運營商高校共建WLAN校園方案探討

中國聯(lián)通邢臺分公司 張玉龍

中訊郵電咨詢設(shè)計院有限公司 張 斌

一、引言

隨著運營商3G用戶規(guī)模的不斷擴大和移動互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，運營商現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)流量激增，3G網(wǎng)絡(luò)面臨巨大的擴容壓力。為了分流3G網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量和提升用戶體驗，中國三大運營商2010年開始在交通樞紐、高校等熱點區(qū)域大規(guī)模部署WLAN網(wǎng)絡(luò)。2011年三大運營商更是推出了各自的WLAN發(fā)展戰(zhàn)略，并分別開展了針對WLAN用戶的免費體驗以培育市場，無線局域網(wǎng)開始步入爆發(fā)性增長期。

另一方面，校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)不斷普及，有線以太網(wǎng)絡(luò)建設(shè)逐漸普及并趨于成熟。但是隨著無線終端產(chǎn)品的價格逐步降低，越來越多的在校師生擁有具備Wi-Fi功能的終端產(chǎn)品，如筆記本電腦、PDA、智能手機等，人們越來越要求盡可能方便、快速、移動式的使用網(wǎng)絡(luò)。WLAN無線網(wǎng)絡(luò)的寬帶移動化特點正好能夠滿足了人們這方面的需要。

二、WLAN校園需求分析

近年來，已有的有線校園網(wǎng)絡(luò)，由于只能提供相對固定網(wǎng)絡(luò)接口，已很難滿足師生隨時隨地訪問網(wǎng)絡(luò)資源的需要。同時，WLAN產(chǎn)業(yè)已經(jīng)非常成熟，建網(wǎng)和使用的成本都比較低；因此運營商與高校共建校園WLAN網(wǎng)絡(luò)，高校師生通過無線訪問網(wǎng)絡(luò)資源將成為現(xiàn)實。

校園中，WLAN網(wǎng)絡(luò)的主要應(yīng)用場景包括：

宿舍區(qū)域。用戶分布高度集中，且具有上網(wǎng)時間相對固定，晚高峰時段用戶數(shù)量較多，在線游戲、BT下載等高帶寬高流量業(yè)務(wù)比重較高等特點。

教學(xué)區(qū)域。圖書館、教室等區(qū)域一般很難綜合布線，有線網(wǎng)絡(luò)難以進(jìn)入，所以WLAN成為惟一選擇。

休閑區(qū)域。校園廣場、操場等區(qū)域一般來說具有空間較為開闊，用戶密度較低等特點，但是考慮到提升用戶體驗，無縫校園覆蓋的目的，仍然需要對高校休閑區(qū)域做適度的覆蓋。

三、WLAN校園共建方案

1. 校園WLAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

由于各高校的具體情況的不同以及各地各運營商固網(wǎng)資源的不同，WLAN校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)并沒有統(tǒng)一的模式。本文僅以某高校的WLAN建設(shè)方案為例進(jìn)行探討。

本方案中，校園WLAN方案主要由瘦AP，接入交換機，匯聚交換機，BRAS、AC等組成，如圖1所示?？紤]到高校覆蓋面積大，用戶較多，AP布放數(shù)量多，為了便于網(wǎng)絡(luò)擴容和管理，并節(jié)約建網(wǎng)成本，本方案采用瘦AP+AC的組網(wǎng)方式。依據(jù)覆蓋面積和容量，每棟樓布放一定數(shù)量的AP，每棟樓安裝1臺接入交換機用于連接各個AP。每棟樓的接入交換機通過光纜與匯聚交換機（安裝在學(xué)校機房內(nèi)）相連。匯聚交換機通過校園網(wǎng)絡(luò)再向上接入到運營商機房的匯聚交換機上，并通過BRAS連接到城域網(wǎng)上。

