摘要：無線網絡逐步在中國的各高校普及，技術水平也在不斷成熟，學生和教師目前高校校園無線網絡部署，在無線網絡部署過程中需要從覆蓋範圍、傳輸質量、可靠性、安全性、網絡後期的運維管理等幾個方面綜合考慮；理順無線網絡的實施步驟和思路；本文主要從以上幾個方面研究高校校園網絡無線部署需要考慮的一些問題，希望對高校的無線網絡建設起到一些幫助作用。建設無線校園網應用平台，使無線教學、科研、辦公成為可能，為實現智慧化校園提供良好的基礎。
關鍵詞：高校無線；網絡部署；無線網絡
1、概述
随着網絡技術的不斷發展，無線網絡在高校校園網建設中的占據重要位置，無線網絡以其具有移動性、靈活性等優點，得到了用戶的認可。無線網絡的建設是為提高教學質量，豐富學生業餘生活，解決有線網絡不能覆蓋校園、特殊區域的上網需求，更好地彌補有線網絡接入端口不足的一些問題；将無線網絡與有線網絡相結合實現校園網的全覆蓋，使師生在校園内任一地點都可接入校園網，方便師生使用校園網資源。在高校部署無線網絡時，需要從覆蓋範圍、傳輸質量、數據傳輸可靠性、數據傳輸安全性和無線網絡後期維護管理等一系列問題着手考慮，并與高校的實際環境相結合，達到覆蓋範圍内良好的上網體驗效果。
2、高校無線網絡趨勢特征
校園内用戶呈現的網絡使用趨勢特性，在某些時間段内使用比較集中，高校網絡表現為：(1)用戶使用數據量大：很多學生用IPAD、手機等移動設備上網；(2)網絡使用帶寬要求大：視頻、下載等都需要大量的網絡帶寬支持；如白天網絡流量發生在教學樓，晚上主要在宿舍；(3)網絡使用數據集中：學生使用網絡的高峰期在每天的19點到23點，同時在線人數、并發連接數是使用網絡的高峰階段。這些趨勢和特點的存在對無線網絡的設計、技術規劃起着決定性作用，針對這些問題，在保證其資源利用價值最大化的前提下，設計時重點考慮并解決校園室内環境網絡存在覆蓋差、擁塞嚴重、幹擾大等一系列無線網絡問題。
3、無線網絡技術規劃
3.1覆蓋範圍
3.1.1射頻規劃
與IP地址規劃一樣，WLAN信道是WLAN網絡設計中重要一環，大型無線校園網必須對WLAN信道進行統一規劃。WLAN信道規劃的好壞，直接影響到無線網絡的帶寬、無線網絡的性能、無線網絡的擴展以及無線網絡的抗幹擾能力，也必将直接影響到無線網絡的用戶體驗。
3.1.2頻點劃分
為保證信道之間不相互幹擾，大型無線校園網必須對WLAN信道進行統一規劃并實施。WLAN系統主要應用兩個頻段：2.4GHz和5.0GHz。2.4G頻段具體頻率範圍為2.4~2.4835GHz的連續頻譜，信道編号1~14，非重疊信道共有三個，一般選取1、6、11這三個非重疊信道。5.0G頻段分配的頻譜并不連續，主要有兩段：5.15~5.35GHz、5.725GHz~5.85GHz。不重疊信道在5.15~5.35GHz頻段有8個，分别為36、40、44、48、52、56、60、64；在5.725GHz~5.85GHz頻段有4個，分别為149、153、157、161，可以根據實際部署情況，選擇相應的非重疊信道。
3.1.3信道覆蓋
WLAN信道規劃需遵循兩個原則：蜂窩覆蓋、信道間隔。根據覆蓋密度、幹擾情況、選擇2.4G/5G單頻或雙頻覆蓋。無線接入點交替使用2.4G的1、6、11信道及5.0G的36、40、44信道，避免信号相互幹擾；一般情況單獨使用2.4G或5.0G的頻段，對于會議室等高密度用戶接入的場所，可以啟用雙頻進行覆蓋，以便提供更好的接入能力。
3.1.4鍊路預算
WLAN鍊路預算一般經過邊緣場強确認，空間損耗計算，覆蓋距離計算等步驟。邊緣場強确認是指：在WLAN工程部署中，要求重點覆蓋區域内的WLAN信号到達用戶終端的電平不低于－75dBm。這樣可以保障用戶與無線接入點的協商速率以及收發數據質量。
空間損耗計算通常采用如下公式：Pr[dB]=Pt[dB]+Gt[dB]Pl[dB]+Gr[dB]。其中：Pr[dB]為最小接收電平，即為無線接入點在不同傳輸速率下的接收靈敏度；Pt[dB]為最大發射功率；Gt[dB]為發射天線增益；Gr[dB]為接收天線增益；Pl[dB]為路徑損耗（包括空間傳播損耗、饋線傳播損耗、牆體/玻璃阻擋損耗）。實際部署中終端天線增益不可知，為方便計算常忽略接收天線增益，而采用如下公式：到達用戶端的信号電平＝無線接入點發射功率＋無線接入點天線增益－路徑損耗。路徑損耗主要指WLAN信号的空間損耗，空間損耗＝92.4+20lgf+20lgd（f：GHz，d：km）。根據WLAN覆蓋邊緣場強的要求，到達終端用戶的信号電平不低于－75dBm，100mW無線接入點的輸出電平20dBm，天線增益4dBi，距離無線接入點60m處信号的衰減量90dBm，由于20+4-90＝-66dBm，大于-75dBm，因此在正常情況下，室内無線接入點的覆蓋範圍為60m。考慮到室内環境複雜，無線信号需要穿越牆體等障礙物，一般建議覆蓋半徑為20m左右。
