非洲的无线网络

作者:Enrique Canessa

由于安装成本、基础设施不足、现有电信服务质量低下以及资金支持有限,非洲的全球连接仍处于早期阶段。在较小区域内,应用无线技术是克服其中一些问题的有效选择。即使传输速度低于有线网络,情况也是如此。

在大学校园内,安装无线链路系统比在地下铺设电缆或昂贵的光纤更容易。此外,无线装置更易于防止洪水、滑坡等外部自然现象的影响。乍一看,无线局域网似乎比有线局域网更昂贵,但从长远来看,它们的维护成本较低,并且相对容易配置。Linux 和标准无线通信技术与许多 Linux 软件应用程序的结合使用,使这项任务变得更加容易。

考虑到这种情况,“网络和无线通信培训和系统开发计划”于 1995 年在意大利的里雅斯特的阿卜杜勒·萨拉姆国际理论物理中心 (ICTP) 启动。该计划的目标是向发展中国家的学术和科研机构提供技术援助和培训——这些机构需要小范围的计算机网络以及直接或通过国家网络连接到互联网。

意大利的阿卜杜勒·萨拉姆国际理论物理中心 (ICTP) 和尼日利亚伊费的奥巴费米·阿沃洛沃大学 (OAU) 同意合作建立和发展 OAU 的试点教育和研究计算机网络。这样一个主要基于运行 Linux 的个人计算机的网络,如今在校园内的多个学院和部门之间提供连接。

最初在的里雅斯特对技术人员进行了硬件(PC、布线、无线电技术)和软件(网络和系统管理)方面的培训。开发和模拟工作在四个月内完成,于 1996 年 1 月结束,当时所有必要的设备都运往了 OAU。该系统于 1996 年 4 月安装。当时,尼日利亚其他大学的工作人员来到伊费,以便从这次实践中受益,并首次接触 Linux。除了熟悉新技术外,这次经历还促成了与 OAUNET 的进一步连接。自 1996 年 6 月以来,校园网络一直在运行,没有任何重大问题,并且已被证明对大学的学术生活非常有益。

图 1. OAU 无线网络图

第一个校园网络

如图 1 所示,无线校园网络 (OAUNET) 基于 UHF 频段的无线电系统;它最初涉及三栋独立的建筑物,并有能力快速扩展到其他大学建筑。无线链路使用扩频、直接序列技术,提供 2Mbps 的数据传输。“扩频”是一种数字编码方法,其中信号被转换或扩展,使其无法被任何接收器接收,除非指定的接收器理解传输的信号代码。它最大限度地减少了对其他用户的干扰,并且通常不需要 ISM(国际科学和医疗频段)的运营许可证,具体取决于国家/地区采用的法规。

在每栋建筑物内,都安装了以太网 10-BASE 2 布线结构,以尽可能降低初始成本(即,没有集线器,更少的电缆)并确保本地备件(BNC)等的可用性。在这些建筑物中的每一栋中,一台 Linux PC 充当“学院服务器”,为本地用户提供邮件服务,并执行到骨干网的路由。选择此策略是为了使用户生成的流量保持在本地,并减少对主干网的访问。所有服务均基于 TCP/IP,以使系统尽可能符合互联网协议标准,从而避免在可能为大学提供完全连接时进行未来修改。

学术网络网关和主邮件主机位于大学的计算机科学系。由于国家法规和缺乏与互联网的永久连接,网关通过拨号方式 (uucp) 使用国际直拨线路连接到意大利的里雅斯特的 ICTP 计算机网络。OAU 工作人员在 ICTP 的一些协助下开发了软件,以改进基本的 uucp 邮件传输:自定义的 sendmail 传递程序将邮件分批处理成中等大小的 BSMTP(批量简单邮件传输协议)格式文件;这些文件在通过 uucp 传输之前会尽可能压缩。为了应对电话线路的不稳定性,在拉各斯放置了一个 uucp 中继;uucp 配置负责选择直接到的里雅斯特或通过拉各斯中继的路径,自动选择有效路径。

坚持使用 Linux

之前在内部使用 UNIX 系统(SunOS 和 Sun Solaris)的经验使我们在项目中测试了商业 Solaris 2.4(x86 版本)和 Linux。虽然此版本的 Solaris 需要特定的硬件组件才能在可用的 (486) PC 上运行,但发现 Linux 在硬件兼容性和低内存要求方面比 Solaris 更灵活。最重要的是,拥有高质量的免费编译器和软件应用程序的可能性促使我们继续使用 Linux。1995 年,Windows NT 刚刚开始流行,因此没有考虑这种可能性。当时,Linux 在尼日利亚学术界也是未知的。当时可用的主要操作系统是 MS-DOS 和 Windows 3.1。

