淺析校園網(wǎng)的無線寬帶接入技術(shù)與優(yōu)化

湖北開放職業(yè)學(xué)院　彭　沛

淺析校園網(wǎng)的無線寬帶接入技術(shù)與優(yōu)化

湖北開放職業(yè)學(xué)院彭沛

信息時(shí)代，隨著寬帶技術(shù)和無線接入技術(shù)飛速發(fā)展，校園網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)越來越多樣化。由原先的以太網(wǎng)、到現(xiàn)在的光網(wǎng)、WI-FI接入，在校師生對校園網(wǎng)提供的信息服務(wù)需求、接入的網(wǎng)速還是網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍也逐漸增多，本文就是對校園網(wǎng)的無線寬帶接入技術(shù)進(jìn)行探討。

無線寬帶；接入技術(shù)；優(yōu)化

隨著寬帶技術(shù)和無線接入技術(shù)的快速發(fā)展，技術(shù)的普及及成本的降低，組建校園無線寬帶網(wǎng)變成現(xiàn)實(shí)，校園無線寬帶網(wǎng)的建設(shè)可以更好滿足老師和學(xué)生在校園內(nèi)隨時(shí)隨地接入網(wǎng)絡(luò)的需求，更方便、快捷的獲取所需信息。

1　無線通信系統(tǒng)的概念

無線通信的信息傳輸載體是電磁波，通信設(shè)備由三部分組成：發(fā)射器，接收器和作為傳輸介質(zhì)的電磁波，主要的通訊方式為時(shí)分多址，頻分多址、空分多址和碼分多址接入［1］。相比較而言，碼分多址有抗干擾能力強(qiáng)、保密性高、自動(dòng)控制差錯(cuò)、支持通信業(yè)務(wù)種類多等優(yōu)點(diǎn)。但是無線通信由于靠電磁波傳送信息，傳輸路徑復(fù)雜，容易受環(huán)境及天氣的影響，使信號(hào)在傳輸個(gè)過程中受到干擾和衰減。干擾是指在無線通信中有用無線信號(hào)以外的其他無線信號(hào)都視為干擾信號(hào)。干擾會(huì)使信號(hào)嚴(yán)重失真甚至無法接收信號(hào)，針對干擾問題，無線通信提出了跳頻和非連續(xù)性發(fā)射技術(shù)（DTX）。跳頻是指信號(hào)發(fā)射和接收時(shí)的載波通信頻率不一定是相同的，DTX是指無線發(fā)射和接收裝置在不工作的狀態(tài)下盡量少的發(fā)射和接收信號(hào)［2］。校園無線網(wǎng)采用的是WLAN（無線寬帶局域網(wǎng)）技術(shù)，通信協(xié)議采用了IEEE802.11，通信載波工作在2.4GHz和5Ghz兩個(gè)頻段上，單個(gè)發(fā)射點(diǎn)覆蓋距離100米左右；調(diào)制方式采用正交頻分復(fù)用接入技術(shù)，有12個(gè)無線信道可用，最大數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)54M/秒。