3.2網絡傳輸質量
報文在WLAN網絡中傳輸時需要經過有線網絡和無線網絡兩個部分，QoS（傳輸質量）的設計要保障端到端的性能。出于管理的需要，需要系統地對用戶或者單無線接入點的帶寬進行管理基于用戶的帶寬管理。基于用戶的帶寬管理包含基于某個特定用戶的帶寬管理以及基于用戶組（角色）的帶寬管理。基于用戶的帶寬管理需要Radius服務器參與，在認證後Radius下發用戶帶寬或者用戶組給無線控制器，無線控制器通知無線接入點進行相應的帶寬控制。基于無線接入點的帶寬管理，需要對某個具體的無線接入點進行帶寬管理。基于SSID的帶寬管理，為來自校園外的訪客提供上網服務不是高校建設WLAN的主要目的，一般需要對訪客SSID的容量做限制，以保障内部用戶的帶寬和業務體驗。
3.3網絡可靠性
3.3.1自動調優
當無線接入點射頻環境出現惡化，某個無線接入點故障或新增擴容無線接入點時，需要啟動射頻自動調優，以增強系統的可靠性和穩定性。局部調優，當無線接入點掉電或故障時，其鄰近無線接入點自動感知，并調整發射功率，從而達到補盲的效果。當掉電的無線接入點重新上線後，其鄰居無線接入點的自動的調整發射功率，避免無線接入點與鄰居因覆蓋區域重疊造成無線接入點間相互幹擾。
3.3.2負載均衡
無線客戶端一般會根據無線接入點信号強度（RSSI）選擇無線接入點，這很容易導緻大量的客戶端僅僅因為某個無線接入點信号較強而連接到同一個無線接入點上。由于WLAN是基于CSMA/CA機制，實現多用戶接入，當單台無線接入點接入用戶數過多時，用戶吞吐率性能會出現急劇下降且穩定性無法保證。負載均衡特性可以按照用戶數量和用戶流量，将用戶分配到同一組但負載不同的無線接入點上，從而實現不同無線接入點之間的負載分擔，避免出現某個無線接入點負載過高而使其性能不穩的情況。
3.4網絡安全
性在高校中根據需要，往往劃分了不同的SSID供不用的用戶群使用。出于信息安全的需求，往往需要保證來訪的訪客不能訪問高校内的資源。同時高校内的老師和學生之間，或者不同院系之間的學生也可能需要授予不同訪問權限。這些可以通過用戶組的方式來實現。
非法用戶，通過多種接入認證技術，對接入用戶身份進行認證，防止非法用戶接入。其中比較典型的有MAC認證、Portal認證、802.1x認證和PPPoE認證。從表1-1中可以看到，這幾種無線認證在技術實現上各有特色，覆蓋了不同用戶的接入認證需求。高校中推薦使用Portal認證方式。
4、高校無線網絡的實施步驟
4.1用戶需求分析
用戶需求分析是無線網絡建設的基本環節，需要明确無線網絡覆蓋範圍，應用人群、無線網絡建設規模、無線網絡的應用環境、無線網絡安全性相關問題。
4.2建設環境分析
對要建設無線的建築物結構充分調研、實地勘探，結合技術指标，實現建築物信号覆蓋，綜合考慮各方面幹擾因素，如有其它無線網絡還要考慮對接等問題，為後期形成設計方案提供基礎資料。
4.3形成設計方案
根據以上兩方面的數據資料，提出設計方案，并對設計方案進行論證和修改，形成書面的設計方案，主要包含布線施工圖、設備選型、網絡拓撲圖、設備清單等内容。
4.4項目實施
按照設計方案，制定施工流程，并按流程對項目進行實施。
4.5運行調試
施工完成後要對網絡進行運行調試，發現問題後及時解決，确保整個網絡的安全穩定運行。
4.6資料整理和移交
對整個項目的資料進行整理歸檔，主要包含設計方案、實施方案、産品資料、技術手冊等，方便後期的管理與維護。
5、無線網絡運維管理
校園新建WLAN，大量新增加的網元（無線接入點，交換機和無線控制器）給建設、運維帶來巨大工作量，需要有一個專業的網管系統能夠幫助高校用戶從部署到性能監控，到維護排障全流程的提升運維效率。通過已有的有線網絡的管理模式整合，實現計費審計管理、配置管理、故障管理、性能管理和安全管理等幾個方面。采用可視化的統一的網絡全方位故障監控，實現當網絡出現故障時，遠程查看和簡單問題處理，降低網絡運維管理的工作量。
6、小結
高校無線網絡的建設是網絡發展的趨勢和必然要求，随着技術的不斷完善和發展，還會有更新、更先進的技術應用于無線網絡，高校無線網絡環境建設，作為提高高校信息化水平的重要标志之一，旨在給高校師生帶來更高效、便捷的無線網絡使用感受，為建設智慧化校園提供基礎環境。
參考文獻
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作者簡介：張曉苗，實驗師，碩士，工作于大連藝術學院教育技術中心，主要研究方向為網絡運維、網絡技術。