淺談高校校園網(wǎng)絡(luò)無線化設(shè)計與實施方案

張賀友

摘要：隨著移動智能終端普及，人們越來越多的使用手機，平板電腦等設(shè)備替代傳統(tǒng)臺式電腦或筆記本電腦進行信息獲取和通訊娛樂。移動終端因其便攜性等特點，大多沒有預(yù)留傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)接口，而是內(nèi)置了無線網(wǎng)卡，以便通過基于802.11協(xié)議的無線網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)。特別是在高等學(xué)校中，由于年齡特點和宿舍智能限電等原因，移動通訊終端成為首選，而很多高校樓宇設(shè)計之初并沒有為無線網(wǎng)絡(luò)進行規(guī)劃，多采用傳統(tǒng)的網(wǎng)線或電話線入戶的方式，雖然近些年光進銅退，但依然保持著傳統(tǒng)有線接入的方式，學(xué)生需要使用無線路由器才能讓移動終端接入網(wǎng)絡(luò)。但由于房間密集，路由器較多，受限于無線信道數(shù)量有限，導(dǎo)致用戶無線網(wǎng)絡(luò)體驗不佳。該文旨在分析高校網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，結(jié)合現(xiàn)有駐地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，對新舊樓宇分別提出適用于高校校園網(wǎng)絡(luò)無線化的設(shè)計方案，并結(jié)合實際實施中遇到問題進行討論，為高校網(wǎng)絡(luò)無線化規(guī)劃提供借鑒。

關(guān)鍵詞：無線網(wǎng);FTTH;AP;校園網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：TP393? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）16-0003-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

1 題目背景與高校網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

隨著互聯(lián)網(wǎng)普及發(fā)展，移動智能終端普及和人們隨時隨地碎片化的信息獲取需求加重，移動終端成為獲取信息，溝通交流，生活娛樂的首選智能終端設(shè)備，但由于便攜性的要求，移動終端體積越來越小，對傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)RJ45接口的支持逐漸弱化，更多地采用基于無線網(wǎng)絡(luò)的接入方式，對于家庭用戶和商超等具有無線網(wǎng)絡(luò)的場景下，很容易滿足此種無線上網(wǎng)需求，而對于高校環(huán)境，特別是高校宿舍，辦公區(qū)域等人員密集型地方，大多由于建筑物設(shè)計時只預(yù)留了網(wǎng)絡(luò)接口或電話線接口，新建小區(qū)預(yù)留光纖等，均是傳統(tǒng)有線接入方式，學(xué)生若想使用無線終端上網(wǎng)，必須使用無線路由器才行。然而對于人員密集的高校宿舍場景和辦公場景以及公共教學(xué)區(qū)域，顯然上述方式存在弊端。

首先，從安全角度講，私接無線路由器，由于其品牌型號眾多，設(shè)備用電安全良莠不齊，一些高校墻壁面板接口有限，還需要自行購買插排進行擴展，由于學(xué)生對設(shè)備選購上大多只注重價格和插孔數(shù)量，很少關(guān)注產(chǎn)品安全性，加之使用上不注意，又增加了安全隱患，新聞報道中也屢見宿舍私接用電導(dǎo)致火災(zāi)等案例。

其次，從技術(shù)角度，無線通信信道數(shù)量有限，在人員密集的區(qū)域，無線路由器多了，而信道一般用戶很少手動調(diào)測，因此同頻干擾現(xiàn)象嚴重，對用網(wǎng)體驗帶來的直觀感受就是網(wǎng)速慢，延遲高，這時候往往會加大路由器信號功率，試圖改善上述現(xiàn)象，但結(jié)果確是同頻信道重疊率提高，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量更差。

另外對于公共區(qū)域，通過增加無線路由的方式也不太便于實現(xiàn)。因此越來越多的高校提出新建校區(qū)優(yōu)先采用無線接入方案，對于老舊校區(qū)逐步推行無線化改進方案。本文通過對天津地區(qū)高校網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀分析，結(jié)合工作中遇到的案例情況，針對新舊校區(qū)樓宇情況，提出高校網(wǎng)絡(luò)無線化的設(shè)計方案供借鑒。

