密集用户校园无线网优化设计研究

2021-09-09陈保国

江苏通信 2021年4期

关键词：无线网无线网络交换机

陈保国

南京铁道职业技术学院

0 引言

近年来，我国现代化信息化水平逐渐提升，高校师生对无线网络有了更高的需求，但从目前来看，部分学校在校园无线网设计和建设方面仍存在不利因素，有必要对其展开深入探索。

1 高校网络建设现状

目前，移动应用是高校信息化发展的重要趋势之一，高校师生对智能手机有了更加广泛的应用，手机连接校园网络能够更加方便地获得教育咨询等服务，切实保障了用户良好的应用体验。构建校园无线网则能够在极大程度上实现对有线网络限制的突破，实现同有线网的高效集成，使其面向学校管理人员以及师生等不同用户。并提供更加个性化的信息资源以及服务。

当下，我国绝大部分高校已经落实了对主干网络的设备配置，在实践过程中逐步形成了较为完善的校园网体系，主要是对教学区开展无线网、有线网的全覆盖，并在生活区（宿舍、食堂等）实现了有线网覆盖。但随着信息技术水平逐渐提升，移动便携设备实现了大范围的推广，各种移动教学以及网上教学逐渐占据更大比重，同时，师生在上网需求以及体验方面也产生了更高的需求。但结合当前校园区域来看，仍存在部分无线网覆盖死角（如户外场所、餐厅等），在后续开展的校园无线网设计以及建设工作中，应当重点关注这些区域的无线网络覆盖与搭建。

2 密集用户校园无线网规划设计与部署

2.1 规划设计

在进行校园无线网覆盖时，应当事先对覆盖区域展开科学、合理的规划与设计，包括用户容量规划、网络上层总带宽以及无线链路规划等。唯有确保各项规划的实效性，才能为后续无线网的高质量建设及运行创造良好的条件。笔者主要从某高校的实际情况出发，对其密集用户校园无线网设计展开探究。

（1）用户容量规划。对单个AP所能覆盖的永无容量N的计算：

式中，P代表用户上网的并发率，B代表每个用户所能分配的带宽，C代表AP孔口带宽，例如在应用802.11 g模式下，其AP空口有效带宽基本上会在20 Mbps，而在902.11HT20模式下，空间流AP具有的空口有效带宽值是40 Mbps，双空间流AP具有的有效带宽基本在80 Mbps。同时，无线网络资源并非是无线的，所以应当着重开展用户网络访问控制工作。

（2）网络上层总宽带规划。WLAN接入网上层出口带宽计算：

式中，L代表高峰期所能承载的最大用户数，B代表每位用户在带宽方面的限制。

（3）无线链路规划。在展开无线链路规划工作时，设计人员需先对覆盖区域边缘处的实际信号场强进行科学、合理的估算，并对无线电波传播理论进行深入研究，在其涉及的自由空间信号传播模型基础上，进行信号场强的计算：式中，Pt代表发射机本身的输出功率，对于室内放装型AP来说，其具有的射频输出功率是100 mW（20 dBm），而若采用室外形或室内分布型AP，那么其射频输出功率则是500 mW（27 dBm）。通常，常见的无线网卡以及笔记本等用户终端具有的射频输出功率是50 mW（17 dBm）。Gt代表发射天线的实际增益，L0代表空间路径损耗。根据自由空间模型展开计算：

其中，d代表具体的传输距离（单位：km），f代表工作频率，Ld代表其他损耗。

（4）无线信道规划。在实际开展校园无线网络规划工作时，若想在现有基础上提升AP覆盖的有效性和全面性、尽可能减少信道之间产生的互相干扰，则需要设计人员加强对部分信道分配理论的应用，例如采用蜂窝覆盖原理对信道分配进行优化调整。

2.2 实际部署

校园无线局域网主要涉及两种组网模式：集中式控制无线网络、点对点无线网络。笔者主要针对无线AP的集中式控制无线网络进行分析。在中心机房的核心交换机上实现于AC的连接，并在此基础上对各个无线访问点展开集中管理，将所需AP同接入层POE交换机相连接，对多个AP进行设置，便能使无线信号在校园内实现全方位覆盖，覆盖范围包括学术报告厅、操场、教工宿舍、办公楼以及餐厅等场所。

2.2.1 部署无线AP

无线访问点AP包括室外AP和室外AP两种，本项目设计人员主要是根据学生建筑布局位置的不同以及AP的实际特点，选择与之相适应的AP。从实际情况来看，高校餐厅、学术报告厅、大学生活动中心以及图书馆等区域都有较大的室内面积，并且日常有较多的人员流动，在实际进行无线AP部署工作过程中，应当结合其具体的室内面积和相应的估计容量，对多个室内AP进行合理布置。以某学校为例，其学术报告厅总共包含200多个座位，总面积为230 m2左右，在设计过程中，可以选用2个室内AP，利用双绞线同室内原有的各个信息点相连接，使用吊装或挂装方式安装，在报告厅对角线上方位置进行安装。

在实训楼、教学楼、信息楼以及办公楼等场所，其具有较多的房间数量，而每个房间的面积都有一定局限，所以从每个建筑物的实际结构出发，采用在楼层走廊中安装多个AP的方式，或者在每个房间都部署一个室内AP，以保障这些场所中的信号覆盖更加全面。以信息楼为例，其属于典型的人员密集场所，从1层到4层包括60多个实训室，负责整个信息学院以及全学校大的专业实训课程以及上机课。实际上，原先设置的有线网已经实现了全机房的覆盖，不需要再在每个房间都部署AP，所以可以于各个楼层的走廊上吊装两个AP，切实达到无线覆盖的效果。该校信息楼5楼还包括22个多媒体教室，主要承担专业教学活动，这些教室也有较为集中的无线网使用需求，所以无线信号应当落实于对每个教室的全面覆盖，在每个教室都进行室内AP的设置工作。在实践过程中，工作人员将一个POE交换机设置在楼层中间位置的房间外墙上，并采用天花板吊顶的方式同整个楼层的22间教室相连接，在每间教室内部都设置1个无线AP，其具体位置主要是在门口右上方，以切实保障良好的覆盖效果。

对于楼梯外面的体育场所以及活动场所来说，其面积较大，还呈现出相对空旷的特点，涉及的人员活动较少。基于此，可以选用室外AP+天线的方式对这些区域进行无线网络覆盖，具体包括部分宿舍楼、小树林以及田径场等。在实际部署时，可以将1台室外AP置于宿舍楼的楼顶，并进行全向天线加装，使其能在本区域实现覆盖，并满足宿舍周边对无线网络覆盖的需求。

2.2.2 部署POE交换机

部署POE交换机是校园无线网络建设的重要组成部分，其采用了POE供电技术，除了具备传统交换机的数据传输功能以外，还具备POE供电功能，可以给监控、无线覆盖、无线传输、网络摄像机、无线AP等网络设备供电，具有安装方便、节约成本、供电安全、使用简单、集中供电等优势。但在实际部署时，日常教学和人员活动特点都存在差异，所以采用的策略也存在不同。针对活跃性不足的场所，只需在大楼中心配置1个POE交换机即可；针对人员密集场所，便应当在每个楼层都部署POE交换机。所有的交换机都会通过光纤接入信息楼的数据中心，便于统一管理，提升有线网及无线网的融合效果。