高职院校无线网络优化策略探讨<br/>——以常德职业技术学院为例

高职院校无线网络优化策略探讨
——以常德职业技术学院为例

2022-08-10王小敏

科技视界 2022年17期

王小敏田威

（常德职业技术学院现代教育技术中心，湖南常德 415000）

0 引言

随着信息技术在高校教学、科研和管理中的深度融合，尤其是智能手机、平板电脑、笔记本电脑等无线终端设备的不断普及，以及视频会议、网络直播、移动学习、移动办公在高校的应用，高职院校信息化水平逐步提高，对无线网络的要求也越来越高，为了提高师生的上网体验，保障校园网络安全，2021年10月教育部发布《关于提高高等学校网络管理和服务质量的通知》，要求加强校园网络管理统筹协调，提高校园网络环境建设水平。在这种情况下，本文以常德职业技术学院为例，通过介绍该学院的无线网络现状及存在的问题，结合日常工作经验和李思思等前人的研究，对学院无线网络进行升级与优化，具有一定实际应用价值。

1 无线网络现状分析

学院自2019年全面建设无线网络以来，共安装无线控制器一台，无线接入点817个，其中室外19个，室内798个。无线网络采用“AC+FIT AP”无线组网方式，无线接入点分布于教学区域、办公区域和室外，每日平均上线用户数达4 500人左右。无线网络基本覆盖办公，教学区域，但受设备性能，安装部署环境、线路等因素影响，无线网络无法完全满足学院师生教学需求。下面对该现状存在的问题进行分析介绍。

1.1 交换机和线路故障

在无线网络的日常巡检中，通过无线控制器发现共有38个AP离线。现场勘察发现AP指示灯不亮，查明原因为设备线路故障，另外，核心交换机无线用户DHCP地址池配置问题也是影响无线用户上网体验的因素之一。

通过表1可以看出，学院无线用户IP地址池共有7个，每个地址池的利用率都超过80%，过期地址占总地址数的80%，过期地址不能及时释放，会造成地址资源的浪费。

表1 无线用户地址池使用情况

1.2 AP性能

针对现阶段无线建设情况，先后组织无线网络测试超过10余次，其中全院性压力测试3次；不同型号的AP在局部点位测试至少8次，通过多次测试得知目前教室所安装的部分型号AP无法满足日常教学需求。表2和表3分别为2020年下学期在第二实训楼420教室无线测试结果和2021年上学期在第二实训楼416教室的无线测试结果。

表2 第二实训楼420教室无线测试结果

表3 第二实训楼416教室无线测试结果

从表2和表3中可以看出，AP型号1700和1800可承载人数不满足实际需求，型号3700基本满足实际用户需求，1700和1800组合使用，可满足实际需求，一个5230可以满足实际需求。通过对不同型号的AP进行测试，为无线优化时AP选型提供依据。

1.3 无线设备参数设置

根据陈保国学者的研究，如果只考虑现有AP数量和学院无线网络每日上线人数，现有AP数量足已满足师生日常上网需求。但实际情况下，除了受AP性能的影响，还受设备参数等影响，需要根据无线覆盖的一般原则，对无线AP的设备功率、信道、漫游灵敏度等参数进行针对性调整。现阶段，学院无线AP的发射功率都是自动设置的，默认为Auto，没有根据实际情况进行设置，接入点信道也默认为Auto，没有根据实际情况设置。另外，如果无线AP漫游差，会出现终端在走动时掉线、PING延迟大、不自动切换到近距离信号好的AP上，因此需要对无线漫游进行优化。

1.4 无线流量管控问题

虽然目前已经对无线网络用户做了用户认证，只有通过认证的用户才可以访问互联网，但并没有对无线IP网段进行限速，更没有针对个别用户进行限速。若不进行流量控制，会造成一部分人占用大量带宽，另一部分人上网体验不好，因此对无线网络质量有一定影响。如图1所示，为某工作日内网络安全设备流量的使用情况。从图1中可以看出，学院出口带宽为4G，总流速已逼近4 000M。

图1 学院出口流量分布

2 校园无线网络优化

经调查论证，根据本文提到的无线网络存在的问题以及多次无线测试结果，学院将对现有无线网络从以下几个方面进行优化。

2.1 交换机线路及配置

针对1.1节中提到的设备线路故障，上联POE交换机端口的网线水晶头松动，更换水晶头，重新制作网络接头后，交换机端口亮灯，线路恢复正常，AP重新上线；个别AP死机的情况，将AP重启后恢复正常；另外，核心交换机上无线用户地址池过期地址太多，无法及时释放的问题，将地址池的租期从两个小时调整为一节课的时间，即90分钟。每堂课结束后及时回收地址。