2 老舊校區(qū)樓宇無線化方案

老舊校區(qū)一般現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃為駐地網(wǎng)模式，也就是常說的FTTH的接入方式，也有部分高校采取樓層或樓宇交換機匯聚，網(wǎng)線入戶的方式。先來說下常規(guī)的FTTH方式，一般是由校方BRAS下接核心交換機，核心交換機與OLT相接，再通過光纜，連接到各樓宇內(nèi)，經(jīng)過分光器送入各戶，用戶通過ONU進行光電信號轉(zhuǎn)換后與終端連接，如用戶需要無線上網(wǎng)，需要下掛無線路由器發(fā)射無線信號給移動終端，其整個結(jié)構(gòu)如圖1所示。部分校區(qū)或辦公區(qū)采用LAN口入戶方式，其結(jié)構(gòu)可以理解為將ONU集中放置于弱電間或單獨管理室內(nèi)，通過光纜入樓，網(wǎng)線入戶的方式，在樓宇或樓層內(nèi)放置交換機與ONU相連，完成光電轉(zhuǎn)換功能，用戶直接將終端接入墻壁預(yù)留信息面板即可上網(wǎng)。無論上述何種方式，如果需要給筆記本，手機，平板電腦等移動設(shè)備提供網(wǎng)絡(luò)接入，均需要自行掛接無線路由器才可以。其弊端已經(jīng)在上一節(jié)中提到，這里不再贅述。

無線網(wǎng)絡(luò)常規(guī)接入方法為AC+AP的方式，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般為校方BRAS下接核心交換機，交換機下掛AC控制器，并通過光纜連接到各樓宇的匯聚交換機，在接到每層的接入交換機，通過網(wǎng)線入戶后與室內(nèi)AP相連。該種接法利用AC對所有AP進行統(tǒng)一管理，AP自動發(fā)現(xiàn)、所有的配置集中在網(wǎng)關(guān)AC上完成， 簡單便捷[1]。同時可以對每個AP進行信道定義，對AP功率進行調(diào)控，避免產(chǎn)生較大的信道重疊干擾。

鑒于老舊校區(qū)現(xiàn)有駐地網(wǎng)接入模式，為盡量減少施工對正常辦公，生活帶來影響，重新按照標準無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案布線顯然不太合適。因此提出一種適用于已經(jīng)具備駐地網(wǎng)的老舊校區(qū)的OLT+ONU+AP+AC的FTTH+WLAN設(shè)計方案，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示。校方BRAS與AC控制器同時接入核心交換機，將利用VLAN技術(shù)，將AP與AC通信的管理VLAN與實際業(yè)務(wù)VLAN隔離。AP接入ONU，通過OLT與核心交換機相連，并根據(jù)不同VLAN進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)AP統(tǒng)一管理，完成有線網(wǎng)絡(luò)接入到無線網(wǎng)絡(luò)接入的改造工作。

AP工作需要供電，一般AP供電有POE供電和傳統(tǒng)DC電源供電，POE技術(shù)利用現(xiàn)有的五類及以上雙絞線，在傳遞信號的同時也將電源傳送給無線AP，省去了本地電源，越來越受到運營商的歡迎[2]。由此又衍生出很多新型供電方式，如POE模塊供電，即該模塊同時具有數(shù)據(jù)傳輸和供電功能，將傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)線接入輸入口，將AP接到輸出口，接通電源后輸出口同時提供48V直流電以及來自輸入口的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。還有具備POE功能的ONU產(chǎn)品，該產(chǎn)品將POE交換機與ONU二合一，也能為AP提供48V工作電壓。

關(guān)于AP設(shè)備類型，即選用室內(nèi)面板式AP還是樓道內(nèi)的吸頂式AP方面，這一方面取決于上述提到的是光纖入戶還是網(wǎng)線入戶的不同環(huán)境。同時也要與學(xué)校信息中心和物業(yè)等部門的配合，商定接入方式。當然，如果需要進行室外安裝的話，就只能選用室外AP了。一般來說，對于光纖入戶的情況，可以將光纖抽回，將ONU放置在弱電間或統(tǒng)一管理室內(nèi)，通過ONU下接POE交換機的方式，采用吸頂式AP，根據(jù)AP覆蓋范圍和樓層結(jié)構(gòu)選點安裝。對于網(wǎng)線入戶情況，就可以采用面板式AP直接替換掉原有信息面板，將接入POE交換機下掛在每個樓宇的匯聚交換機或ONU下即可。

