無線網在高校校園網中的部署

劉保國

（唐山師范學院 信息技術中心，河北 唐山 063000）

1 引言

我國高校信息化建設歷經多媒體化、網絡化、數字化以及正向目前倡導的智慧化過渡等一系列發展過程，建設高效、安全的校園網絡是高校實現智慧化的教學、科研、管理與生活的基礎。無線網絡具有較好的移動性、靈活性、可伸縮性和經濟性，而且由于無線網絡高度契合了高校高速的知識生產、傳播和利用的功能特點，因此高校網絡建設也從過去有線部署模式或有線為主無線為輔的部署模式發展到現在的以有線為主干、無線接入廣泛應用的模式[1-2]。

2 無線網的分類

無線網一般根據其技術特點和信號覆蓋面積大小分為以下4 種類型。

無線局域網。無線局域網以微波或射頻為介質進行無線通信，利用電磁波代替傳統的電纜傳遞信息，因此，它的可擴展性和延伸性較強，可以在某些程度上代替有線網絡。無線局域網主要在局部地區進行組網和使用，覆蓋范圍較小。

無線個域網。無線個域網以IEEE802.15 技術為基礎，包括藍牙、IrDA、Home RF 等，應用無線接口可以隨時隨地代替有線連接，具有很強的移植性，對人體的傷害小，其成本也較低。

無線城域網。當信號覆蓋面積大時，接入的無線信號將會減弱，無線城域網技術則可以提高信號強度，其信號覆蓋面積較大。

無線廣域網。無線廣域網是在無線城域網的基礎上進行更大范圍的無線接入，可以覆蓋全國甚或全球范圍。與其他無線網絡相比，無線廣域網更強調快速移動。無線廣域網的發展空間很大，主要有移動通信系統和衛星通信系統，3G、4G、5G 和6G 技術都屬于無線廣域網的范圍。

3 無線網在校園網組網的優點

由于無線網絡的移動性、靈活性，因此在校園網中部署無線網接入，可以極方便地為高校實現泛在的學習環境。

高效的教學指導。利用校園無線網進行移動式教學，每個學生都可以根據自己的學習特點合理地安排學習進度，從而實現高效的教與學。

靈活的教室布局。在教室里部署無線網絡后，就不需要再使用網線逐個把PC 機連接到固定的以太網端口，從而可以方便地使用移動終端（筆記本電腦或手機）進行學習交流。

方便的資料查閱。通過將無線終端接入校園無線網，學生可以很方便地就剛剛聽到的信息得到指導性建議，或在課下就得到的專業知識和教師第一時間進行交流，極大地提高學習效率。

實時的語音和視頻。通過接入無線網絡，師生都可以方便地實現實時的通信、實時的語音和實時的視頻。

4 無線網在高校局域網中的部署實施

4.1 無線網組網結構

無線局域網組網拓撲結構可分為對等網絡和結構化網絡兩種。校園無線網組網采用的是結構化網絡拓撲結構。

如圖1 所示，結構化無線網絡由無線接入點（AP）、無線工作站（STA）以及分布式系統（DSS）構成，覆蓋的區域分基本服務區（BSS）和擴展服務區（ESS）。AP 用于在無線STA 和有線網絡之間接收、緩存和轉發數據，通常能夠覆蓋幾十至幾百用戶，覆蓋半徑達幾百米。

圖1 結構化無線網絡拓撲圖

一個AP 所覆蓋的微蜂窩區域就是該AP 的基本服務區，由該無線接入點以及與其關聯的無線工作站構成。無線工作站采用AP 的基本服務區標示符（BSSID）與該AP 建立關聯，在802.11b 中，BSSID 是AP 的MAC 地址。

擴展服務區是指由多個AP 以及連接它們的分布式系統組成的結構化網絡，所有AP 必需共享同一個擴展服務區標示符（ESSID）。

4.2 校園網中無線網接入組網

當在校園局域網中組入無線網時就形成了有線-無線校園局域網，如圖2 所示。

圖2 一個典型的有線-無線校園局域組網模式

在圖2 所示的組網模式中，接入層采用無線網絡，在需要信號覆蓋的地方設置無線接入點，并連接在無線控制器上加以管理。所有的終端通信都通過AP 接轉，即是以無線鏈路作為接入的基干網。

