密集用戶校園無線網優化設計研究

陳保國

南京鐵道職業技術學院

0 引言

近年來，我國現代化信息化水平逐漸提升，高校師生對無線網絡有了更高的需求，但從目前來看，部分學校在校園無線網設計和建設方面仍存在不利因素，有必要對其展開深入探索。

1 高校網絡建設現狀

目前，移動應用是高校信息化發展的重要趨勢之一，高校師生對智能手機有了更加廣泛的應用，手機連接校園網絡能夠更加方便地獲得教育咨詢等服務，切實保障了用戶良好的應用體驗。構建校園無線網則能夠在極大程度上實現對有線網絡限制的突破，實現同有線網的高效集成，使其面向學校管理人員以及師生等不同用戶。并提供更加個性化的信息資源以及服務。

當下，我國絕大部分高校已經落實了對主干網絡的設備配置，在實踐過程中逐步形成了較為完善的校園網體系，主要是對教學區開展無線網、有線網的全覆蓋，并在生活區（宿舍、食堂等）實現了有線網覆蓋。但隨著信息技術水平逐漸提升，移動便攜設備實現了大范圍的推廣，各種移動教學以及網上教學逐漸占據更大比重，同時，師生在上網需求以及體驗方面也產生了更高的需求。但結合當前校園區域來看，仍存在部分無線網覆蓋死角（如戶外場所、餐廳等），在后續開展的校園無線網設計以及建設工作中，應當重點關注這些區域的無線網絡覆蓋與搭建。

2 密集用戶校園無線網規劃設計與部署

2.1 規劃設計

在進行校園無線網覆蓋時，應當事先對覆蓋區域展開科學、合理的規劃與設計，包括用戶容量規劃、網絡上層總帶寬以及無線鏈路規劃等。唯有確保各項規劃的實效性，才能為后續無線網的高質量建設及運行創造良好的條件。筆者主要從某高校的實際情況出發，對其密集用戶校園無線網設計展開探究。

（1）用戶容量規劃。對單個AP所能覆蓋的永無容量N的計算：

式中，P代表用戶上網的并發率，B代表每個用戶所能分配的帶寬，C代表AP孔口帶寬，例如在應用802.11 g模式下，其AP空口有效帶寬基本上會在20 Mbps，而在902.11HT20模式下，空間流AP具有的空口有效帶寬值是40 Mbps，雙空間流AP具有的有效帶寬基本在80 Mbps。同時，無線網絡資源并非是無線的，所以應當著重開展用戶網絡訪問控制工作。

（2）網絡上層總寬帶規劃。WLAN接入網上層出口帶寬計算：

式中，L代表高峰期所能承載的最大用戶數，B代表每位用戶在帶寬方面的限制。

（3）無線鏈路規劃。在展開無線鏈路規劃工作時，設計人員需先對覆蓋區域邊緣處的實際信號場強進行科學、合理的估算，并對無線電波傳播理論進行深入研究，在其涉及的自由空間信號傳播模型基礎上，進行信號場強的計算：式中，Pt代表發射機本身的輸出功率，對于室內放裝型AP來說，其具有的射頻輸出功率是100 mW（20 dBm），而若采用室外形或室內分布型AP，那么其射頻輸出功率則是500 mW（27 dBm）。通常，常見的無線網卡以及筆記本等用戶終端具有的射頻輸出功率是50 mW（17 dBm）。Gt代表發射天線的實際增益，L0代表空間路徑損耗。根據自由空間模型展開計算：

其中，d代表具體的傳輸距離（單位 ：km），f代表工作頻率，Ld代表其他損耗。

（4）無線信道規劃。在實際開展校園無線網絡規劃工作時，若想在現有基礎上提升AP覆蓋的有效性和全面性、盡可能減少信道之間產生的互相干擾，則需要設計人員加強對部分信道分配理論的應用，例如采用蜂窩覆蓋原理對信道分配進行優化調整。

