WLAN扩展技术在校园无线网络中的应用

杨春花

摘 要：WLAN（Wireless LAN无线局域网）扩展技术能够解决校园无线网络中难以避免会出现的信号盲点、信号衰減、信号不稳定、信号延迟掉线的状况，文章通过分析现代无线局域网的多种扩展技术特点，并讨论合理有效部署WLAN扩展技术的实施注意事项，以便更好地满足校园教职员工及学生的教与学、工作和生活的网络需求，具有一定的现实意义，值得实践和推广。

关键词：WLAN扩展技术;校园无线网络;应用模式

0    引言

校园网络建设是教育现代化的一个重要标志，加快开展数字校园、智慧校园建设与应用是各大校园的必然趋势。校园网络由有线网和无线网组成：有线网主要是作为骨干网，将Internet连接到校园之中;无线网作为除有线网之外的接入网，将众多移动用户终端接入到校园网中或通过无线网络进入Internet。

无线网络因其具有安装便捷、使用灵活、低成本、易扩展的优点成为校园网络的重要组成部分。随着近几年来无线移动终端用户数飞速增多，无线网变得尤为重要。然而，由于无线局域网采用的是微波传输，信号易受外界环境因素的影响，而且在校园无线网中还存在有学校初期建设网络架构设计不科学、基础设施薄弱、AP数量不足等现象，导致了信号无法做到校园全覆盖、网络扩展困难、难以满足大量终端同时接入等状况。

1    应用WLAN扩展技术的现实意义

WLAN扩展技术是无线网络技术的一部分，通过此类技术将信号发送端的信号增强或延展，以改善和弥补出现的信号盲点、信号衰减、信号不稳定、信号延迟掉线等状况，从而提升用户的体验满意度。WLAN扩展技术是无线网络的有力和必要补充，在校园网中应用WLAN扩展技术具有以下重要的现实意义。

1.1  教育行业发展模式的转变对WLAN扩展技术的迫切需求

近日，中国互联网信息中心（CNNIC）发布了第46次《中国互联网发展状况统计报告》，报告指出了“2020上半年在线教育发展的三大特点：从供给端看，在线教育与教育信息化建设相互促进发展;从用户端看，疫情期间大众对在线教育的认知和使用迅速提升;从发展趋势看，OMO（Online-Merge-Offline线上线下融合）将成为教育行业发展的主流模式”[1]。图1为2017年6月至2020年6月在线用户规模及使用率的变化。

校园无线网络作为承载OMO这一新的主流教育发展模式的重要载体，只有保证稳定可靠的入网环境和较高的服务质量才能承载这一重要使命。WLAN扩展技术是无线网络重要的补充技术，与无线网络的其他技术相辅相成、相互融合，共同承担起这一使命。

1.2  后疫情时代教学场景的多样化对WLAN扩展技术的迫切需求

随着新冠疫情防控的常态化即后疫情时代的到来，视频会议、网上教育、网络授课等变得非常普遍，“停课不停学”“课堂与在线融合”的教学场景让在线教育成为传统课堂教育的不可或缺的补充。网络的泛在需求使WLAN扩展技术作为“最后三十米”这一末端技术变得非常重要。

智能手机、笔记本电脑和平板电脑等移动智能设备成为普遍而广泛的教育终端设备，随时随地需要接入校园无线网络，或通过校园无线网上Internet访问大量的外部教育资源。然而，在操场、学生宿舍、教师公寓、图书馆、办公楼里经常出现“最后30米电波消失”和“信号入室难”等尴尬现象，WLAN扩展技术能够解决这一燃眉之急。

2    WLAN扩展技术应用模式分析

WLAN扩展技术是对校园无线网络存在的不足和缺失进行有效的修正和补充，应用范围是无线发射源与终端之间的较小范围（30～100 m）。目前，WLAN扩展技术应用模式主要有：信号增强、中继、桥接、电力猫、mesh组网、级联、AC/AP等模式，这些模式都有各自特点和适宜的应用场景，其中后四种需要架设有线环境，因此不是本文重点讨论的部分。

2.1  信号的增强放大

无线射频模块的传输范围受设备自身功率大小的影响，在国家限定标准之下，调整无线设备内部功率参数可以增大发射功率、拓展信号覆盖范围。一般无线设备的功率设置有节能、正常、增强三个选项，选择增强可以增大发射的功率。其次，可以更换高增益天线（一般建议使用最大7 dBi增益天线）来达到增强无线信号目的。增强后覆盖区域信号强度应达到-65 dBm为合适，一般AP设备通过修改功率或更换天线，无障碍扩展距离可达到30～60 m。