2　無線通信系統(tǒng)在校園網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

2.1無線寬帶技術(shù)在校園網(wǎng)中的建模

校園網(wǎng)絡(luò)主要包括校園主干網(wǎng)絡(luò)和其他子網(wǎng)。圖書館子網(wǎng)、教學(xué)樓子網(wǎng)，學(xué)生宿舍子網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)傳輸干線，負(fù)責(zé)校園局域網(wǎng)之間的資源共享和數(shù)據(jù)傳輸［3］。各主干網(wǎng)之間的通信主要通過光纖進(jìn)行。圖書館管理系統(tǒng)是重要數(shù)據(jù)集中地，存儲(chǔ)系統(tǒng)和圖書檢索系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立的管理系統(tǒng)。教學(xué)子網(wǎng)多媒體教學(xué)、點(diǎn)播視頻等方式交互實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化辦公，主要是以太網(wǎng)組網(wǎng)方式，網(wǎng)絡(luò)信息通過網(wǎng)線傳輸。無線組網(wǎng)是以上2種組網(wǎng)方式的補(bǔ)充，不用重新組建一個(gè)新的無線校園網(wǎng)，主要覆蓋用戶密集的區(qū)域，如教學(xué)樓、食堂，和戶外有線網(wǎng)覆蓋不到的區(qū)域，列如草坪、操場。隨著智能手機(jī)的快速普及，師生對無線接入網(wǎng)絡(luò)的需求越來越大，為了降低師生獲取信息的成本，組建校園無線寬帶網(wǎng)勢在必行。目前主流的組網(wǎng)方式為接入點(diǎn)（AP）+交換機(jī)。AP是帶有天線的接入點(diǎn)，智能手機(jī)、筆記本等設(shè)備通過它接入網(wǎng)絡(luò)。AP具有一定的信號(hào)覆蓋范圍和接入帶寬，可以滿足一定數(shù)量的用戶接入，AP與交換機(jī)之間通過光纖連接，它們之間的信息傳輸通過交換機(jī)接入上一級(jí)校園骨干網(wǎng)的交換機(jī)［4］。AP接入點(diǎn)較多，主要分為室內(nèi)覆蓋和室外覆蓋。室內(nèi)覆蓋主要針對教學(xué)樓，圖書館、學(xué)生宿舍、食堂，由于無線信號(hào)穿越建筑物會(huì)發(fā)生衰減，為保證這些位置的信號(hào)強(qiáng)度，AP點(diǎn)一般都安裝在走廊、大廳等公共部分。根據(jù)一般校園網(wǎng)的組網(wǎng)經(jīng)驗(yàn)，大多數(shù)通過吸頂天線來實(shí)現(xiàn)。室外覆蓋主要是教學(xué)樓與宿舍樓間的開闊地區(qū)、操場、校園內(nèi)露天的活動(dòng)區(qū)域，由于室外覆蓋區(qū)域比室內(nèi)較廣，一般通過加裝室外天線來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。根據(jù)AP分布點(diǎn)多、廣的特點(diǎn)，AP供電采用了POE技術(shù)，即從AP接入的上級(jí)交換機(jī)上取電，不需單獨(dú)為每個(gè)AP分配電源，這種方式不僅能更加靈活多樣的進(jìn)行組網(wǎng)覆蓋，同時(shí)還避免了由于電源不足而無法進(jìn)行AP安裝瓶頸現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2無線網(wǎng)在校園網(wǎng)中的應(yīng)用

校園無線網(wǎng)的建立，師生可以隨時(shí)通過智能手機(jī)或筆記本接入校園網(wǎng)，10M左右的帶寬可以滿足師生在線遠(yuǎn)程教育，瀏覽新聞，收發(fā)郵件，看視頻聽音樂。同時(shí)，可以下載校園手機(jī)客戶端隨時(shí)查詢圖書館的借閱信息，參與校園BBS的報(bào)名和投票，及時(shí)獲取校園新聞和活動(dòng)，提高了在線師生參與學(xué)校管理的積極性。校園無線網(wǎng)的覆蓋還可以提高校園監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍，在校園實(shí)現(xiàn)了全方位的信息采集和視頻監(jiān)控。學(xué)校的教學(xué)建筑和生活建筑的出入口和重點(diǎn)的防火防盜位置；學(xué)生集體出現(xiàn)的場所如學(xué)校食堂和運(yùn)動(dòng)場等安裝攝像機(jī)進(jìn)行監(jiān)控；對校區(qū)的主干道、主要路口、和校園路口安裝報(bào)警器、語音、紅外等安全防護(hù)技術(shù)，保證校園安全監(jiān)管［5］。對于不易布放線纜的地區(qū)，可以通過在攝像頭上加裝無線通信模塊來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，保證監(jiān)控?zé)o死角，安全全校園。

3　無線通信系統(tǒng)應(yīng)用中存在問題及對策

3.1無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在應(yīng)用中存在的問題

由于覆蓋范圍廣，安全接入無線網(wǎng)是首要的。在無線環(huán)境中必需對接入者進(jìn)行身份識(shí)別，無線網(wǎng)中的身份識(shí)別主要有三種，即開放系統(tǒng)認(rèn)證、封閉系統(tǒng)認(rèn)證和分享密匙認(rèn)證?，F(xiàn)在無線網(wǎng)接入身份識(shí)別主要是分享密匙認(rèn)證，在校師生可以通過校園網(wǎng)密碼接入校園網(wǎng)。由于校園內(nèi)人員情況復(fù)雜，對上傳數(shù)據(jù)保密性和完整性也是一個(gè)考驗(yàn)。

