高校無線校園網建設研究

摘要：無線網絡技術的發展是高校無線校園網建設的基礎，以寧夏師范學院為例，研究無線校園網的建設情況和實施方案，為學校師生提供更好校園網資源服務，加快學校數字化校園和信息化建設的步伐。

關鍵詞：校園網無線局域網無線接入點

中圖分類號：TP393.17

1.概述

作為信息技術發展的載體，計算機網絡已經覆蓋到人類生活的每個角落。從1969年美國國防部高級研究計劃局建成的ARPANET實驗網到如今的光纖到戶（FTTH）的接入技術。短短幾十年時間，互聯網信息技術從電話線作為主干通信網絡的4個節點發展成現在的一鍵無線上網，網絡帶給人類的不僅僅是科學技術的創新，更是一場信息技術的革新。

校園網是在學校范圍內，在一定的教育思想和理論指導下，為學校教學、科研和管理等教育提供資源共享、信息交流和協同工作的計算機網絡。[1]有線校園網雖然能夠解決網絡的使用問題，但存在老舊樓宇內有線網絡布線復雜、網絡設備維護成本高，露天或空間較大的環境里有線網絡無法滿足使用位置的需求，手機、平板電腦等無線設備無法獲取校園網絡資源等問題。鑒于此，高校無線校園網的建設就顯得任重道遠，首先，無線校園網擴展性很強，不受地理環境的限制。第二，無線校園網建設資金投入較低、維護相對簡單，網絡環境變化時，只需調整無線接入點（AP）的位置或者天線的方向即可。第三，無線校園網傳輸速率高、靈活性強。

2.高校無線校園網的發展狀況

自2002年北京大學開始鋪建中國高校第一個無線網絡后國內一大批高校相繼投資建設了無線校園網，拓寬數字化校園應用。據一項調查，到2012年，我國所有高校已建有校園網，其中建有無線校園網的高校有63.2%。2012年浙江大學建成了全球最大的802.11n無線校園網絡 。[2]

寧夏師范學院校園網從2000年開始建設，覆蓋新、老兩個校區，學校兩個校區主干網絡采用千兆以太網技術，核心層采用萬兆路由交換機，匯聚層使用具有三層路由交換能力的以太網交換機，接入層將具有10M/100M自適應模式的二層交換機連接到用戶桌面。兩個校區采用光纖互聯。為了使校園網更好的利用信息技術來發揮教學、科研、管理等方面的應用能力，校園網從有線擴充至無線已迫在眉睫。

3.無線校園網的建設方案

3.1 無線校園網建設需求

為了使校園網的覆蓋范圍更廣，校園網絡資源更加高效、便捷的服務師生，減少網絡設備安裝、維護的復雜程度和網絡維護人員的工作量，無線校園網的建設已經勢在必行。

校園網無線技術組網方式非常靈活，而且容易擴展，覆蓋面積廣，管理簡單，不受傳輸介質和上網位置的限制。網絡布線資源較節省，架設方便，傳輸速率高。而且，建設無線校園網能夠給學校師生提供更加便捷的校園網接入方式，使師生方便、快捷的獲取數字化的信息資源，提高網絡資源利用率。

3.2 無線校園網方案設計

3.2.1 無線網絡設計流程

無線校園網的建設，遵循網絡流程周期的五個階段，即需求規范、通信規范、邏輯網絡設計、物理網絡設計和實施階段。通過“規劃-設計-測試-優化-再規劃”的設計思想建設用戶需求的高性能無線局域網。

3.2.2 無線網絡設計拓撲結構

無線網絡的邏輯網絡設計來源于用戶在需求描述中的網絡行為和性能要求。根據無線網絡的類別和分布，選擇相應的技術形成需要的網絡結構。

3.2.3 無線網絡設計技術標準

根據無線局域網技術標準，主要采用IEEE802.11n標準，該標準采用2.4GHz、5GHz雙頻帶，傳輸速度最高達到600 Mbit/s，采用先進的MIMO-OFDM調制技術，較IEEE802.11a/b/g標準有很大的改進和優點。MIMO 技術的產生，使空間域成為一種提高通信性能的資源。因其收發兩端的多天線配置而產生的空間自由度和空時信號處理技術，可以在不增加額外帶寬和功耗的情況下成倍地提高通信系統的容量和頻譜利用率[3]，OFDM 技術將高速數據流串并轉換成并行低速數據流并分別調制到一組正交子載波上進行傳輸。因其子載波之間的正交性，其頻譜相互重疊，節省了帶寬并且提高了頻帶利用率。其次，OFDM 技術的正交子載波調制使其每個子信道上的信號帶寬小于信道相干帶寬，從而可以將無線信道的頻率選擇性衰落在頻域內轉換成平坦衰落，對于頻率選擇性衰落有很好的抑制作用，提高了系統誤碼率性能。[4]在2.4GHz頻率規劃中可以選擇1，6，11三個互不干擾的頻點規劃。

3.2.4 無線校園網設備

無線局域網絡由無線網卡（NIC）、無線接入點（AP）、無線接入控制器（AC）、Radius認證服務器、用戶信息數據庫等組成。在選擇時需要注意環境對無線校園網的限制和影響，例如操場、廣場等外部環境部署AP時無法提供外接電源，因此需要用以太網供電PoE（Power Over Ethernet）技術滿足設備直流電需求。

在選擇AP時，選用“瘦”AP進行無線接入點接入。“瘦”AP也就是無線網橋、無線網關。并配合AC的統一控制，結合DHCP服務器、DNS、MAC地址及VPN接入、防火墻等安全功能完成對AP的配置和集中管理。通過無線交換機部署Radius服務器產品，選擇WEB+Protal認證方式提供WEB、FTP、E-Mail、VPN、OA等校園網基礎服務。對無線校園網進行評估、優化，對出現的安全風險和網絡故障進行預案分析和制定。

4.結語

無線校園網的建設在設計完成后，需要在實際環境中測試無線校園網的連通性、傳輸性及安全性確保無線校園網的運行正常。通過無線校園網的建設，實現無線接入方式訪問校園網資源，達到網絡在校園內的全面覆蓋。使師生通過無線上網設備隨時隨地地使用校園網，實現無線校園網的無縫漫游。

參考文獻：

[1]蔚學鋒.計算機網絡在校園網中的應用[J].信息與電腦，2011，（11）：128-130.

[2]黃述杰.武威職業學院無線校園網方案設計與實現.蘭州大學碩士論文，2013.

[3]G.J.Foschini，M.J.Gans.On the Limits of Wireless Communications in a Fading Environment When Using Multiple Antennas[J].Wireless Pers.Commun.， 1998， 6（3）： 311-33.5

[4]肖燕燕.面向 WLAN 的上行多用戶MIMO檢測技術及MAC協議研究.哈爾濱工程大學碩士論文，2013.

基金項目：寧夏師范學院科研項目（YB201444）