运营商高校共建WLAN校园方案探讨

中国联通邢台分公司 张玉龙

中讯邮电咨询设计院有限公司 张 斌

一、引言

随着运营商3G用户规模的不断扩大和移动互联网业务的快速发展，运营商现网数据流量激增，3G网络面临巨大的扩容压力。为了分流3G网络数据流量和提升用户体验，中国三大运营商2010年开始在交通枢纽、高校等热点区域大规模部署WLAN网络。2011年三大运营商更是推出了各自的WLAN发展战略，并分别开展了针对WLAN用户的免费体验以培育市场，无线局域网开始步入爆发性增长期。

另一方面，校园网络建设不断普及，有线以太网络建设逐渐普及并趋于成熟。但是随着无线终端产品的价格逐步降低，越来越多的在校师生拥有具备Wi-Fi功能的终端产品，如笔记本电脑、PDA、智能手机等，人们越来越要求尽可能方便、快速、移动式的使用网络。WLAN无线网络的宽带移动化特点正好能够满足了人们这方面的需要。

二、WLAN校园需求分析

近年来，已有的有线校园网络，由于只能提供相对固定网络接口，已很难满足师生随时随地访问网络资源的需要。同时，WLAN产业已经非常成熟，建网和使用的成本都比较低；因此运营商与高校共建校园WLAN网络，高校师生通过无线访问网络资源将成为现实。

校园中，WLAN网络的主要应用场景包括：

宿舍区域。用户分布高度集中，且具有上网时间相对固定，晚高峰时段用户数量较多，在线游戏、BT下载等高带宽高流量业务比重较高等特点。

教学区域。图书馆、教室等区域一般很难综合布线，有线网络难以进入，所以WLAN成为惟一选择。

休闲区域。校园广场、操场等区域一般来说具有空间较为开阔，用户密度较低等特点，但是考虑到提升用户体验，无缝校园覆盖的目的，仍然需要对高校休闲区域做适度的覆盖。

三、WLAN校园共建方案

1. 校园WLAN网络架构

由于各高校的具体情况的不同以及各地各运营商固网资源的不同，WLAN校园网络建设并没有统一的模式。本文仅以某高校的WLAN建设方案为例进行探讨。

本方案中，校园WLAN方案主要由瘦AP，接入交换机，汇聚交换机，BRAS、AC等组成，如图1所示。考虑到高校覆盖面积大，用户较多，AP布放数量多，为了便于网络扩容和管理，并节约建网成本，本方案采用瘦AP+AC的组网方式。依据覆盖面积和容量，每栋楼布放一定数量的AP，每栋楼安装1台接入交换机用于连接各个AP。每栋楼的接入交换机通过光缆与汇聚交换机（安装在学校机房内）相连。汇聚交换机通过校园网络再向上接入到运营商机房的汇聚交换机上，并通过BRAS连接到城域网上。

本方案采用AC旁挂BRAS方式。BRAS是固网运营商最常用的设备，主要用于业务层面的控制，实现对用户的控制和管理，它最重要的业务功能就是对用户的认证、授权和计费，一般的BRAS主要支持PPPoE，在WLAN无线接入网络中，BRAS还提供DHCP+Portal推送功能。AC主要起的作用是完成对AP的控制，包括AP的接入控制、AP的参数配置，AP网管监控，AP的安全控制等。

此外，为了实行计费和认证功能，还需要校园WLAN网络连接到省级WLAN 业务平台，主要包括用户认证和Portal 两大部分，实现WLAN 业务相关的用户信息查询、WLAN 业务开通、用户认证、动态密码创建与管理、向计费系统触发计费请求或发送原始话单、强制认证Portal 的推送、用户自服务等。

2. 无线覆盖方式

依据前面对校园WLAN需求分析，针对不同的场景，可以采用不同的AP类型和不同的布放方式。

对于宿舍区域，可以采用室内分布型AP+室内分布系统的方式。若宿舍区域原来有2G/3G室分系统，可以采用将AP直接合路到室分系统，如图2所示。若宿舍区域没有室分系统，则需要重新布放分布系统，根据实际情况的需要，可以考虑2G/3G/WLAN共建的方式，可以大幅减低综合建设成本。宿舍区用户分布高度集中，因此需要考虑WLAN的容量问题，虽然WLAN采用CSMA/CA机制，理论上对单AP接入用户没有明确限制，但是受限于传输带宽和空口资源，在工程实际中一般要求单AP同时在线用户数不超过20个。因此在做方案设计时，需要考虑WLAN终端渗透率，WLAN用户的并发率等因素，做到AP数量和用户数量的匹配。

