無線校園網(wǎng)的深度覆蓋技術(shù)

萬幸 李興華 羅萬波 黃敏

摘 要：隨著無線校園網(wǎng)的逐步普及，各大高校逐步開始重視無線校園網(wǎng)的覆蓋技術(shù)。本文結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，介紹了基于802.11協(xié)議的無線網(wǎng)絡(luò)需要考慮的技術(shù)細(xì)節(jié)，并介紹了校園網(wǎng)絡(luò)的典型覆蓋設(shè)備，討論了不同覆蓋技術(shù)下所需要的系統(tǒng)接入技術(shù)。

關(guān)鍵詞：無線校園網(wǎng)；WLAN；覆蓋；無線接入

1 技術(shù)背景

隨著校園信息建設(shè)的步伐加快以及國家信息化戰(zhàn)略的實(shí)施，大學(xué)校園對于無線網(wǎng)絡(luò)的需求不斷提升。另一方面隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，每個(gè)教師和學(xué)生都必須適應(yīng)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的生活、工作和學(xué)習(xí)。而就目前的情況來看隨著手機(jī)、筆記本及其它無線終端的普及，這種建設(shè)無線校園的條件也日益成熟。 基于IEEE 802.11n的無線局域網(wǎng)具有終端豐富、標(biāo)準(zhǔn)成熟、可擴(kuò)展性強(qiáng)、安全可靠等一系列優(yōu)點(diǎn)。但由于校園內(nèi)人流的密集度較高和建筑物結(jié)構(gòu)特殊，造成了校園深度覆蓋能力不足。本文結(jié)合實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，介紹了一些較成熟的覆蓋技術(shù)。

2 無線覆蓋

2.1 劃分信道 目前WLAN一般采用基于802.11 a/b/g/n協(xié)議的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，工作在2.4GHz頻段，工作頻率范圍為2400～2483.5 MHz，屬于無需申請的ISM頻段（工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療）。由于使用ISM頻段，一般使用時(shí)劃分為13個(gè)信道，每個(gè)信道帶寬為22MHz；信道間隔5MHz。3個(gè)非重疊信道： 1、6、11。因此在現(xiàn)場需要部署多臺(tái)無線接入設(shè)備時(shí)，需要考慮信道之間的干擾問題，合理利用1、6、11三個(gè)信道，需要從水平和垂直兩個(gè)方向考慮，從而避免信道間的干擾。

2.2 傳播距離 室內(nèi)分型AP的發(fā)射功率不超過27dbm（500mW），而無線貓及無線機(jī)頂盒的發(fā)射功率為不超過20dbm（100mW）， 在設(shè)計(jì)無線校園覆蓋方案時(shí)應(yīng)該保證覆蓋區(qū)域內(nèi)的終端接收功率不低于-70dbm。為了保證信號(hào)質(zhì)量，一般還需要預(yù)留18dB。在相同的介質(zhì)中，傳播距離每增加一倍衰減增大6dB，不同的介質(zhì)中衰減量也不相同。除了信號(hào)接收功率，接收信號(hào)的信噪比也必須滿足一定條件。

3 設(shè)備選擇

3.1 無線機(jī)頂盒/無線貓直接覆蓋 無線機(jī)頂盒以及無線貓方式特點(diǎn)是只要同軸電纜到達(dá)的位置均可部署，覆蓋場景小，適用于教室或會(huì)議內(nèi)安裝了有線電視的場景。這時(shí)可以直接通過置換成無線機(jī)頂盒或者無線貓來提供WiFi信號(hào)，無線機(jī)頂盒和無線貓可以分別通過網(wǎng)口和同軸口連接外網(wǎng)，電視回傳通道和無線網(wǎng)絡(luò)共享接入帶寬，但回傳信號(hào)數(shù)據(jù)流量較小，建議無線機(jī)頂盒/無線貓開通6M帶寬。為保證用戶體驗(yàn)，單臺(tái)設(shè)備配置文件允許最大用戶接入數(shù)量為15個(gè)，同時(shí)建議的RF發(fā)射功率一般是100mW。

3.2 增強(qiáng)型分布式AP放裝覆蓋 室分AP方式特點(diǎn)是覆蓋面積較大、空間阻斷較多、AP要求集中部署，適用于大型公共場景，以及分布在教室通道兩側(cè)或辦公區(qū)域。對于部分沒有安裝有線電視的教室和小型會(huì)議室，可采用100mW的雙頻AP加強(qiáng)覆蓋，合理規(guī)劃頻率資源，減少不同區(qū)域間信號(hào)的相互干擾。AP全部采用瘦AP模式，通過校園核心機(jī)房內(nèi)的AC進(jìn)行統(tǒng)一管理，因而免去了現(xiàn)場施工調(diào)試過程，但是需提前將AP的MAC地址添加到AC系統(tǒng)內(nèi)。

