浅议无线局域网技术的最新发展及其对移动教育的影响

第13卷现代教育技术Vol.132003年第5期ModernEducationalTechnologyNo.52003浅议无线局域网技术的最新发展及其对移动教育的影响吴澍清华大学新闻与传播学院北京100084【摘要】无线局域网经过几年的发展，在技术上已经日渐成熟，应用也日渐广泛。国内虽然还没有特别成功的应用案例，但是对这项技术的关注目光却是越来越多，因为它是目前最具发展潜力的移动通讯技术之一。该文对无线局域网技术及其最新发展做了介绍，同时分析了这种最新发展对移动教育未来发展所产生的影响。【关键词】无线局域网，移动教育，泛在计算【中图分类号】G434【文献标识码】A【论文编号】1009—8097（2003）05—0018—04一、无线互联网技术及其最新发展（一）什么是无线局域网无线局域网（WLAN，WirelessLocalAreaNetwork）属于一种短距离无线通信技术，它是以无线信道为传输媒介构成的计算机局域网络，通过无线射频技术（RF）在空中传输数据、话音和视频信号。无线局域网可以在一些特殊的应用环境中弥补依靠铜缆或光缆构成的有线局域网的不足，实现网络的延伸，使个人计算机（PC）具有可移动性，能迅速、方便地解决通过有线方式所不易实现的网络信道的连通问题。1971年，它诞生于美国夏威夷大学。其传统的应用领域是建筑物之间的连接（BuildingtoBuilding）[1]，在有线局域网中，两个站点的距离在使用铜缆时被限制在500米，即使采用单模光纤也只能达到3000米，而无线局域网中两个站点间的距离目前可达到50公里，距离数公里的建筑物中的网络可以集成为同一个局域网。无线局域网之所以能有今天的辉煌，并不是在于其仅仅“没有线缆”，事实上无线局域网的精髓正在于它使局域网的概念有了新的发展，局域网不再受地域的限制，边界越来越广，而且网络的基础结构不仅可以随着需要而移动，还能任意扩展和收缩，这正是网络用户对其兴趣日增的主要原因之一。同时无线局域网还彻底地改变了人们的生活和工作方式，从而带来了工作效率的提高。人们往往误认为无线局域网是价格昂贵的，但实际上，在购买时不能只考虑设备的价格，因为无线局域网可以在其它方面降低成本。无线局域网协会的调查表明，无线局域网可极大地提高经济效益，提高生产率48%，提高企业效率6%，改善收益与利润6%，降低成本40%。使用无线局域网不仅可以减少对布线的需求和与布线相关的一些开支，还可以为用户提供灵活性更高、移动性更强的信息获取方案。因此可以说，具备了技术和经济双重优势的无线局域网，其应用前景十分看好。（二）WLAN的应用领域由于无线局域网可以在不受地理条件限制、通信不便利以及移动通信的情况下，组建计算机网络，因此具有有线网络不可取代的优势，早已经成为潜力巨大的市场。20世纪90年代初，工作在900MHz、2.4MHz和5GHz频率上的无线局域网设备就已经出现，但是由于价格、性能、通用性等种种原因，没有得到广泛应用。1997年6月，第一个无线局域网标准IEEE802.11正式颁布实施，为无线局域网的物理层和MAC层提供了统一的标准，有力推动了该市场的快速发展。目前，它主要应用于下列领域：（1）难以布线的环境：老建筑、布线困难或昂贵的露天区域、城市建筑群、校园和工厂。（2）频繁变化的环境：频繁更换工作地点和改变位置的零售商、生产商，以及野外勘测、试验、军事、公安和银行等。（3）使用便携式计算机等可移动设备进行快速网络连接。（4）用于远距离信息的传输：如在林区进行火灾、病虫害等信息的传输；公安交通管理部门进行交通管理等。（5）流动工作者可得到信息的区域：需要在医院、零售商店或办公室区域流动时得到信息的医生、护士、零售商、白领工作者。（6）办公室和家庭办公室（SOHO）用户，以及需要方便快捷地安装小型网络的用户。如图1所示，从市场预测来看，2003年WLAN在教育中的应用比例为17.2％，仅次于公众服务和企业应用名列第三，具有很大的发展潜力。