无线网格网在基础教育资源共享建设当中的应用研究.doc

无线网格网在基础教育资源共享建设当中的应用研究 摘要 教育资源的建设是教育现代化的重要组成部分，却被区域性平衡现象严重制约。在没有更多资金投入的广大中小学，如何摆脱教育资源应用环境的传统建设模式？本文从简要介绍无线网格网概念及其优势入手，根据中小学未来教育资源应用的无线网络特征，提出了一种基于无线网格网的应用框架。该框架具有低成本、高速率、低时延和可扩展的优势。 1.引言 胡锦涛同志在2010年7月召开的全国教育工作会议上强调，“切实落实国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020 年)，确保到2020年我国基本实现教育现代化，基本形成学习型社会，进入人力资源强国行列”5。无论是教育现代化还是学习型社会，教育资源的建设是不可或缺的重要组成部分，也是实现我国教育跨越式发展的基础。教育资源的这一核位置已经成为我国教育行政部门、教育技术工作者、广大教师和教育软件资源企业的共识。在探索和研究教育资源建设过程中的一些问题时，我们发现资源建设的区域不平衡现象表现十分明显，突出表现在经济不发达省份以及农村地区的基础教育资源建设方面。这些经济不发达省份和农村地区在信息技术基础设施的建设方面相对落后，使得教师缺乏应用数字化教学资源的有效物质环境，进而影响了其利用数字化教学资源进行教育教学的积极性。2010年下半年，课题组*在湖南郴州地区进行了中小学校园信息化建设的调查和研究，发现应用高校数字化建设的方案在广大农村中小学是不可行的，因为没有较大的资金投入。于是我们尝试应用WLAN技术与Internet对接的方案来解决，却存在诸如：覆盖范围有限、链路不可靠、信道速率低、资源共享差、节点扩展难等多个方面的严重问题。因此，经过一段音的探索，我们发现应用无线网格网来解决物质环境问题，构建新型的中小学数字化校园网络体系，将是一个行之有效的措施。 2.无线网格网及其特点 无线网格网（Wireless Mesh Network，WMN）4是一种由多种类型节点构成的、以网状为基本拓扑结构的、多跳、自组织和自管理的无线网络架构，是移动Ad Hoc网络的一种特殊形态，不同于传统的无线网络，可以看成是一种WLAN和Ad Hoc网络的融合，并发挥着两者的优势。其核心是让网络中的每个节点都发送和接收信号，使传统无线技术过去一直存在的可扩充能力低和传输可靠性差等问题迎刃而解。网络中大量终端设备能自动通过无线连成网状结构，网络中的每个节点都具备自动路由功能，每个节点只和邻近节点进行通信，因此是一种自组织、自管理的智能网络，不需主干网即可构筑富有弹性的网络。传统无线通信网络必须预先设计和布置网络，它的传输路径是固定的，而网格网络的传输路径是动态。无线网格网通过共享网络、相互连接的传感器、移动终端以及其他的能够互联和通过有线网格互联的相关设备组成。特别是，分布式的资源共享将会允许这些设备为网格计算提供新的资源和使用位置。它是一种高容量高速率的分布式网络，不同于传统的无线网络，作为一种可以解决“最后一公里”瓶颈问题的新型宽带无线网络结构。WMN被写入了IEEE802. 16(即World Interoperability for Microwave Access, WiMax)无线城域网(Wireless Municipal Area Network, WMAN)标准中7。 无线网格网作为一种新的宽带接入方式，具有以下优势1。（1）可靠性大大增强。无线网格网采用的网格拓扑结构避免了点对多点星型结构，如802.11 WLAN和蜂窝网等由于集中控制方式而出现的业务汇聚、中心网络拥塞以及干扰、单点故障，从而大大增强其可靠性。（2）具有冲突保护机制。无线网格网可对产生碰撞的链路进行标识同时可选链路与本身链路之间的夹角为钝角，减轻了链路间的干扰。（3）简化链路设计。无线网格网通常需要较短的无线链路长度，降低了天线的成本，另一方面，降低了发射功率，也将随之降低不同系统射频信号间的干扰和系统自干扰，最终简化了无线链路设计。（4）网络的覆盖范围增大。终端用户可以在任何地点接入网络或与其他的节点联系。与传统的网络相比，接入点的范围大大的增强，而且频谱的利用率提高，系统的容量增大。（5）组网灵活、维护方便。由于无线网格网本身的组网特点，只要在需要的地方加上少量的无线设备，即可与已有的设施组成无线的宽带接入网。无线网格网的路由选择特性使链路中断或局部扩容和升级不影响整个网络运行，因此提高了网络的柔韧性和可行性，和传统网络相比功能更强大、更完善。（6）投资成本低。无线网格网初建成本低。无线网格网具有可伸缩性、易扩容、自动配置和应用范围广等优势。 WMN技术作为一项能够实现灵活组网的技术以及它本身的诸多优势，其应用必将给基础教育信息化建设带来重大变革3。 3.多频智能无线网格网在中小学教育资源共享建设中的应用框架结构 在广大的农村中小学信息化校园建设当中，教育资源的共享和应用环境建设是其核心内容，需要一个高可靠、低成本、速度快、维护简单、覆盖宽的有效网络。为此，我们采用技术成熟的无线网格网来实施。其应用框架结构如图1所示。 这是一个混合模式的多频智能无线网格网的应用框架。客户端可以通过路由器接入骨干无线网格网。这种框架提供了与其他网格的互连功能，如因特网、WLAN、WiMAX、蜂窝和传感器网络等。同时，客户端的路由能力增强了网格的连通性，扩大了覆盖范围。这时的终端点已不是现有的仅支持单一无线接入技术的设备，而是增加了具有转发和路由功能的无线网格网设备，设备间可以直接通信2。通常要求终端节点设备具备同时支持接入上层网格无线网格网路由器和本层网络对等节点的功能。 4.结语 无线网格网作为一种融合了WLAN、Ad Hoc网络以及Wi-Fi技术优势的新型无线宽带接入网络，已经成为宽带无线接入的一种有效手段。因其组网的快速灵活性、节点的分布性、节点的可扩展性等优点，可以以少量的基础设施，建立覆盖范围广的高速无线网格，并具有成本低、升级方便等特点，从而可以广泛应用于基础教育信息化建设当中，来构建教育资源建设和共享应用的支撑环境。