2.2 AP型号更换

针对AP性能问题，根据实际应用场景中用户对于无线的需求来设计无线网络，定制无线AP的型号。将学院小教室的AP更换为WiFi 6产品，在第四教学楼的教室和办公室、中央广场等室外区域新增WiFi6产品。WiFi6与WiFi5、WiFi4相比，具有更大的数据传输速率，更高的调制方式，更大的频带。WIFI6更贴合于现阶段多WI-FI终端，多应用普及的场景。能够从WI-FI网络中识别出关键业务，对空口资源进行针对性优化。更换下来的低型号AP可以补充在部分教室和建筑物走廊等无线信号较弱的区域。另外，教学区域现有AP都采用壁挂安装，师生上课使用效果不理想。新增教学区域的AP采用吸顶式AP，确保天线主波束正对目标覆盖区域，保证良好的覆盖效果。

2.3 AP参数调优

为了优化无线网络，还需要从以下几方面调整参数：

（1）发射功率：AP的发射功率并不是越大越好，功率减小时，信号覆盖范围会随之减小，但远距离终端上网体验会变差；功率增大时，信号覆盖范围会增大，但是AP之间容易造成干扰，因此，需要根据不同的地理位置调整AP发射功率。学院现有大多数AP的发射功率都设置为Auto，没有根据不同楼栋的地理位置不同进行单独设置。针对办公区域楼层房间分布密集场所，将AP功率调整为15dBm～17dBm；针对第一教学楼，第二教学楼等教室内AP功率调整为18dBm～20dBm；针对广场、草坪等室外区域，适当调高AP功率，保障信号强度。

（2）信道调优：国家开放了1-13信道，根据802.11b/g工作频谱，信道1和信道2、3、4、5都有交叠的地方，如果两台无线AP同时工作，且信道位于1～5之间，分别为1和2，或者1和3等，那么这两台AP发送出来的信号就会互相干扰。现有所有AP的信道都设置为Auto，通过实地勘测，部分AP之间存在严重的信号干扰，现对AP信道采用“自动+手动”调整的方式，对于干扰严重的AP尽量调整信道，使用无频率交叉的1，6，11信道进行蜂窝式覆盖。

（3）漫游灵敏度：通过对无线接入点的射频参数进行优化，配置限制低速率终端接入功能，该功能可以促进终端连接到比较近的信号较强的AP上，2.4G建议设置成5.5M或者2M，5.8G通常不建议开启。当用户终端速率低于2M时，漫游到附近信号较强的AP上；配置限制beacon帧发送速率，可以让AP的广播帧以更快的速率发出去节省空口带宽资源，也就能更快的处理自身的广播报文，及时处理漫游过来的终端信息，一定程度上也能优化漫游；2.4G通常设置成5.5M，5.8G建议设置成9M。

根据学院实际部署环境，选取固定点位，通过调整教室、密集型办公室、走廊上的AP参数，对AP性能进行优化。点位位置：第二实训楼4楼走廊。4楼南北方向走廊距离50米左右，共安装3个AP，选取其中一个AP进行测试，MAC地址为70:3a:73:04:c0:67，参数调优前通过WiFi魔盒现场测试，刷视频略有卡顿。

AP参数优化前的发射功率为最大，没有限制终端速率和beacon帧发射速率，该AP的观测数据见表4。注意：漫游时间为行走过程中，终端第一次连接到附近AP并发生漫游的时间。

从表4可以看出，AP参数优化前，行走过程中刷视频略有卡顿，参数优化后，漫游时间缩短，刷视频不卡顿。因此需要对无线网络有问题的点位进行针对性参数优化。

表4 参数优化后测试数据

（4）AP私设问题：学院办公区域存在大量私设AP，对于有限的空口资源来说，这些私设AP不仅会对合法AP和无线用户造成信号干扰，还会扩大原有网络边界，增大了内网用户遭受攻击的可能性，因此，在后续对学院无线网络的优化中，将对大量私设AP进行逐步整改替换，进一步优化无线网络。除此之外，针对用户频繁弹出认证页面的问题，在无线控制器上进行免认证设置。