图12003年WLAN应用市场预测[2]教育行业是多媒体网络技术展现优势的大舞台，从幼儿园到高等院校，计算机网络建设正在迅速地开展之中。无论对于一个已经拥有宽带校园网络的，或是一个还未建设校园网络的教育单位，无线网络技术仍然是一个可以发挥巨大优势的新技术。利用无线网络技术和产品，可以迅速建立一个校园网络，以满足学生和教师的任意联网需要。对于较为完善的校园信息系统，通过无线网络可以使得访问网上教育资源变得自由和轻松，无论在教室、宿舍、学术交流中心，甚至是充满绿意的校园草坪，无线网络将铺盖校园的任何地方。在教育行业，以下这些典型的应用都将充满巨大的诱惑力。（1）迅速建立小型或中型的校区网络，投资甚少，可扩展性强[3]。（2）为已建成的校园网络增加网络覆盖面，使网络覆盖整个校区。（3）在校园古建筑中建立网络接入系统而不破坏建筑原貌。（4）校园活动需要的临时性网络，如招生活动、学术交流活动。（5）任意地点访问教育网络资源，包括教室、会议中心，甚至户外。（6）学生宿舍网络接入系统。（三）无线局域网的最新发展1、从WLAN到WWAN无线局域网起初是作为有线局域网的延伸而存在的，企业和政府等各种用户广泛地采用了该技术来构建其内部办公室网络。但随着技术和应用的进一步发展，越来越多的无线局域网用户要求网络提供全球移动性支持，因此无线局域网迈上了从传统的局域网技术发展成为“公共无线局域网”的发展之路，成为广域网的宽带接入手段。无线互联网与移动通信的资源整合，使得它既有移动通讯的方便、快捷、个性化、无处不在的特点，又有互联网资源丰富、形式多样的优点，通过它你可以随时随地访问各种互联网资源。可以说，无线局域网正在朝着无线互联网的方向发展，这给它的应用开拓了更广阔的空间。2、从固定IP到移动IPTCP/IP协议是互联网最根本的通讯协议，IP地址是互联网用户寻址、定位的核心。计算机在Internet中如果要相互通信，所有基于IP的设备就必须设置相应的IP地址，否则，这些设备之间将不可能通信。随着社会信息化的发展，笔记本电脑和手持移动终端的数目迅速增加，越来越多的用户要求能够在移动、漫游中接入Internet。而传统的TCP/IP网络出于地域、安全、性能等目的，被要求划分为若干子网。这样，用户移动的要求就会受到限制，也就是说一个子网内的移动终端进行了跨网段的漫游之后，到了另外的子网中将无法使用原先固定的IP地址进行通信，必须更改原IP为新网段的IP，才能加入新的子网继续访问网络资源。而移动IP允许移动节点在不重新启动及不中断通信的同时，移动自己的位置。移动IP技术将使移动对于用户来讲完全透明，用户可以使用固定的IP地址在不同的网段之间漫游，而避免受到更改IP及通信中断的困扰。网络将由此进入一个全新的移动时代。3、从UbiquitousComputing到UbiquitousNetwork泛在计算（UbiquitousComputing），即超越了桌面计算机以及传统人机交互方式的局限，发展无所不在的、可以随时随地使用的计算机技术[4]。掌上电脑、无线联网以及新的人机交互技术的研究均为泛在计算的发展创造了条件。而无线互联网的最新发展趋势就是与泛在计算（UbiquitousComputing）技术相结合，构成无所不在的泛在网络(UbiquitousNetwork)，每个人可以拥有许多超微型计算机嵌入的智能装置，它们通过无线联网，随时随地、悄然无声地为人们的学习和生活服务。泛在网络打破了传统教育的时空特性，重新构建了教育资源与学习者之间的“多对一”的新型时空关系。二、WLAN在移动教育中的应用前景分析（一）移动教育定义及其两种基本形式移动教育（MobileEducation）是指依托目前比较成熟的无线移动网络、国际互联网以及多媒体技术，学生和教师通过使用移动设备（如手机等）更为方便公众服务35.3%企业应用27.1%校园网应用17.2%政府应用8.9%个人应用8.6%其它2.9%公众服务企业应用校园网应用政府应用个人应用其它灵活地实现交互式教学活动，移动教育系统主要由四部分组成：国际因特网、移动教育网、移动台和教学服务器[5]。