选择的 Linux 发行版是 Slackware。虽然比其他发行版更难安装,但从最初的试验开始,系统配置(启动脚本等)更容易定位、理解、管理,最重要的是,更容易教学。经过 Linux 设置经验和培训的整个周期,今天自主管理所有方面已成为现实。图 2 显示了安装在 OAU 的系统的一部分。

图 2. OAU 计算机房

校园无线连接

为了实现校园无线连接,从系统管理员的角度来看,所需的要求是拥有一个全天候运行的网络、最少的人工干预和合理的吞吐量(带宽)。如上所述,用于完成这项工作的技术是扩频。

首次尝试是使用 Linux 内核支持的直接序列扩频卡实现的。最近,正在测试不需要 Linux 内核支持的替代扩频设备,这并非因为 Linux 不可靠,而是因为这种新设备具有以太网接口,而不是插入 PC 的 ISA(工业标准架构)卡。这种配置使无线链路的安装更加容易和灵活,因为您可以将无线电单元放置在非常靠近天线的位置(保持衰减非常低),并使用 UTP(非屏蔽双绞线)电缆将其连接到 PC。在 ISA 卡的情况下,RF 输出位于 PC 的后部,天线就在那里连接。由于输出功率小和电缆的衰减,不建议使用超过 10 米的同轴电缆。这种新设备使用一种称为跳频的不同扩展方法,并提供更高的带宽。

在项目开始时,分析了使用数据包无线电技术的可能性,该技术在 Linux (AX-25 HOW-TO) 下得到了很好的支持和文档记录。然而,由于所需的特定培训,该技术的实施被推迟了。当前扩频安装(运行两年,没有重大干预)的一个优点是它几乎是即插即用。

本地网络稳定,即使主电源发生故障也不会受到影响,因为备用发电机和 UPS 设备可用。网络的注册用户数量从 1996 年 8 月的 150 人增加到 1996 年 9 月的约 290 人,目前已超过 600 人。

在线服务

电子邮件、FTP、WWW 和 NFS 等校园范围的服务如今在 OAUNET 内可用。由于与世界其他地方的连接是通过拨号线路完成的,因此仅向本地用户免费提供电子邮件交换。校园内传输的信息量和大小没有限制。

由于本地 PABX(专用自动交换机)性能不佳,TALK 或 WRITE 等一些通信应用程序变得重要。例如,在网络启动后,过去需要步行到另一个地点与行政人员或同事交谈的人们现在可以在相距几公里的两栋建筑物之间享受 TALK。为了减少带宽使用,仅实施基于文本的会议工具。我们将来还将尝试语音输入。

所有这些新的通信工具无疑正在为当地的学术生活带来革命性的变化。

下一步

无线网络的下一阶段需要在 OAUNET 上安装其他互联网服务。例如,正在安排为图书馆和其他学院(如农业学院)提供连接。

伊费经验的成功促进了与其他尼日利亚大学的合作。与国家大学委员会合作建立国家学术网络的大型计划于 1996 年启动,目前仍在进行中。Linux 是这项活动的技术基础的一部分。无线电最有趣的应用是在各个大学。其中之一是拜耶罗大学(卡诺),该大学决定建立一条链路,将大学的新校区与旧校区(约 9 公里)连接起来。此连接是使用商业无线设备和两台 Linux 机器作为路由器实现的,其中一台作为整个大学的邮件服务器和 uucp 网关。

继这些成果之后,我们在的里雅斯特的总部收到了​​一系列额外的提案。这些新项目中的第一个将在加纳开展,并与刚果民主共和国、科特迪瓦和摩洛哥等国家合作,即将开始。

这些在非洲使用 Linux 的初步经验证明了 Linux 的成功和可靠性。

致谢

可以通过 radionet@ictp.trieste.it 联系任何作者。

Enrique Canessa 博士 是一位理论物理学家,目前在 ICTP 担任科学顾问。他的主要研究和兴趣领域是凝聚态物理和科学软件应用。自 1987 年以来,他一直沉迷于互联网。

Fulvio Postagna 先生 是的里雅斯特大学的电气工程专业学生,也是 ICTP 的科学顾问。他从高中起就是一名无线电爱好者,并进行了无线电和电信研究。他喜欢为我们的无线通信升级 Linux 内核。

Carlo Fonda 先生 是的里雅斯特大学的物理学学生,ICTP 的科学顾问和无线电爱好者。他有时会在漫步在美丽的里雅斯特郊外后访问我们的实验室。他还通过无线电向我们发送问候,并喜欢绘画。

Gabriel O. Ajayi 教授 在奥巴费米·阿沃洛沃大学电子与电气工程系工作。除了使用无线电技术的计算机网络外,他的主要研究课题还包括热带地区地球-卫星路径上的雨衰。

Sandro Radicella 教授 是 ICTP 的高层大气物理学和无线电传播实验室主任,也是网络和无线通信培训和系统开发计划的协调员。他的兴趣包括无线电传播问题以及社会经济发展与电信之间的关系。

加载 Disqus 评论