本方案采用AC旁掛BRAS方式。BRAS是固網(wǎng)運營商最常用的設(shè)備，主要用于業(yè)務(wù)層面的控制，實現(xiàn)對用戶的控制和管理，它最重要的業(yè)務(wù)功能就是對用戶的認(rèn)證、授權(quán)和計費，一般的BRAS主要支持PPPoE，在WLAN無線接入網(wǎng)絡(luò)中，BRAS還提供DHCP+Portal推送功能。AC主要起的作用是完成對AP的控制，包括AP的接入控制、AP的參數(shù)配置，AP網(wǎng)管監(jiān)控，AP的安全控制等。

此外，為了實行計費和認(rèn)證功能，還需要校園WLAN網(wǎng)絡(luò)連接到省級WLAN 業(yè)務(wù)平臺，主要包括用戶認(rèn)證和Portal 兩大部分，實現(xiàn)WLAN 業(yè)務(wù)相關(guān)的用戶信息查詢、WLAN 業(yè)務(wù)開通、用戶認(rèn)證、動態(tài)密碼創(chuàng)建與管理、向計費系統(tǒng)觸發(fā)計費請求或發(fā)送原始話單、強制認(rèn)證Portal 的推送、用戶自服務(wù)等。

2. 無線覆蓋方式

依據(jù)前面對校園WLAN需求分析，針對不同的場景，可以采用不同的AP類型和不同的布放方式。

對于宿舍區(qū)域，可以采用室內(nèi)分布型AP+室內(nèi)分布系統(tǒng)的方式。若宿舍區(qū)域原來有2G/3G室分系統(tǒng)，可以采用將AP直接合路到室分系統(tǒng)，如圖2所示。若宿舍區(qū)域沒有室分系統(tǒng)，則需要重新布放分布系統(tǒng)，根據(jù)實際情況的需要，可以考慮2G/3G/WLAN共建的方式，可以大幅減低綜合建設(shè)成本。宿舍區(qū)用戶分布高度集中，因此需要考慮WLAN的容量問題，雖然WLAN采用CSMA/CA機制，理論上對單AP接入用戶沒有明確限制，但是受限于傳輸帶寬和空口資源，在工程實際中一般要求單AP同時在線用戶數(shù)不超過20個。因此在做方案設(shè)計時，需要考慮WLAN終端滲透率，WLAN用戶的并發(fā)率等因素，做到AP數(shù)量和用戶數(shù)量的匹配。

對于教室和圖書館區(qū)域，一般具有空間相對寬闊，建筑阻擋較少，且教室和圖書館區(qū)一般會存在布線困難的問題，因此建議采用獨立放裝型AP?？梢詫ⅹ毩⒎叛b型AP放置在天花板上或者角落處，盡量較少對建筑物的影響。

對于操場和校園廣場，考慮到空間較為開闊，用戶相對較少的特點，可以采用室外型AP+高增益板狀天線的方式進(jìn)行覆蓋。目前，AP供應(yīng)商提供的室外型AP功率一般為500mW，即27dBm的發(fā)射功率，高增益的定向天線功率增益可達(dá)18dBi，則天線輸出口功率可以達(dá)到45dBm。考慮到自由空間損耗和人體損耗等因素，在開闊區(qū)域下行覆蓋可以達(dá)到500米，但是WLAN一般認(rèn)為是上行受限系統(tǒng)，建議覆蓋距離不超過400米。

3. 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置

網(wǎng)絡(luò)部署完畢后，正確的參數(shù)配置是網(wǎng)絡(luò)能夠開通運營的關(guān)鍵，WLAN網(wǎng)絡(luò)參數(shù)配置包括DNS，BRAS，AP等網(wǎng)元的參數(shù)配置。DNS服務(wù)器上應(yīng)該添加AC的域名以及相應(yīng)的IP地址。對于采用AC旁掛BRAS的組網(wǎng)方式，BRAS用作DHCP Server，需要規(guī)劃一段IP地址段為AP分配公網(wǎng)地址/私網(wǎng)地址。同時BRAS作為ACL（訪問控制列表），應(yīng)該做如下配置：允許AP直接與AC建立隧道；允許AP訪問DNS服務(wù)器；允許AC與AC網(wǎng)管平臺相互訪問。

