無線網(wǎng)在高校校園網(wǎng)中的部署

劉保國

（唐山師范學院 信息技術(shù)中心，河北 唐山 063000）

1 引言

我國高校信息化建設(shè)歷經(jīng)多媒體化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化以及正向目前倡導的智慧化過渡等一系列發(fā)展過程，建設(shè)高效、安全的校園網(wǎng)絡(luò)是高校實現(xiàn)智慧化的教學、科研、管理與生活的基礎(chǔ)。無線網(wǎng)絡(luò)具有較好的移動性、靈活性、可伸縮性和經(jīng)濟性，而且由于無線網(wǎng)絡(luò)高度契合了高校高速的知識生產(chǎn)、傳播和利用的功能特點，因此高校網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也從過去有線部署模式或有線為主無線為輔的部署模式發(fā)展到現(xiàn)在的以有線為主干、無線接入廣泛應(yīng)用的模式[1-2]。

2 無線網(wǎng)的分類

無線網(wǎng)一般根據(jù)其技術(shù)特點和信號覆蓋面積大小分為以下4 種類型。

無線局域網(wǎng)。無線局域網(wǎng)以微波或射頻為介質(zhì)進行無線通信，利用電磁波代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電纜傳遞信息，因此，它的可擴展性和延伸性較強，可以在某些程度上代替有線網(wǎng)絡(luò)。無線局域網(wǎng)主要在局部地區(qū)進行組網(wǎng)和使用，覆蓋范圍較小。

無線個域網(wǎng)。無線個域網(wǎng)以IEEE802.15 技術(shù)為基礎(chǔ)，包括藍牙、IrDA、Home RF 等，應(yīng)用無線接口可以隨時隨地代替有線連接，具有很強的移植性，對人體的傷害小，其成本也較低。

無線城域網(wǎng)。當信號覆蓋面積大時，接入的無線信號將會減弱，無線城域網(wǎng)技術(shù)則可以提高信號強度，其信號覆蓋面積較大。

無線廣域網(wǎng)。無線廣域網(wǎng)是在無線城域網(wǎng)的基礎(chǔ)上進行更大范圍的無線接入，可以覆蓋全國甚或全球范圍。與其他無線網(wǎng)絡(luò)相比，無線廣域網(wǎng)更強調(diào)快速移動。無線廣域網(wǎng)的發(fā)展空間很大，主要有移動通信系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)，3G、4G、5G 和6G 技術(shù)都屬于無線廣域網(wǎng)的范圍。

3 無線網(wǎng)在校園網(wǎng)組網(wǎng)的優(yōu)點

由于無線網(wǎng)絡(luò)的移動性、靈活性，因此在校園網(wǎng)中部署無線網(wǎng)接入，可以極方便地為高校實現(xiàn)泛在的學習環(huán)境。

高效的教學指導。利用校園無線網(wǎng)進行移動式教學，每個學生都可以根據(jù)自己的學習特點合理地安排學習進度，從而實現(xiàn)高效的教與學。

靈活的教室布局。在教室里部署無線網(wǎng)絡(luò)后，就不需要再使用網(wǎng)線逐個把PC 機連接到固定的以太網(wǎng)端口，從而可以方便地使用移動終端（筆記本電腦或手機）進行學習交流。

方便的資料查閱。通過將無線終端接入校園無線網(wǎng)，學生可以很方便地就剛剛聽到的信息得到指導性建議，或在課下就得到的專業(yè)知識和教師第一時間進行交流，極大地提高學習效率。

實時的語音和視頻。通過接入無線網(wǎng)絡(luò)，師生都可以方便地實現(xiàn)實時的通信、實時的語音和實時的視頻。

4 無線網(wǎng)在高校局域網(wǎng)中的部署實施

4.1 無線網(wǎng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

無線局域網(wǎng)組網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)可分為對等網(wǎng)絡(luò)和結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)兩種。校園無線網(wǎng)組網(wǎng)采用的是結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。

如圖1 所示，結(jié)構(gòu)化無線網(wǎng)絡(luò)由無線接入點（AP）、無線工作站（STA）以及分布式系統(tǒng)（DSS）構(gòu)成，覆蓋的區(qū)域分基本服務(wù)區(qū)（BSS）和擴展服務(wù)區(qū)（ESS）。AP 用于在無線STA 和有線網(wǎng)絡(luò)之間接收、緩存和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，通常能夠覆蓋幾十至幾百用戶，覆蓋半徑達幾百米。

圖1 結(jié)構(gòu)化無線網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

一個AP 所覆蓋的微蜂窩區(qū)域就是該AP 的基本服務(wù)區(qū)，由該無線接入點以及與其關(guān)聯(lián)的無線工作站構(gòu)成。無線工作站采用AP 的基本服務(wù)區(qū)標示符（BSSID）與該AP 建立關(guān)聯(lián)，在802.11b 中，BSSID 是AP 的MAC 地址。

擴展服務(wù)區(qū)是指由多個AP 以及連接它們的分布式系統(tǒng)組成的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)，所有AP 必需共享同一個擴展服務(wù)區(qū)標示符（ESSID）。

4.2 校園網(wǎng)中無線網(wǎng)接入組網(wǎng)

