宫彦婷

无线局域网技术在医院网络系统中的应用研究

宫彦婷①

目的：随着移动计算机技术的普及及无线网络技术的发展，探究无线局域网(WLAN)技术在各种复杂组网环境中的应用。方法：在阐明WLAN定义和特点等基本概念的基础上,详细分析WLAN标准族的技术特点和发展过程，对独立办公区和医院内部小范围覆盖的组网方式做重点论述。结果：以实践为基础，给出实现具体组网的设备配置要点，对于理解WLAN技术和使用设备给予帮助。结论：计算机无线局域网作为有线局域网的有效补充已在医院实施运行，并且有很好的应用前景。

无线局域网；组网；接入点；网络应用；网络建设

1 WLAN的基本概念

1.1 WLAN的定义

WLAN是利用无线射频在开放空间中实现以太网络接入和延伸的技术，其范围是介于无线个域网络(wireless personal area network）和无线城域网络(wireless metropolitan area network)之间的。设备的部署需要在深入理解WLAN所采用的技术、标准、运行模式、安全认证和环境因素的基础上才能最大限度的发挥无线局域网的设计性能[4]。

近年来，WLAN已经成为一种经济、高效、适应移动环境和便捷性要求的接入方式。由于WLAN是有线铜缆或光缆网络的延伸，因此，在一定的范围内使信息终端摆脱了对固定线缆接口位置的限制，并且在无线射频覆盖的区域内可以自由移动而不中断网络的连接。对已经装修又不想重新布线的房间，临时占用又没有有线网络接口的办公地点，需要随时移动录取、查询信息的场所，环境恶劣没有办法敷设有线网络的区域等部署WLAN设备，给信息终端的使用带来了极大的方便。

1.2 WLAN的特点

WLAN对使用者是透明的。由于WLAN是以太有线网络的延伸和扩展，充当的是以太数据包传输介质的作用，因此信息终端的使用者只需知道接入网络采用的是无线网卡，对应用没有任何影响。

(1)信息终端和接入设备之间省去了铜缆或者光缆的敷设，有效降低了布线的成本。

(2)凡是自由空间均可连接网络。消除了有线网络接口对信息终端接入位置的限制，方便移动信息的录取、查询和处理。

(3)随时随地的接入。只要是在WLAN无线射频有效功率的覆盖区域之内，就可以随时随地的接入网络，为应用提供了极大的方便性和快捷性。

(4)适合于特殊环境的信息终端接入。如：隧道、港口码头、高速公路等。

(5)接入安全性值得重视。WLAN的无线射频处在开放的空间中，符合标准的信息终端均可尝试连接WLAN的AP，通过特殊的手段和工具是有可能破解侵入没有特殊设置的WLAN中。因此，特别是对于敏感和关键应用系统和网络，需要对接入终端的合法性认证，以及对用户控制和接入权限进行周密细致的设计和部署。

(6)受环境的影响大。容易受空间的电磁干扰、多路径衰减、辐射死角等等的影响。

1.3 WLAN的常用名词解释

(1) 站点(Stations,STA)：任何一种无线终端设备，具备无线收发功能。

(2) 无线接入点(wireless access point, WAP)：是一种无线终端接入无线网络的设备，也是一种特殊的Stations。相当于有线以太网络的同轴电缆或者HUB。AP又分为FAT AP(胖AP)和FIT AP(瘦AP)，一般家用和办公室使用的都是FAT AP，而FIT AP均是通讯运营商大规模部署时使用。

(3)无线路由器：是AP和宽带路由器二合一的设备。一般除了提供WLAN接入的天线和提供网络服务的有线接口(WAN)之外，还提供数个具备交换功能的有线接口(LAN)。

(4)业务组标识符(service set identifier，SSID)。SSID是个笼统的概念，包含了ESSID和BSSID，用来区分不同的无线网络，SSID通常由AP或无线路由器广播出来，出于安全考虑也可以不广播SSID。简单说，SSID就是无线局域网的名称。只有设置相同SSID的信息终端才能相互通讯。

