WLAN擴展技術在校園無線網絡中的應用

楊春花

摘 要：WLAN（Wireless LAN無線局域網）擴展技術能夠解決校園無線網絡中難以避免會出現的信號盲點、信號衰減、信號不穩定、信號延遲掉線的狀況，文章通過分析現代無線局域網的多種擴展技術特點，并討論合理有效部署WLAN擴展技術的實施注意事項，以便更好地滿足校園教職員工及學生的教與學、工作和生活的網絡需求，具有一定的現實意義，值得實踐和推廣。

關鍵詞：WLAN擴展技術;校園無線網絡;應用模式

0? ? 引言

校園網絡建設是教育現代化的一個重要標志，加快開展數字校園、智慧校園建設與應用是各大校園的必然趨勢。校園網絡由有線網和無線網組成：有線網主要是作為骨干網，將Internet連接到校園之中;無線網作為除有線網之外的接入網，將眾多移動用戶終端接入到校園網中或通過無線網絡進入Internet。

無線網絡因其具有安裝便捷、使用靈活、低成本、易擴展的優點成為校園網絡的重要組成部分。隨著近幾年來無線移動終端用戶數飛速增多，無線網變得尤為重要。然而，由于無線局域網采用的是微波傳輸，信號易受外界環境因素的影響，而且在校園無線網中還存在有學校初期建設網絡架構設計不科學、基礎設施薄弱、AP數量不足等現象，導致了信號無法做到校園全覆蓋、網絡擴展困難、難以滿足大量終端同時接入等狀況。

1? ? 應用WLAN擴展技術的現實意義

WLAN擴展技術是無線網絡技術的一部分，通過此類技術將信號發送端的信號增強或延展，以改善和彌補出現的信號盲點、信號衰減、信號不穩定、信號延遲掉線等狀況，從而提升用戶的體驗滿意度。WLAN擴展技術是無線網絡的有力和必要補充，在校園網中應用WLAN擴展技術具有以下重要的現實意義。

1.1? 教育行業發展模式的轉變對WLAN擴展技術的迫切需求

近日，中國互聯網信息中心（CNNIC）發布了第46次《中國互聯網發展狀況統計報告》，報告指出了“2020上半年在線教育發展的三大特點：從供給端看，在線教育與教育信息化建設相互促進發展;從用戶端看，疫情期間大眾對在線教育的認知和使用迅速提升;從發展趨勢看，OMO（Online-Merge-Offline線上線下融合）將成為教育行業發展的主流模式”[1]。圖1為2017年6月至2020年6月在線用戶規模及使用率的變化。

校園無線網絡作為承載OMO這一新的主流教育發展模式的重要載體，只有保證穩定可靠的入網環境和較高的服務質量才能承載這一重要使命。WLAN擴展技術是無線網絡重要的補充技術，與無線網絡的其他技術相輔相成、相互融合，共同承擔起這一使命。

1.2? 后疫情時代教學場景的多樣化對WLAN擴展技術的迫切需求

隨著新冠疫情防控的常態化即后疫情時代的到來，視頻會議、網上教育、網絡授課等變得非常普遍，“停課不停學”“課堂與在線融合”的教學場景讓在線教育成為傳統課堂教育的不可或缺的補充。網絡的泛在需求使WLAN擴展技術作為“最后三十米”這一末端技術變得非常重要。

智能手機、筆記本電腦和平板電腦等移動智能設備成為普遍而廣泛的教育終端設備，隨時隨地需要接入校園無線網絡，或通過校園無線網上Internet訪問大量的外部教育資源。然而，在操場、學生宿舍、教師公寓、圖書館、辦公樓里經常出現“最后30米電波消失”和“信號入室難”等尷尬現象，WLAN擴展技術能夠解決這一燃眉之急。

2? ? WLAN擴展技術應用模式分析

WLAN擴展技術是對校園無線網絡存在的不足和缺失進行有效的修正和補充，應用范圍是無線發射源與終端之間的較小范圍（30～100 m）。目前，WLAN擴展技術應用模式主要有：信號增強、中繼、橋接、電力貓、mesh組網、級聯、AC/AP等模式，這些模式都有各自特點和適宜的應用場景，其中后四種需要架設有線環境，因此不是本文重點討論的部分。

2.1? 信號的增強放大

無線射頻模塊的傳輸范圍受設備自身功率大小的影響，在國家限定標準之下，調整無線設備內部功率參數可以增大發射功率、拓展信號覆蓋范圍。一般無線設備的功率設置有節能、正常、增強三個選項，選擇增強可以增大發射的功率。其次，可以更換高增益天線（一般建議使用最大7 dBi增益天線）來達到增強無線信號目的。增強后覆蓋區域信號強度應達到-65 dBm為合適，一般AP設備通過修改功率或更換天線，無障礙擴展距離可達到30～60 m。