3.3 室內(nèi)分布式AP深度覆蓋 對于大型會(huì)議室、禮堂和食堂等場所，由于室內(nèi)空間巨大，若采用無線貓和放裝型AP覆蓋受到無線信號(hào)傳播距離的限制，效果很不理想，因此一般采用室內(nèi)分布系統(tǒng)進(jìn)行覆蓋。一般有兩種方案：第一是利用原有的2G/3G/4G分布系統(tǒng)，在原有的線路上進(jìn)行合路，但是由于WLAN和移動(dòng)通信系統(tǒng)信號(hào)的頻率不同以及線路本身固有的頻率選擇性，必須合理測算信號(hào)的衰減，保證信號(hào)的質(zhì)量。第二是單獨(dú)建設(shè)WLAN無線分布系統(tǒng)，這種方案成本較高，而且會(huì)破壞建筑物原有的墻面和裝修，因此不作為首選方案。采用室內(nèi)分布式系統(tǒng)，要選擇合適天線且準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)天線角度的覆蓋范圍。

3.4 面板AP靈活覆蓋 對于一些重要的會(huì)議場所，比如校領(lǐng)導(dǎo)會(huì)客廳和行政會(huì)議室，若采用放裝AP會(huì)直接影響室內(nèi)美觀，這時(shí)可以采用面板AP實(shí)現(xiàn)小范圍覆蓋，只需將普通的信息面板置換為帶WIFI功能的信息面即可。

4 網(wǎng)絡(luò)接入方案

4.1 光纖接入 連續(xù)覆蓋、大進(jìn)深的公共區(qū)域、跨樓層的公共區(qū)域，最好采用光纖+AP方式，可實(shí)現(xiàn)千兆接入，需要單芯光纖接入。具體根據(jù)現(xiàn)場情況分為放裝AP和室分AP兩種方式。由于校園教學(xué)樓、行政樓、禮堂、活動(dòng)中心以及食堂等建筑物都屬于大容量高密度區(qū)域，同時(shí)接入時(shí)除了考慮無線接入的帶寬，還要考慮有線帶寬的需求，所以一般采用100M/1000M帶寬接入。對于部分大型教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓可采用10G光纖接入。

4.2 五類線接入 五類線的優(yōu)點(diǎn)是施工難度較低，對于環(huán)境的限制較小，超五類線容量甚至可以達(dá)到1000Mbit/s。除此以為五類線可以直接通過RJ45接口連接無線接入點(diǎn)，不需要單獨(dú)設(shè)置轉(zhuǎn)換設(shè)備，且成本較低，因此獲得了廣泛的應(yīng)用。但缺點(diǎn)是五類線傳輸距離較短，一般不超過90m，因此在一些場合無法使用。五類線一般適合帶寬需要不高，布線難度較大的區(qū)域。

4.3 同軸線接入 對于安裝有線電視的建筑物來說，同軸電纜所提供的帶寬雖然有限但是滿足了部分場景的特殊需要，但是同軸的電纜的帶寬是受限于有限電視終端的數(shù)量，一般和終端的數(shù)量成正比。因此這部分的接入帶寬主要根據(jù)無線機(jī)頂盒和無線貓的數(shù)量來規(guī)劃的。

4.4 G/4G移動(dòng)通信系統(tǒng)接入

對于部分難以覆蓋的區(qū)域或者由于施工難度和現(xiàn)場環(huán)境限制無法鋪設(shè)線纜的區(qū)域，可以考慮通過3G/4G移動(dòng)通信系統(tǒng)接入。這種接入方式只需要在現(xiàn)場布放若干移動(dòng)信號(hào)接收機(jī)并將移動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為WLAN信號(hào)，因此施工較為容易，但是缺點(diǎn)是可能信號(hào)的穩(wěn)定性和容量不理想。

5 總結(jié)

無線校園網(wǎng)是目前校園網(wǎng)建設(shè)的熱點(diǎn)，本文介紹確保校園網(wǎng)的覆蓋范圍和網(wǎng)絡(luò)接入的幾種成熟技術(shù)方案，在具體設(shè)計(jì)方案時(shí)必須結(jié)合建筑物的實(shí)際情況進(jìn)行分析，必要時(shí)還可以采取802.11協(xié)議以外的其他無線技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)充覆蓋，進(jìn)一步提升無線校園網(wǎng)的容量。

基金英目：樂山職業(yè)技術(shù)學(xué)院科學(xué)研究計(jì)劃資助項(xiàng)目（KY2015008）。

作者簡介：萬幸，男，樂山職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程師，畢業(yè)于東南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，碩士研究生，曾任職于中國電信、中興通訊以及江蘇有線，主要研究方向：寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。