校園無線網(wǎng)建成初期可能問題不大，但是隨著網(wǎng)絡(luò)用戶的增多會(huì)出現(xiàn)各種各樣的接入問題。例如：用戶會(huì)反映接入不了網(wǎng)絡(luò)，或是有網(wǎng)絡(luò)信號(hào)可以接入但打不開各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，網(wǎng)速慢等各種問題。對出現(xiàn)的各種問題及時(shí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是保證網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量是一個(gè)必要手段。

從無線通信系統(tǒng)的維護(hù)來說，在運(yùn)行過程中，對工作人員在技術(shù)上有較高的要求，維護(hù)人員不僅需要具備無線通信、光纖通信、以太網(wǎng)等方面的知識(shí)，而且對校園的多樣組網(wǎng)方式及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也需要有深刻的理解、清醒的認(rèn)識(shí)，與此同時(shí)還要有豐富的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，對隨時(shí)可能出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)故障能夠及時(shí)予以處理。

3.2校園無線網(wǎng)的優(yōu)化

首先，在建立無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)要做好充分的前期規(guī)劃，對信號(hào)覆蓋的范圍和接入的用戶數(shù)及每個(gè)用戶可分配的帶寬做一個(gè)科學(xué)的預(yù)估，需對后期可能的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容及升級(jí)留有空間。其次，網(wǎng)絡(luò)建成后每隔一段時(shí)間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量調(diào)查，對出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)故障進(jìn)行分析。對于信號(hào)覆蓋問題，通過路測收集無線信號(hào)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)調(diào)整天線的發(fā)射功率和天線信號(hào)的傳播方向，增強(qiáng)有效信號(hào)，減少相鄰小區(qū)無效信號(hào)，達(dá)到最優(yōu)信號(hào)覆蓋減少不必要的干擾。再者，對于網(wǎng)絡(luò)容量問題，實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)管中的流量統(tǒng)計(jì)，對每個(gè)接入點(diǎn)的接入帶寬進(jìn)行分配和調(diào)整，避免用戶過多而出現(xiàn)的網(wǎng)速下，如果多次出現(xiàn)高峰期網(wǎng)絡(luò)流量大于規(guī)劃容量，要及時(shí)上報(bào)申請網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容。最后，日常維護(hù)中要注意網(wǎng)管平臺(tái)中出現(xiàn)的各類設(shè)備告警，發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障及時(shí)進(jìn)行更換。在建立無線網(wǎng)的同時(shí)著重培養(yǎng)一批專業(yè)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及維護(hù)工作人員，在系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)能迅速的發(fā)現(xiàn)并解決問題，在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)正常，為系統(tǒng)服務(wù)校園提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。

在無線校園網(wǎng)的推廣過程中，為了廣大學(xué)生、老師、工作人員能利用無線校園網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)和工作，可以在校園內(nèi)印發(fā)簡單易懂使用小冊子，幫助學(xué)生了解無線網(wǎng)及其使用方法；對于老師和其他工作人員可采取小規(guī)模知識(shí)講座的方式，幫助快速了解并學(xué)會(huì)使用無線網(wǎng)及其相關(guān)應(yīng)用；將教學(xué)活動(dòng)、學(xué)生活動(dòng)與校園移動(dòng)客戶端結(jié)合在一起，提高使用范圍。

4　結(jié)束語

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，無線校園網(wǎng)的建立極大的改變校園師生學(xué)習(xí)和生活方式，讓師生從空間的束縛中解放出。移動(dòng)圖書館、移動(dòng)校務(wù)管理、移動(dòng)電化教學(xué)等移動(dòng)應(yīng)用的推出，為簡化學(xué)校管理，提高教學(xué)效率提供了一個(gè)全新的途徑。

［1］趙蓉.現(xiàn)代通信原理教材［M］.北京郵電大學(xué)出版社，2009.

［2］拉帕波特（美）.無線通信原理與應(yīng)用［M］.電子工業(yè)出版社，2006.

［3］譚愛國.基于校園網(wǎng)的多點(diǎn)視頻會(huì)議系統(tǒng)方案規(guī)劃與實(shí)施［D］.武漢理工大學(xué)，2014.

［4］喬桂紅，辛富國.光纖通信教材［M］.人民郵電出版社，2014.

［5］仲偉.高校數(shù)字化校園網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與規(guī)劃［D］.中國海洋大學(xué)，2012.

彭沛（1983—），女，湖北武漢人，湖北開放職業(yè)學(xué)院信息機(jī)電學(xué)院講師，現(xiàn)從事電子與通信方面的研究。