浅析校园网的无线宽带接入技术与优化

2016-03-13湖北开放职业学院

电子世界 2016年12期

湖北开放职业学院　彭　沛

浅析校园网的无线宽带接入技术与优化

湖北开放职业学院彭沛

信息时代，随着宽带技术和无线接入技术飞速发展，校园网的组网技术越来越多样化。由原先的以太网、到现在的光网、WI-FI接入，在校师生对校园网提供的信息服务需求、接入的网速还是网络覆盖的范围也逐渐增多，本文就是对校园网的无线宽带接入技术进行探讨。

无线宽带；接入技术；优化

随着宽带技术和无线接入技术的快速发展，技术的普及及成本的降低，组建校园无线宽带网变成现实，校园无线宽带网的建设可以更好满足老师和学生在校园内随时随地接入网络的需求，更方便、快捷的获取所需信息。

1　无线通信系统的概念

无线通信的信息传输载体是电磁波，通信设备由三部分组成：发射器，接收器和作为传输介质的电磁波，主要的通讯方式为时分多址，频分多址、空分多址和码分多址接入［1］。相比较而言，码分多址有抗干扰能力强、保密性高、自动控制差错、支持通信业务种类多等优点。但是无线通信由于靠电磁波传送信息，传输路径复杂，容易受环境及天气的影响，使信号在传输个过程中受到干扰和衰减。干扰是指在无线通信中有用无线信号以外的其他无线信号都视为干扰信号。干扰会使信号严重失真甚至无法接收信号，针对干扰问题，无线通信提出了跳频和非连续性发射技术（DTX）。跳频是指信号发射和接收时的载波通信频率不一定是相同的，DTX是指无线发射和接收装置在不工作的状态下尽量少的发射和接收信号［2］。校园无线网采用的是WLAN（无线宽带局域网）技术，通信协议采用了IEEE802.11，通信载波工作在2.4GHz和5Ghz两个频段上，单个发射点覆盖距离100米左右；调制方式采用正交频分复用接入技术，有12个无线信道可用，最大数据传输速率可达54M/秒。

2　无线通信系统在校园网络中的应用

2.1无线宽带技术在校园网中的建模

校园网络主要包括校园主干网络和其他子网。图书馆子网、教学楼子网，学生宿舍子网是网络传输干线，负责校园局域网之间的资源共享和数据传输［3］。各主干网之间的通信主要通过光纤进行。图书馆管理系统是重要数据集中地，存储系统和图书检索系统实现了独立的管理系统。教学子网多媒体教学、点播视频等方式交互实现了自动化办公，主要是以太网组网方式，网络信息通过网线传输。无线组网是以上2种组网方式的补充，不用重新组建一个新的无线校园网，主要覆盖用户密集的区域，如教学楼、食堂，和户外有线网覆盖不到的区域，列如草坪、操场。随着智能手机的快速普及，师生对无线接入网络的需求越来越大，为了降低师生获取信息的成本，组建校园无线宽带网势在必行。目前主流的组网方式为接入点（AP）+交换机。AP是带有天线的接入点，智能手机、笔记本等设备通过它接入网络。AP具有一定的信号覆盖范围和接入带宽，可以满足一定数量的用户接入，AP与交换机之间通过光纤连接，它们之间的信息传输通过交换机接入上一级校园骨干网的交换机［4］。AP接入点较多，主要分为室内覆盖和室外覆盖。室内覆盖主要针对教学楼，图书馆、学生宿舍、食堂，由于无线信号穿越建筑物会发生衰减，为保证这些位置的信号强度，AP点一般都安装在走廊、大厅等公共部分。根据一般校园网的组网经验，大多数通过吸顶天线来实现。室外覆盖主要是教学楼与宿舍楼间的开阔地区、操场、校园内露天的活动区域，由于室外覆盖区域比室内较广，一般通过加装室外天线来实现网络覆盖。根据AP分布点多、广的特点，AP供电采用了POE技术，即从AP接入的上级交换机上取电，不需单独为每个AP分配电源，这种方式不仅能更加灵活多样的进行组网覆盖，同时还避免了由于电源不足而无法进行AP安装瓶颈现象的发生。

2.2无线网在校园网中的应用

校园无线网的建立，师生可以随时通过智能手机或笔记本接入校园网，10M左右的带宽可以满足师生在线远程教育，浏览新闻，收发邮件，看视频听音乐。同时，可以下载校园手机客户端随时查询图书馆的借阅信息，参与校园BBS的报名和投票，及时获取校园新闻和活动，提高了在线师生参与学校管理的积极性。校园无线网的覆盖还可以提高校园监控系统的监控范围，在校园实现了全方位的信息采集和视频监控。学校的教学建筑和生活建筑的出入口和重点的防火防盗位置；学生集体出现的场所如学校食堂和运动场等安装摄像机进行监控；对校区的主干道、主要路口、和校园路口安装报警器、语音、红外等安全防护技术，保证校园安全监管［5］。对于不易布放线缆的地区，可以通过在摄像头上加装无线通信模块来实现数据实时传输，保证监控无死角，安全全校园。

3　无线通信系统应用中存在问题及对策

3.1无线网络系统在应用中存在的问题

由于覆盖范围广，安全接入无线网是首要的。在无线环境中必需对接入者进行身份识别，无线网中的身份识别主要有三种，即开放系统认证、封闭系统认证和分享密匙认证。现在无线网接入身份识别主要是分享密匙认证，在校师生可以通过校园网密码接入校园网。由于校园内人员情况复杂，对上传数据保密性和完整性也是一个考验。

校园无线网建成初期可能问题不大，但是随着网络用户的增多会出现各种各样的接入问题。例如：用户会反映接入不了网络，或是有网络信号可以接入但打不开各种网络应用，网速慢等各种问题。对出现的各种问题及时进行网络优化是保证网络通信质量是一个必要手段。

从无线通信系统的维护来说，在运行过程中，对工作人员在技术上有较高的要求，维护人员不仅需要具备无线通信、光纤通信、以太网等方面的知识，而且对校园的多样组网方式及网络结构也需要有深刻的理解、清醒的认识，与此同时还要有丰富的网络维护经验，对随时可能出现的网络故障能够及时予以处理。

3.2校园无线网的优化

首先，在建立无线网络时要做好充分的前期规划，对信号覆盖的范围和接入的用户数及每个用户可分配的带宽做一个科学的预估，需对后期可能的网络扩容及升级留有空间。其次，网络建成后每隔一段时间进行网络质量调查，对出现的网络故障进行分析。对于信号覆盖问题，通过路测收集无线信号数据，实时调整天线的发射功率和天线信号的传播方向，增强有效信号，减少相邻小区无效信号，达到最优信号覆盖减少不必要的干扰。再者，对于网络容量问题，实时监控网管中的流量统计，对每个接入点的接入带宽进行分配和调整，避免用户过多而出现的网速下，如果多次出现高峰期网络流量大于规划容量，要及时上报申请网络扩容。最后，日常维护中要注意网管平台中出现的各类设备告警，发现设备故障及时进行更换。在建立无线网的同时着重培养一批专业网络优化及维护工作人员，在系统运行出现故障时能迅速的发现并解决问题，在最短时间内恢复正常，为系统服务校园提供坚实的技术保障。

在无线校园网的推广过程中，为了广大学生、老师、工作人员能利用无线校园网络进行学习和工作，可以在校园内印发简单易懂使用小册子，帮助学生了解无线网及其使用方法；对于老师和其他工作人员可采取小规模知识讲座的方式，帮助快速了解并学会使用无线网及其相关应用；将教学活动、学生活动与校园移动客户端结合在一起，提高使用范围。