2.2  信号的中继

无线设备的信号覆盖范围有限，而且随着传输距离的延长，无线信号会越来越弱。无线信号的衰减还与设备周围的环境相关，学生宿舍、教师公寓、图书馆、办公楼等建筑物的隔间结构就阻碍着信号的传播，造成信号大幅衰减，产生“最后30 m电波消失”“信号入室难”的情况。采用WDS（无线分布式系统）中的中继模式能实现信号的向前续传，从而延伸无线网络的覆盖范围。这是最常用的一种扩展无线网络信号的模式。信号中继模式需要开启从设备的WDS功能，扫描并连接信号源的SSID（无线网络名称），并修改与之相同的信道进行信号接力，由于信号中继模式同时收与发会出现冲突，造成传输速率不升反降，因此2.4 GHZ频率的设备一般只能接4～5个中继设备进行串联。

2.3  信号的桥接

无线分布式系统（WDS）中的另一种信号扩展模式是无线桥接模式，与信号中继模式不同的是无线桥接只点对点或者点对多点的信号无线数据扩展，不能串联。桥接的设备与信号源设备用的是不同的SSID号，使用自己独立的SSID。无线桥接模式所连设备IP地址由信号源设备分配，中继模式可自己分配。无线中继能实现漫游，但桥接模式无法实现。图2为这3种应用模式的主要特点图示。

2.4  电力猫模式

无线电力猫是一款用于宽带联网的電力线通信终端产品。既可以实现无线传输又有电力线传输功能，其子设备是WLAN扩展技术的一个配套设备，可以延伸无线网络，实现信号无死角，支持主流HomePlugAV和IEEE1901标准，然而这种扩展模式需要购置母子成套设备，还需要有线的接入，不适用于纯无线扩展的场景。

2.5  Mesh组网模式

Mesh网络即“无线网格网络”，是“多跳（multi-hop）”网络，任意的两个设备均可以保持无线互联，是一个动态的可以不断扩展的网络架构，能够形成相对稳定的转发网络，具有很好的扩展性。同样，这种模式需要购置价格不菲的设备，也需要有线的接入及要求发射源原本就支持这一特性，因此也不适用于纯无线扩展的场景。

3    WLAN扩展技术应用之下的注意事项

3.1  严格遵守校园网安全标准和规则，维护校园网公共秩序和稳定

由于无线网络开放性的特点，无论采用何种模式实现无线网络的信号扩展，保障校园网络的安全是第一要务。新接入的AP设备要务必设置密码，避免非法用户接入;由于校园无线接入用户终端设备多样化，校园无线网络认证方式应采用Portal认证、802.1x认证或两种认证方式并存。

WLAN扩展技术对信号进行续传需要增加无线设备，相近建筑物、相同楼层或相邻房间的无线设备如果信道设置相同或相近都会引起同频干扰，因此应合理部署新增AP的数量和位置，同时将设备划分到相差5个频段的信道，如典型的无干扰信道的设置方式为分别为1，6，11信道。

3.2  兼顾未来校园网络建设的技术迭代、改造、升级和优化

对于校园无线网络而言，WLAN扩展技术的使用仅仅是权宜之计，如果出现移动用户数量急剧增加或业务量大幅增大，现有无线网络状况将难以满足教育教学的刚性需求，学校就应考虑对已有的网络进行全面技术改造或优化，增大和改善无线网络的规模。因此，在实施WLAN扩展技术时，如果需要穿墙凿洞或购置价格不菲的设备时就不用再考虑。

4    结语

随着国家对教育的重视力度不断加大，校园无线网络建设必将会迎来大的发展，崭新的无线通信技术如5G，WiFi6将阔步进入校园，建立一个高速实用、稳定可靠、安全可控、管理完善和多业务融合的校园网络，以支撑各类终端泛在接入和泛在的信息服务，更好地承载OMO这一新的教育发展模式势在必行。当然，随着无线技术的创新和发展，WLAN扩展技术也会不断地进步，从而为教育的现代化之泛在目标保驾护航。

[参考文献]

[1]中华人民共和国中央人民政府.第46次《中国互联网络发展状况统计报告》[EB/OL].（2020-09-29）[2020-12-20].http：//www.gov.cn/xinwen/2020-09/29/content_5548176.htm.

[2]庞镭，张笑琪.5G网络时代_高校校园网面临的挑战及应对[J].中国新通信，2020（8）：89-90.

[3]吕淑艳，张文博.高校校园无线网建设现状及优化策略[J].电子世界，2020（9）：13-14.

[4]袁广鑫.基于无线网络技术在校园网建设中的实践分析[J].电子制作，2020（12）：75-76.

[5]朱鹏，胡平霞.浅析某高校无线局域网技术在校园网的应用[J].计算机时代，2020（7）：34-36.

[6]袁学松.校园网扁平化改造设计[J].电脑知识与技术，2020（22）：239-240.

[7]白娟，李鹏.WiFi6技术助力校园无线网络建设[J].电脑知识与技术，2020（25）：59-62.

[8]刘振广.基于用户服务的校园无线网规划建设研究[J].科学技术创新，2020（7）：66-68.

（编辑 姚 鑫）