2.2 實際部署

校園無線局域網主要涉及兩種組網模式：集中式控制無線網絡、點對點無線網絡。筆者主要針對無線AP的集中式控制無線網絡進行分析。在中心機房的核心交換機上實現于AC的連接，并在此基礎上對各個無線訪問點展開集中管理，將所需AP同接入層POE交換機相連接，對多個AP進行設置，便能使無線信號在校園內實現全方位覆蓋，覆蓋范圍包括學術報告廳、操場、教工宿舍、辦公樓以及餐廳等場所。

2.2.1 部署無線AP

無線訪問點AP包括室外AP和室外AP兩種，本項目設計人員主要是根據學生建筑布局位置的不同以及AP的實際特點，選擇與之相適應的AP。從實際情況來看，高校餐廳、學術報告廳、大學生活動中心以及圖書館等區域都有較大的室內面積，并且日常有較多的人員流動，在實際進行無線AP部署工作過程中，應當結合其具體的室內面積和相應的估計容量，對多個室內AP進行合理布置。以某學校為例，其學術報告廳總共包含200多個座位，總面積為230 m2左右，在設計過程中，可以選用2個室內AP，利用雙絞線同室內原有的各個信息點相連接，使用吊裝或掛裝方式安裝，在報告廳對角線上方位置進行安裝。

在實訓樓、教學樓、信息樓以及辦公樓等場所，其具有較多的房間數量，而每個房間的面積都有一定局限，所以從每個建筑物的實際結構出發，采用在樓層走廊中安裝多個AP的方式，或者在每個房間都部署一個室內AP，以保障這些場所中的信號覆蓋更加全面。以信息樓為例，其屬于典型的人員密集場所，從1層到4層包括60多個實訓室，負責整個信息學院以及全學校大的專業實訓課程以及上機課。實際上，原先設置的有線網已經實現了全機房的覆蓋，不需要再在每個房間都部署AP，所以可以于各個樓層的走廊上吊裝兩個AP，切實達到無線覆蓋的效果。該校信息樓5樓還包括22個多媒體教室，主要承擔專業教學活動，這些教室也有較為集中的無線網使用需求，所以無線信號應當落實于對每個教室的全面覆蓋，在每個教室都進行室內AP的設置工作。在實踐過程中，工作人員將一個POE交換機設置在樓層中間位置的房間外墻上，并采用天花板吊頂的方式同整個樓層的22間教室相連接，在每間教室內部都設置1個無線AP，其具體位置主要是在門口右上方，以切實保障良好的覆蓋效果。

對于樓梯外面的體育場所以及活動場所來說，其面積較大，還呈現出相對空曠的特點，涉及的人員活動較少。基于此，可以選用室外AP+天線的方式對這些區域進行無線網絡覆蓋，具體包括部分宿舍樓、小樹林以及田徑場等。在實際部署時，可以將1臺室外AP置于宿舍樓的樓頂，并進行全向天線加裝，使其能在本區域實現覆蓋，并滿足宿舍周邊對無線網絡覆蓋的需求。

2.2.2 部署POE交換機

部署POE交換機是校園無線網絡建設的重要組成部分，其采用了POE供電技術，除了具備傳統交換機的數據傳輸功能以外，還具備POE供電功能，可以給監控、無線覆蓋、無線傳輸、網絡攝像機、無線AP等網絡設備供電，具有安裝方便、節約成本、供電安全、使用簡單、集中供電等優勢。但在實際部署時，日常教學和人員活動特點都存在差異，所以采用的策略也存在不同。針對活躍性不足的場所，只需在大樓中心配置1個POE交換機即可；針對人員密集場所，便應當在每個樓層都部署POE交換機。所有的交換機都會通過光纖接入信息樓的數據中心，便于統一管理，提升有線網及無線網的融合效果。

3 結束語

綜上所述，對密集用戶校園無線網合理開展優化設計工作，能夠有效提升高校校園無線網絡的質量，對高校整體發展有積極的促進作用。工作人員應當重視，進而為師生提供更好的無線信息網絡服務。