4.3 無線網接入設計

在規劃校園網的無線接入時，首先要在前期對使用環境進行準確勘測，分析確定各種不同使用場景的接入需求，從而科學設計接入點位置和數量、科學分配IP 地址，選擇合適的漫游方式等。

4.2.1 應用場景接入需求

高校校園內的無線網絡應用場景可大致分為學生宿舍、辦公區、圖書館、普通教室、階梯教室和食堂等6 種類型，其接入需求如表1 所示。

表1 各種應用場景接入需求

4.2.2 接入點位置和數量

對于無線接入點的位置和數量，應從以下方面考慮[3]：

安全角度。為保證無線接入點便于維護和管理，將室內AP 放在天花板上，盡量不易觸摸；室外AP 要防雨防電，所在位置要便于維護，電源要做好保護措施，防止漏電現象。

網絡信號的強度。為了保證網絡信號強度的穩定性，建筑物的每一層可安裝2 個AP，并通過合理的信道劃分和正確的安放角度來保證無線信號的穩定。同時應避免和其他的有較強干擾的電磁波信源放在一起。

無線信號之間的干擾。影響信號強度的因素通常有障礙物、距離、天氣、終端用戶無線網卡的接收發射能力等等。在同一樓層安放的兩臺AP 的信號之間可能會產生一定的干擾，比如同時發出的信號如果處于同一頻率的狀態下，會使得接收裝置中出現雜音，在安放AP 時，要注意它們的角度和天線的安放方式。另外在信道規劃方面，因為在同一樓層，不同的AP，如果它們的信道相同，其信號也會發生干擾，所以要充分考慮AP 信道的劃分。在多個頻道同時工作的情況下，同樓層內為保證頻道之間盡量互不干擾，要求這兩個頻道的中心頻率間隔不低于5MHz，故頻道間必須兩兩隔離，DSSS 技術最多可以提供3 個不重疊的頻道同時工作[4]。以校園宿舍樓為例，信道配置示例如表2 所示。

表2 無線接入信道設置示例

4.2.3 IP 地址的分配

網絡系統采用集中式，AC 采用公有IP 地址與CMNET 核心交換機互聯，而AC 的下聯AP 端口與接入網匯聚交換機互聯，同時AC 上啟動DHCP 功能，對各個熱點區域的上網用戶進行公有IP 設置。還以校園宿舍為例，IP 地址的分配示例如表3 所示。

表3 IP 地址分配示例

4.2.3 漫游方式

校園無線網絡必須能夠較完美地實現整個校區的漫游通信，以確保終端總是能在最強的信號接入點接入，從而保障終端用戶的網絡質量。無線網絡的漫游類型可以分為兩種：AC 內漫游和AC 間漫游。

4.2.3.1 AC 內漫游

如圖3 所示，AC 內漫游的過程為：

圖3 AC 內漫游

（1）一個用戶終端通過快速漫游方式與AP1建立關聯，然后再連接到AC 上；

（2）該終端斷開與AP1 的關聯，并漫游到與AP1 同一無線控制器AC 相連的AP2 上；

（3）該終端與AP2 建立關聯。

4.2.3.2 AC 間漫游

如圖4 所示，AC 間的漫游過程為：

圖4 AC 間漫游

（1）一個用戶終端通過快速漫游方式與AP1建立關聯，然后再連接到AC1 上；

（2）該終端斷開與AP1 的關聯，并漫游到AP2上，后者連接到非AC1 的另一個無線控制器成員AC2 上；

（3）AC1 和AC2 之間通過IACTP 隧道同步需要漫游的終端的信息；

（4）該終端與AP2 建立關聯。

5 結束語

校園網絡是高校校園內信息傳輸和管理的基礎載體，無線組網模式適應了高校面向未來的泛在和泛時學習、科研、管理和生活的需要，建設和完善高效運行的有線—無線有機融合組網的校園網絡，對于提高高?，F代化治理能力和治理水平起著基礎性作用和革命性影響。