其基本结构如图2所示。图2移动教育硬件环境移动教育的目的是利用移动设备和移动通信网方便地访问互联网上的教育资源，这种资源访问的形式是受移动设备与移动通信网之间，以及移动通信网与互联网之间的通信协议制约的。目前移动教育主要有两种形式：一种是基于短消息的移动教育，另一种是基于实时连接的移动教育。（二）WLAN的最新发展对移动教育未来发展的影响短消息占用通道的时间短、费用小，可使得两个GSM用户方便地进行点对点通信。通过短消息可以实现用户间的一对一或一对多的有限字符通信，也可实现用户与互联网服务器之间的有限字符传送，也就是说，通过短消息可实现学生和学生之间，学生和教师之间，学生和教学服务器之间，以及教师和服务器之间的字符通信，利用这一特点可以完成一定的教学活动。但是由于短消息只能传送有限字符的信息，所以在信息量很大的教育活动中它无法成为主角，而只能作为一种辅助手段存在。例如短消息可以完成：学校对教师的教学活动通知，教师对学生的教学活动通知和学生对考试分数的查询等功能，教师与学生之间也可以通过短消息对一些问题进行简单的交流，但是无法想象如何用短消息来浏览课件或是进行实时讨论。因为短消息的数据通信是间断的，所以不能利用该种通信方式实现对网站的浏览，也无法完成多媒体资源的传输和显示，这在很大程度上限制了短消息在移动教育中的应用。与之相比，基于无线局域网和移动通讯技术的无线互联网技术，以其随时随地在线，无限自由的连接方式，更加契合移动教育的特点，更好地满足了移动教育的需求。而一系列信息技术的创新与融合，也势必使得无线互联网技术成为未来移动教育的中流砥柱。例如：无线互联网技术与泛在计算技术的结合将改变现有的人机交互关系和时空关系，带给人们的是一个全新的交互和资源共享环境，下一代IP协议IPV6的引入不仅提供了足够的IP地址，而且使网络的移动连接更方便更灵活。泛在计算技术所形成的人机“多对一”的关系，实际上是一种以人为本，资源为人服务的时空架构，加之IPV6所提供的无限IP资源和无线互联网的支持，将来不但可以给所有的手持终端提供一个IP，甚至连所有的家电、随身饰物、宠物都可以申请到一个IP，随时随地的与网络保持链接，更为关键的是，泛在的所有智能设备都是以人为中心，为人的生活和学习服务的。这些新技术、新资源交织而成的环境，为教育搭建了一个全新的平台——移动教育。有了移动平台的支撑，人们不必再像过去那样，坐在教室或者电脑前面才能与教育资源进行交互，而是可以随时随地地学习和获得帮助，这不仅仅是一种形式上的进步，更是质的飞跃。在这种新的时空环境中，学习者真正成为教育的主体，可以随时随地地获取所需的任何知识，人们真正地获得了终身学习的机会和自由，真正的学习型社会也将随之到来。当然，目前基于连接的移动教育还面临许多问题，如网络教育资源贫乏、带宽不足的问题，移动终端价格昂贵、上网费用过高的问题，而最大的问题在于当前无线上网的用户基础还非常薄弱。美国Accenture顾问公司针对美、英、德、芬、日五国拥有无线上网产品消费者所作的调查表明，即使是在拥有无线上网终端的用户当中，也只有15％的人使用这些设备上网[6]。在这其中又有多少人是以学习为目的而移动访问互联网的？虽然也出现了基于无线互联网的一些尝试性教育产品，但是比较成熟、规范和具有相当规模的移动教育产业始终没有形成，还有待继续探索和发展。三、结论移动教育符合现代社会发展的需求，符合人们终身学习的需求，因此必将在未来的教育中发挥重要的作用。而具体到目前的两种移动学习形式而言，基于短消息和实时连接的移动教育各有特点，其未来发展如何在很大程度上要取决于各项技术的进步。短消息由于其特性的限制，虽然可以完成一定的教育功能，但是终究不能完全支撑起整个移动教育。无线局域网在近几年的发展中，不断地与各项无线移动通讯的最新技术相融合，逐渐走向成熟，可以预见在不久的将来