(5)独立基本服务单元(independent basic service set, IBSS)。也叫Ad hoc 模式，是IEEE802.11标准定义的一种点对点的拓扑结构，也称特设模式。在这种模式下，没有无线基础设施，无中心。如AP等，只是由站点(Station)自组织、自路由、多跳的对等无线网络。

(6)基本服务单元BSS(basic service set, BSS)。也叫一对多的拓扑结构。每个无线站点均通过AP访问网络，一个AP和多个站点共同组成BSS。当站点之间互访时，都必须通过连接到AP实现，所以，也叫单跳网络。

(7)扩展服务单元(extended service set, ESS)。由多个BSS组成的无线网络，且各个BSS的无线覆盖有重叠部分。

2 WLAN的标准

从1990年IEEE802标准化委员会成立IEEE802.11 WLAN标准工作组起，开始了一系列有关WLAN的802.11标准族的制定。

2.1 IEEE 802.11

1997年6月IEEE推出了WLAN的第一代标准IEEE802.11—1997。定义了介质访问接入控制层(MAC层)和物理层，总数据传输速率设计为2 bps。由于2 Mbps的速率相比较当时广泛应用的有线快速以太网100 Mbps太小，无法满足现实应用的需要，随即推出了补充的IEEE802.11b协议标准。

2.2 IEEE 802.11b

IEEE802.11b依然工作在2.4 G的ISM频段。IEEE802.11b选用了DSSS作为唯一的物理层技术，并采用补充编码键控(CCK)改进了802.11的编码方式，在IEEE802.11基础之上实现了2种更高的通信速率5.5 Mbps和11 Mbps。由于价格适宜，基于IEEE802.11b标准的设备得到了广泛的应用。

2.3 IEEE 802.11a

IEEE802.11a是1999年和IEEE802.11b同时提出的补充标准。但定义在5 G的频段之上。IEEE 802.11a虽然能提供54 Mbps的速率，但因工作在5 GHz频段，与主流的IEEE 802.11b标准不能兼容，设备不成熟且价格居高不下，应用并不广泛[5]。

2.4 IEEE 802.11g

IEEE 802.11g是在综合了IEEE 802.11a传输速率高(最高54 Mbps)且受干扰少和IEEE 802.11b价格低廉的优点的基础上提出的，它工作在2.4 G的频段上，其传输速率达到了最高54 Mbps。IEEE802.11g把WLAN的性能提升到一个新的高度，同时降低构建无线网络的成本。

2.5 IEEE 802.11n

IEEE802.11n采用MIMO(多入多出)与OFDM(正交频分复用)相结合的技术，同时应用智能天线技术，通过多组独立天线组成的天线阵列，动态调整波束，保证让WLAN用户接收到稳定的信号，并可以减少其他信号的干扰，速率达到最高600 Mbps。

IEEE802.11n定义了可工作于2.4 G和5 G双频段模式上，因此，向后兼容IEEE802.11a/b/g标准的WLAN设备。如果需要最高速率的传输，必须是全部设备支持IEEE802.11n环境。由于对WLAN的需求不断提高，促使WLAN技术发展永无止境。在IEEE802.11n刚兴起之后，IEEE有两个小组IEEE802.11ac和IEEE802.11ad研究了Gbps级别的WLAN技术。

3 WLAN的组网方式

本文仅就独立办公区和医院内部小范围覆盖的WLAN组网方式进行讨论，并不涉及通讯运营商城域范围WLAN的组网。因此，所提到的AP均是FAT AP。FAT AP和FIT AP的主要区别[6]如图1所示：