对于教室和图书馆区域，一般具有空间相对宽阔，建筑阻挡较少，且教室和图书馆区一般会存在布线困难的问题，因此建议采用独立放装型AP。可以将独立放装型AP放置在天花板上或者角落处，尽量较少对建筑物的影响。

对于操场和校园广场，考虑到空间较为开阔，用户相对较少的特点，可以采用室外型AP+高增益板状天线的方式进行覆盖。目前，AP供应商提供的室外型AP功率一般为500mW，即27dBm的发射功率，高增益的定向天线功率增益可达18dBi，则天线输出口功率可以达到45dBm。考虑到自由空间损耗和人体损耗等因素，在开阔区域下行覆盖可以达到500米，但是WLAN一般认为是上行受限系统，建议覆盖距离不超过400米。

3. 网络参数配置

网络部署完毕后，正确的参数配置是网络能够开通运营的关键，WLAN网络参数配置包括DNS，BRAS，AP等网元的参数配置。DNS服务器上应该添加AC的域名以及相应的IP地址。对于采用AC旁挂BRAS的组网方式，BRAS用作DHCP Server，需要规划一段IP地址段为AP分配公网地址/私网地址。同时BRAS作为ACL（访问控制列表），应该做如下配置：允许AP直接与AC建立隧道；允许AP访问DNS服务器；允许AC与AC网管平台相互访问。

AP作为无线接入设备，应该配置SSID用以区分不同的网络，WLAN终端可以根据搜索到SSID选择相应WLAN进行接入。SSID最多可以有32个字符，SSID由AP广播出来，一般将其设置为运营商的名称或业务名称，如CMCC，chinaunicom，chinatelecom等。AP还应该根据规划，配置AC的域名，通过域名解析，获得AC的地址。

为了方便用户的使用，用户终端不做特殊配置，但是需要开启DHCP动态主机控制协议，以能够获取动态IP地址，在本方案中，BRAS负责为终端分配IP地址。

划分VLAN可以控制广播风暴，提高网络整体安全性，使网络管理简单直观，因此VLAN的划分在WLAN网络部署中非常必要。根据WLAN管理VLAN和业务VLAN分离的原则，可以将整个校园的AP配置为一个管理VLAN，对于业务VLAN，则可以以SSID为划分依据，每个SSID对应一个VLAN ID，即每个SSID对应一个业务VLAN。

4. 与校园网的融合

运营商与高校共建WLAN网络，要充分考虑高校的个性化需求，如WLAN网络与校园网络的融合问题，高校对WLAN网络的管理与监控。为方便本校师生通过WLAN访问校园网，避免迂回路由，同时也为了校园网的安全性，实际组网过程中，可以将AP划分两个SSID，每个SSID对应不同的VLAN。一个SSID用于连接校园内部网络，一个SSID用于连接Internet。对Internet业务，由运营商BRAS来进行接入认证，针对具体情况可以采用Portal认证或PPPOE认证。对于校园网业务，则由校方BRAS进行认证，可以采用Portal方式进行认证。

为了配合高校管理工作，可以根据高校要求对校园AP进行配置，AC可以要求指定区域的AP在指定时间开启或者关闭某个SSID的接入服务，如晚上11:00后关闭学生的SSID，但保留教师公寓SSID正常工作。另外，可以在学校放置网管系统反拉终端，实时监控在线校园用户数，实现高校对校园WLAN网络的部分管控。

四、结束语

高校校园具有用户基数大，笔记本、智能终端渗透率高，学生容易接受新事物等特点，使其成为运营商的潜在优质用户区。高校校园的WLAN网络覆盖和业务开展，对运营商提高市场占有率，提升品牌形象具有重要意义。对于高校来说，WLAN校园建设可以使校园用户随时随地访问网络，方便广大师生的学习和生活，大大提高校园信息化水平。总之，运营商和高校共建校园WLAN网络是合作创造共赢的模式，值得进一步的探讨和推广。

见www.dcw.org.cn