天线。 内置天线的体积小一般用于无线终端设备的无线网卡上,内置于设备中,天线增益很低,作用范围较小,从几米到上百米。外置天线的体积较大,一般用于无线AP 或无线路由器上,天线增益较大,作用范围较大,从几百米到几十千米。无线局域网中的天线根据其覆盖功率范围功能分为全向天线和定向天线。全向天线是以天线为中心点实现一定覆盖范围为半径的一个球形覆盖区域。定向天线是为了某种目的要求实现在某一个方向一定距离范围内的覆盖。
无线局域网的主要标准 常用的计算机无线通信技术有光波和无线电波。光波包括红外线和激光,但由于光波易受天气影响,不具备穿透能力,难以实际应用。无线电波包括短波、超短波和微波等。 扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)简称扩频通信。其基本特征是使用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码把载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展,形成宽带的低功率频谱密度的信号来发射。 扩频通信的基本工作方式有4种:直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum)工作方式(简称DSSS方式);跳变频率(Frequency Hopping)工作方式(简称FH方式);跳变时间(Time Hopping)工作方式(简称TH方式);线性调频(Chirp Modulation)工作方式(简称Chirp方式)。目前使用最多、最典型的扩频工作方式是直扩式(DSSS方式),在无线网络的通信中,就是采用这种工作方式。 WLAN的主要技术标准 由于实现无线通信的手段不一,以无线局域网技术和以GPRS/3G为代表的无线上网技术,制定了包括IEEE802.11、蓝牙技术和HomeRF等多项标准和规范,而以IEEE(电气和电子工程师协会)为代表的多个研究机构针对不同的应用场合,制定了一系列协议标准,推动了无线局域网的规范和实用化,并在众多厂商的支持下成为目前主流协议标准。 1997年,IEEE发布了802.11协议,1999年IEEE小组相继推出了,802.11b和802.11a协议,802.11b在802.11的1Mbps和2Mbps速率下又增加了5.5Mbps和11Mbps两个新的网络吞吐速率。802.11a的网络吞吐速率达到了54Mb/s和25Mb/s,但成本过高,使用频段5.2GHz是卫星通信频段,很难大面积投入商用,目前最普及、应用最广泛的是802.11b无线标准,2001年,IEEE通过了802.11g标准,它向下兼容802.11a、802.11b的同时,网络吞吐速率54Mbps, 而802.11n标准是IEEE推出的最新标准,它通过采用智能天线技术,可以将WLAN的传输速率由目前802.11a及802.11g提供的54Mbps、108Mbps,提供到300Mbps甚至是600Mbps,引起了市场很大反响。 无线接入在校园网中的优势 无线校园网与有线校园网相比,无线局域网具有巨大的灵活性,有线网络在很多多场合受到布线的制约;布线、改线工程量大;线路易于损坏;固定的网络各节点无法移动。遇到网络盲点时,须铺设专用通信线路,成本高,难度大、耗时长,线路一旦出现故障排查、维修不便,无线校园网较之有线校园网,具有以下几点优势: 网络综合成本低,随着近几年无线网络设备不断普及,无线网络成本已经接近甚至低于传统有线网络成本,而在网络施工上,无线网络最大的优势就是免去或减少了网络布线的工作量,铺设无须掘沟埋管,省去了大量线路铺设的费用和时间。它的安装周期短,维护方便,同时具有传统有线网无可比拟的可扩容性。 网络覆盖面广, 只要安装了一个或多个无线接入点AP设备,就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络,它不受环境条件制约,网络的传输范围得到了拓宽,借助于外接天线(做链接),传输距离则可以达到30~50公里甚至更远,这要视天线本身的增益而定。 组网灵活方便,无线局域网可以按当时的需要容量来安装设备,甚至可以现用现装而传统有线网络,网络设备的安放位置受到网络信息点位置的限制,一旦无线局域网建成后,在无线网的信号覆盖区域内任何一个位置都可以接入网络,进行通讯。 强大的移动性,无线局域网的一个重大特性就是可以随时、随地地实现无线通信, VoIP、资源共享、网络教学、视频会议等许许多多基于无线通信的技术将大大方便了师生们工作、学习。
4. 研究创新点
1)摄像部分
摄像部分是电视监控系统的前沿部分,是整个系统的眼睛,摄像机把监视到的内容变为图像信号,通过视频服务器将数字音视频信号传送到控制中心的监视和存储设备。摄像部分是系统的原始信号源,摄像部分的好坏以及产生图像的质量影响着整个监控系统的质量。因此,电视监控系统采用具有清晰度高﹑灵敏度好的彩色摄像一体机;采用光圈﹑聚焦﹑变焦三可变的镜头;采用在水平方向旋转350,在垂直方向可旋转45的电动室内用云台;采用具有防盗、防破坏、防尘性能强的防尘罩,等等。
(2)传输部分