图1 FAT AP和FIT AP结构区别图

3.1 无线对等网络

无线对等网也叫Ad hoc网络，即IBSS模式。无线信息终端之间通过无线网卡组成互联的对等网络：这种无线组网方式，比较适合于携带笔记本电脑或者带无线网卡的PC，临时走到一起开会或者讨论问题，需要随时共享文档或者表格的场所，但并不是所有的无线终端或者无线网卡都支持这样的方式互连。组网之前需要确认每个终端无线网卡能够支持的组网模式。

3.2 独立办公区的组网

这是典型的WLAN组网方式，也叫BSS模式。无线终端的网卡默认支持WLAN Client方式，不需要更多的配置和专业知识，利用网卡自带或者操作系统的无线网络工具只需主动扫描(查看可用的无线网络)、发现、选择、认证通过、连通。

3.3 医院内部小范围覆盖无线网络的组网

利用接入医院内部网络的AP对医院相关病区进行部分或者全部覆盖，进行AP布点时，AP之间的射频覆盖最好有重叠区间，这样就可以实现无线漫游功能，使医院内部移动办公更方便，更快捷(如图2所示)。

图2 小范围覆盖组网图示

3.4 点对点网络的无线桥接

两个局域网络(有线或者无线)相距一定的距离又不便使用有线连接时，采用无线网桥的互连方式。通常这种方式两端网桥均使用定向天线，并按照距离的远近选择不同的增益。特别是两端天线直视空间内不能有障碍物阻挡。

3.5 点对多点网络无线桥接

一点对多点的网络桥接都有一个中心点，这个中心点AP的天线一般均用全向天线，如果增益不够，可以使用中继器来接力。

4 WLAN的配置

4.1 对等无线网络配置

实际上，这种组网方式并不普遍，主要是网络管理者不但需要知道各个终端无线网卡是否支持IBSS模式并进行配置之外，还需要网络和操作系统上的诸多配置。

在笔记本或者PC上：①确认所有互连的终端无线网卡是否支持IBSS模式，如果支持，启动IBSS模式。在网卡“属性”的“高级”标签内，有打开IBSS模式的选项；②在无线网卡自带的配置工具或者操作系统中定义相同的SSID；③将所有终端的IP地址配置成一个网段的地址；④打开其他服务。如，网络邻居和共享打印机等；⑤如有问题，检查每个终端上防火墙的配置[7-8]。

4.2 BSS配置

在AP上：①设置SSID(可设置不广播SSID)；②配置DHCP地址池；③加密方式选择(出于安全起见，选择WPA2)；④设置密钥。

在windows中：①打开无线网卡物理开关；②查看可用的无线网络；③发现已设置AP的SSID(不广播SSID时，“添加首选网络”直接填入SSID)；④连接；⑤填入密钥；“确定”。

4.3 无线漫游配置

要实现无线漫游，无线AP最好采用同品牌同型号同版本的产品[9]。①修改各无线AP的管理地址。这样既可以防止IP地址冲突又有利于管理；②配置使所有无线AP的SSID号、无线加密方式及密码都一致；③相邻两个无线AP的频段最好错开5个频段，防止有重叠区域的无线AP间的干扰；④局域网中只开启一个DHCP服务器。建议开启与外网连接AP的DHCP服务器，关闭其他AP的DHCP服务器；⑤调整PC上无线网卡的“漫游决定”和“漫游趋势”。

4.4 点对点桥接配置

(1)方法一，在A网络AP：①配置A网络AP的SSID、频段、加密方式；②启用“桥接”功能；③填入B网络AP的MAC地址；④启用DHCP服务器或者使用网络内部的DHCP服务器(这时禁用DHCP)；⑤配置管理IP。

在B网络的AP：①配置与A网络AP相同的SSID、频段、加密设置信息；②启用“桥接”功能；③填入A网络AP的MAC地址；④禁用DHCP；⑤配置与A网络AP管理地址同一网段的不同IP。

(2)方法二，在A网络AP：①配置A网络AP的 SSID、频段、加密方式；②启用DHCP服务器或者使用网络内部的DHCP服务器(这时禁用DHCP)；③配置管理IP。