2.2? 信號的中繼

無線設備的信號覆蓋范圍有限，而且隨著傳輸距離的延長，無線信號會越來越弱。無線信號的衰減還與設備周圍的環境相關，學生宿舍、教師公寓、圖書館、辦公樓等建筑物的隔間結構就阻礙著信號的傳播，造成信號大幅衰減，產生“最后30 m電波消失”“信號入室難”的情況。采用WDS（無線分布式系統）中的中繼模式能實現信號的向前續傳，從而延伸無線網絡的覆蓋范圍。這是最常用的一種擴展無線網絡信號的模式。信號中繼模式需要開啟從設備的WDS功能，掃描并連接信號源的SSID（無線網絡名稱），并修改與之相同的信道進行信號接力，由于信號中繼模式同時收與發會出現沖突，造成傳輸速率不升反降，因此2.4 GHZ頻率的設備一般只能接4～5個中繼設備進行串聯。

2.3? 信號的橋接

無線分布式系統（WDS）中的另一種信號擴展模式是無線橋接模式，與信號中繼模式不同的是無線橋接只點對點或者點對多點的信號無線數據擴展，不能串聯。橋接的設備與信號源設備用的是不同的SSID號，使用自己獨立的SSID。無線橋接模式所連設備IP地址由信號源設備分配，中繼模式可自己分配。無線中繼能實現漫游，但橋接模式無法實現。圖2為這3種應用模式的主要特點圖示。

2.4? 電力貓模式

無線電力貓是一款用于寬帶聯網的電力線通信終端產品。既可以實現無線傳輸又有電力線傳輸功能，其子設備是WLAN擴展技術的一個配套設備，可以延伸無線網絡，實現信號無死角，支持主流HomePlugAV和IEEE1901標準，然而這種擴展模式需要購置母子成套設備，還需要有線的接入，不適用于純無線擴展的場景。

2.5? Mesh組網模式

Mesh網絡即“無線網格網絡”，是“多跳（multi-hop）”網絡，任意的兩個設備均可以保持無線互聯，是一個動態的可以不斷擴展的網絡架構，能夠形成相對穩定的轉發網絡，具有很好的擴展性。同樣，這種模式需要購置價格不菲的設備，也需要有線的接入及要求發射源原本就支持這一特性，因此也不適用于純無線擴展的場景。

3? ? WLAN擴展技術應用之下的注意事項

3.1? 嚴格遵守校園網安全標準和規則，維護校園網公共秩序和穩定

由于無線網絡開放性的特點，無論采用何種模式實現無線網絡的信號擴展，保障校園網絡的安全是第一要務。新接入的AP設備要務必設置密碼，避免非法用戶接入;由于校園無線接入用戶終端設備多樣化，校園無線網絡認證方式應采用Portal認證、802.1x認證或兩種認證方式并存。

WLAN擴展技術對信號進行續傳需要增加無線設備，相近建筑物、相同樓層或相鄰房間的無線設備如果信道設置相同或相近都會引起同頻干擾，因此應合理部署新增AP的數量和位置，同時將設備劃分到相差5個頻段的信道，如典型的無干擾信道的設置方式為分別為1，6，11信道。

3.2? 兼顧未來校園網絡建設的技術迭代、改造、升級和優化

對于校園無線網絡而言，WLAN擴展技術的使用僅僅是權宜之計，如果出現移動用戶數量急劇增加或業務量大幅增大，現有無線網絡狀況將難以滿足教育教學的剛性需求，學校就應考慮對已有的網絡進行全面技術改造或優化，增大和改善無線網絡的規模。因此，在實施WLAN擴展技術時，如果需要穿墻鑿洞或購置價格不菲的設備時就不用再考慮。

4? ? 結語

隨著國家對教育的重視力度不斷加大，校園無線網絡建設必將會迎來大的發展，嶄新的無線通信技術如5G，WiFi6將闊步進入校園，建立一個高速實用、穩定可靠、安全可控、管理完善和多業務融合的校園網絡，以支撐各類終端泛在接入和泛在的信息服務，更好地承載OMO這一新的教育發展模式勢在必行。當然，隨著無線技術的創新和發展，WLAN擴展技術也會不斷地進步，從而為教育的現代化之泛在目標保駕護航。

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（編輯 姚 鑫）