AP作為無線接入設(shè)備，應(yīng)該配置SSID用以區(qū)分不同的網(wǎng)絡(luò)，WLAN終端可以根據(jù)搜索到SSID選擇相應(yīng)WLAN進(jìn)行接入。SSID最多可以有32個字符，SSID由AP廣播出來，一般將其設(shè)置為運營商的名稱或業(yè)務(wù)名稱，如CMCC，chinaunicom，chinatelecom等。AP還應(yīng)該根據(jù)規(guī)劃，配置AC的域名，通過域名解析，獲得AC的地址。

為了方便用戶的使用，用戶終端不做特殊配置，但是需要開啟DHCP動態(tài)主機控制協(xié)議，以能夠獲取動態(tài)IP地址，在本方案中，BRAS負(fù)責(zé)為終端分配IP地址。

劃分VLAN可以控制廣播風(fēng)暴，提高網(wǎng)絡(luò)整體安全性，使網(wǎng)絡(luò)管理簡單直觀，因此VLAN的劃分在WLAN網(wǎng)絡(luò)部署中非常必要。根據(jù)WLAN管理VLAN和業(yè)務(wù)VLAN分離的原則，可以將整個校園的AP配置為一個管理VLAN，對于業(yè)務(wù)VLAN，則可以以SSID為劃分依據(jù)，每個SSID對應(yīng)一個VLAN ID，即每個SSID對應(yīng)一個業(yè)務(wù)VLAN。

4. 與校園網(wǎng)的融合

運營商與高校共建WLAN網(wǎng)絡(luò)，要充分考慮高校的個性化需求，如WLAN網(wǎng)絡(luò)與校園網(wǎng)絡(luò)的融合問題，高校對WLAN網(wǎng)絡(luò)的管理與監(jiān)控。為方便本校師生通過WLAN訪問校園網(wǎng)，避免迂回路由，同時也為了校園網(wǎng)的安全性，實際組網(wǎng)過程中，可以將AP劃分兩個SSID，每個SSID對應(yīng)不同的VLAN。一個SSID用于連接校園內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，一個SSID用于連接Internet。對Internet業(yè)務(wù)，由運營商BRAS來進(jìn)行接入認(rèn)證，針對具體情況可以采用Portal認(rèn)證或PPPOE認(rèn)證。對于校園網(wǎng)業(yè)務(wù)，則由校方BRAS進(jìn)行認(rèn)證，可以采用Portal方式進(jìn)行認(rèn)證。

為了配合高校管理工作，可以根據(jù)高校要求對校園AP進(jìn)行配置，AC可以要求指定區(qū)域的AP在指定時間開啟或者關(guān)閉某個SSID的接入服務(wù)，如晚上11:00后關(guān)閉學(xué)生的SSID，但保留教師公寓SSID正常工作。另外，可以在學(xué)校放置網(wǎng)管系統(tǒng)反拉終端，實時監(jiān)控在線校園用戶數(shù)，實現(xiàn)高校對校園WLAN網(wǎng)絡(luò)的部分管控。

四、結(jié)束語

高校校園具有用戶基數(shù)大，筆記本、智能終端滲透率高，學(xué)生容易接受新事物等特點，使其成為運營商的潛在優(yōu)質(zhì)用戶區(qū)。高校校園的WLAN網(wǎng)絡(luò)覆蓋和業(yè)務(wù)開展，對運營商提高市場占有率，提升品牌形象具有重要意義。對于高校來說，WLAN校園建設(shè)可以使校園用戶隨時隨地訪問網(wǎng)絡(luò)，方便廣大師生的學(xué)習(xí)和生活，大大提高校園信息化水平。總之，運營商和高校共建校園WLAN網(wǎng)絡(luò)是合作創(chuàng)造共贏的模式，值得進(jìn)一步的探討和推廣。

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