在B网络的AP配置同方法一。

4.5 点对多点桥接配置

在C网络AP：①配置C网络AP的SSID、频段、加密方式；②启用DHCP服务器或者使用网络内部的DHCP服务器(这时禁用DHCP)；③配置管理IP。

在A、B网络的AP：①配置与C网络AP相同的SSID、频段、加密设置信息；②启用“桥接”功能；③填入C网络AP的MAC地址；④禁用DHCP；⑤配置与C网络AP管理地址同一网段的不同IP地址[10]。

5 结语

本研究只是对WLAN中FAT AP在独立办公区和中小规模单位中使用的技术、协议标准、常用的组网方式和对应的配置做介绍，虽然，每个厂家的WLAN设备配置界面不一样，功能也有差别，但要完成组网要求，必须满足一定的条件才能达成。设备的配置一节，文中给出必需配置的步骤和参数，具体到不同厂家的设备配置中会有名称和步骤的差异，需要适应性的调整。WLAN涉猎的工程范围很广，比如频段的选择、频道的使用、加密方式、用户认证、射频传播的环境影响、大范围覆盖时AP的部署设计等等均需要专文论述。

[1]刘宇.校园WLAN建设的思考[J].电脑知识与技术,2011(24):5879.

[2]熊友生.医院实施计算机无线局域网应注意的几个问题[J].医学信息学,2005,18(4):294-296.

[3]杨霜英,于京杰,吴艳君.医院移动临床信息系统的研究及应用[J].中国医疗设备,2011,26(10):44-45.

[4]加斯特.802.11无线网络权威指南[M].江苏:东南大学出版社,1995:210.

[5]Chen Jyh-Cheng, Wang Yu-Ping. Extensi-ble authentication protocal(EAP) and IEEE 802.1X[J].IEEE Communications Magazine,2005,43(12):26-32.

[6]徐绍岽.无线局域网 (WLAN)技术及组网方式[J].数字技术与应用,2011,16(9):87-89.

[7]段水福,历晓华,段炼.无线局域网(WLAN)设计与实践[M].杭州:浙江大学出版社,2007.

[8]张瑞生.无线局域网搭建与管理[M].北京:电子工业出版社,2011.

[9]王进武,无线局域网中的路由器配置综述[J].通信技术,2010(7):21-23.

[10]杨瑞柱.路由器基础配置及其背对背实验[J].山西电子技术,2004(3):43.

Application of WLAN technology in hospital network

GONG Yan-ting

Objective: With the popularization of the computer’s technology and the development of wireless network technology, the research of the technology of WLAN and it application in various complex network environment has been a hot spot. Methods: On the basis of clarifying the basic concept of WLAN’s definition and characteristics, we analyzed the technical characteristics and development process of the WLAN’s standard family in detail. Meanwhile, we explained especially the small range covering network mode of the independent office area and the hospital internal area. Results: On the basis of practice, given the device’s configuration elements of realization of specific network, we hope to given help of understand WLAN technology and use equipment. Conclusion: As the effective supplement of wired LAN, computer WLAN system always has good implementation and operation. So it has very good application prospect.

WLAN; Networking; AP; Network application; Network construction

Department of Medical Informatics, General Hospital of Beijing Command, Beijing 100700, China.

1672-8270(2012)07-0013-04

TH772.24

A

宫彦婷,女,(1973- ),硕士，主管技师。北京军区总医院信息科，从事医院信息化管理工作。

2012-03-25

①北京军区总医院信息科 北京 100700

China Medical Equipment,2012,9(7):13-16.

无线局域网(wireless local area networks, WLAN)技术是传统网络技术与无线通信技术相结合的产物[1]。以其移动性强、扩充性高、施工容易、周期短、建设成本低等优点，在各行业中得到应用[2]。WLAN及其应用系统不是完全颠覆医院原有网络和信息系统，而是作为局域网的补充，共同构建医院的内部网络[3]。