當在校園局域網(wǎng)中組入無線網(wǎng)時就形成了有線-無線校園局域網(wǎng)，如圖2 所示。

圖2 一個典型的有線-無線校園局域組網(wǎng)模式

在圖2 所示的組網(wǎng)模式中，接入層采用無線網(wǎng)絡(luò)，在需要信號覆蓋的地方設(shè)置無線接入點，并連接在無線控制器上加以管理。所有的終端通信都通過AP 接轉(zhuǎn)，即是以無線鏈路作為接入的基干網(wǎng)。

4.3 無線網(wǎng)接入設(shè)計

在規(guī)劃校園網(wǎng)的無線接入時，首先要在前期對使用環(huán)境進行準確勘測，分析確定各種不同使用場景的接入需求，從而科學設(shè)計接入點位置和數(shù)量、科學分配IP 地址，選擇合適的漫游方式等。

4.2.1 應(yīng)用場景接入需求

高校校園內(nèi)的無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景可大致分為學生宿舍、辦公區(qū)、圖書館、普通教室、階梯教室和食堂等6 種類型，其接入需求如表1 所示。

表1 各種應(yīng)用場景接入需求

4.2.2 接入點位置和數(shù)量

對于無線接入點的位置和數(shù)量，應(yīng)從以下方面考慮[3]：

安全角度。為保證無線接入點便于維護和管理，將室內(nèi)AP 放在天花板上，盡量不易觸摸；室外AP 要防雨防電，所在位置要便于維護，電源要做好保護措施，防止漏電現(xiàn)象。

網(wǎng)絡(luò)信號的強度。為了保證網(wǎng)絡(luò)信號強度的穩(wěn)定性，建筑物的每一層可安裝2 個AP，并通過合理的信道劃分和正確的安放角度來保證無線信號的穩(wěn)定。同時應(yīng)避免和其他的有較強干擾的電磁波信源放在一起。

無線信號之間的干擾。影響信號強度的因素通常有障礙物、距離、天氣、終端用戶無線網(wǎng)卡的接收發(fā)射能力等等。在同一樓層安放的兩臺AP 的信號之間可能會產(chǎn)生一定的干擾，比如同時發(fā)出的信號如果處于同一頻率的狀態(tài)下，會使得接收裝置中出現(xiàn)雜音，在安放AP 時，要注意它們的角度和天線的安放方式。另外在信道規(guī)劃方面，因為在同一樓層，不同的AP，如果它們的信道相同，其信號也會發(fā)生干擾，所以要充分考慮AP 信道的劃分。在多個頻道同時工作的情況下，同樓層內(nèi)為保證頻道之間盡量互不干擾，要求這兩個頻道的中心頻率間隔不低于5MHz，故頻道間必須兩兩隔離，DSSS 技術(shù)最多可以提供3 個不重疊的頻道同時工作[4]。以校園宿舍樓為例，信道配置示例如表2 所示。

表2 無線接入信道設(shè)置示例

4.2.3 IP 地址的分配

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用集中式，AC 采用公有IP 地址與CMNET 核心交換機互聯(lián)，而AC 的下聯(lián)AP 端口與接入網(wǎng)匯聚交換機互聯(lián)，同時AC 上啟動DHCP 功能，對各個熱點區(qū)域的上網(wǎng)用戶進行公有IP 設(shè)置。還以校園宿舍為例，IP 地址的分配示例如表3 所示。

表3 IP 地址分配示例

4.2.3 漫游方式

校園無線網(wǎng)絡(luò)必須能夠較完美地實現(xiàn)整個校區(qū)的漫游通信，以確保終端總是能在最強的信號接入點接入，從而保障終端用戶的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。無線網(wǎng)絡(luò)的漫游類型可以分為兩種：AC 內(nèi)漫游和AC 間漫游。

4.2.3.1 AC 內(nèi)漫游

如圖3 所示，AC 內(nèi)漫游的過程為：

圖3 AC 內(nèi)漫游

（1）一個用戶終端通過快速漫游方式與AP1建立關(guān)聯(lián)，然后再連接到AC 上；

（2）該終端斷開與AP1 的關(guān)聯(lián)，并漫游到與AP1 同一無線控制器AC 相連的AP2 上；

（3）該終端與AP2 建立關(guān)聯(lián)。

4.2.3.2 AC 間漫游

如圖4 所示，AC 間的漫游過程為：

圖4 AC 間漫游

（1）一個用戶終端通過快速漫游方式與AP1建立關(guān)聯(lián)，然后再連接到AC1 上；

（2）該終端斷開與AP1 的關(guān)聯(lián)，并漫游到AP2上，后者連接到非AC1 的另一個無線控制器成員AC2 上；

（3）AC1 和AC2 之間通過IACTP 隧道同步需要漫游的終端的信息；

（4）該終端與AP2 建立關(guān)聯(lián)。

5 結(jié)束語

校園網(wǎng)絡(luò)是高校校園內(nèi)信息傳輸和管理的基礎(chǔ)載體，無線組網(wǎng)模式適應(yīng)了高校面向未來的泛在和泛時學習、科研、管理和生活的需要，建設(shè)和完善高效運行的有線—無線有機融合組網(wǎng)的校園網(wǎng)絡(luò)，對于提高高校現(xiàn)代化治理能力和治理水平起著基礎(chǔ)性作用和革命性影響。