現(xiàn)階段， 2.4G頻段的無線AP能夠應(yīng)用的頻道有10余個， 但只有1、6、11是完全不被覆蓋的[3]。由于室內(nèi)安裝較為密集，建議采用雙頻AP設(shè)備，并對2.4G頻段的無線信號采取V字型開啟，也就是不存在兩個相鄰的房間同時開啟2.4G頻段，并根據(jù)信道不重疊特征，僅能分配1，6，11這三個互不重疊的信道給相應(yīng)的AP，這在初期設(shè)計時就根據(jù)房間平面圖做好規(guī)劃。對于5G頻段目前開放的8個民用信道能夠滿足實際需求，只需要避免信道重疊即可。雖然統(tǒng)稱為5G頻段，但其實5G頻段被劃分為5.2G，5.5G，5.8G，其中5.5G尚未被廣泛使用，目前可用的36、40、44、48信道為5.2G，149、153、157、161、165為5.8G。而5.2G與5.8G在網(wǎng)絡(luò)承載能力上存在細微差距，頻率越高速度越快，但在整體布局統(tǒng)一規(guī)劃時，往往忽略他們之間的差距，認為都是5G頻段，將上述頻段統(tǒng)一規(guī)劃給不同的AP。

3 新建校區(qū)樓宇無線化方案

對于新建校區(qū)的樓宇，大多已經(jīng)預(yù)留室內(nèi)信息點位，強、弱電間等，我們可以采用標準無線設(shè)計方案進行入場施工即可，即通過在樓宇內(nèi)放置匯聚交換機，上聯(lián)核心交換機，下接POE交換機，在管理上將AC與AP相連，在業(yè)務(wù)上將用戶與BRAS相連。同時也可以采用與老舊樓宇改造后的FTTH+WLAN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一樣，實現(xiàn)校內(nèi)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，便于維護管理。

值得注意的是，有些新舊樓宇同時存在的校區(qū)，由于以前采用的有線接入，BRAS上沒有分配過WEB認證的接入方式，但對于辦公區(qū)域開放過IPOE的上網(wǎng)方式，即DHCP獲取IP上網(wǎng)的方式。為了使新舊樓宇無線化上網(wǎng)一致，并且能夠做到覆蓋區(qū)域內(nèi)用戶能夠無線漫游，可以采用支持認證的AC廠商設(shè)備，將認證環(huán)節(jié)從BRAS改到AC上來做，這樣對于原始網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以在一定程度內(nèi)給予保留，并且能夠?qū)崿F(xiàn)校園內(nèi)無線覆蓋下無縫漫游。避免在不同的上網(wǎng)方式間或不同區(qū)域間來回變化。

對于需要多運營商運營業(yè)務(wù)時，此種AC+AP的方式更有利于簡化布線和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投入，只需在核心交換機上接入各運營商線路，劃分不同VLAN，通過AC控制AP發(fā)射不同SSID，并對不同SSID綁定不同VLAN，以實現(xiàn)多運營商同時運行的場景。避免了一個運營商一種布線標準和多組設(shè)備的投放，降低了管理和維護成本，也更有利于高校方信息化管理，實現(xiàn)設(shè)備統(tǒng)一管控。

4 方案實施與總結(jié)

該方案具有改造時間短，體驗效果好，管理方便，維修簡便等特點。方案已經(jīng)在工作中對天津某高校實施，實施過程中總結(jié)了幾點注意事項，在此提出以供參考。

對于通過ONU接入AP的方式，用戶在不同ONU之間漫游時，會出現(xiàn)短暫斷網(wǎng)情況，經(jīng)排查，是屬于ONU的一種防止MAC地址漂移的特性，MAC漂移檢測的目的是消除非正常MAC漂移對交換設(shè)備的影響[4]，而我們的用戶在不同ONU之間漫游，正是MAC地址在不同交換口中進行漂移的過程，只是該過程是正常的，被允許的。該功能可以在OLT中進行關(guān)閉，關(guān)閉后需要注意網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中不要存在可以讓用戶MAC地址從ONU下端漂移到上端的環(huán)境存在，否則可能導(dǎo)致整體網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題。

通過上述基于PON網(wǎng)的FTTH+WLAN的無線化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案的提出，對于高校無線化接入網(wǎng)絡(luò)改造，以及降低安全風險，優(yōu)化用戶上網(wǎng)體驗起到很好的幫助。

參考文獻：

[1] 劉鵬，黃英楠，張國圓.基于EPON網(wǎng)絡(luò)的無線組網(wǎng)模式探討[J].廣播與電視技術(shù)，2015，42（09）：107-111.

[2] 烽火網(wǎng)絡(luò).WLAN接入及供電方式分析[J].電信技術(shù)，2011（08）：85-87.

[3] 張珊，王晨，田海量.無線AP在企業(yè)WLAN中的價值體現(xiàn)[J].電腦知識與技術(shù)，2019（09）：61-62.

[4] 趙咸紅，桂剛.一種MAC漂移檢測功能的實現(xiàn)與應(yīng)用[J].郵電設(shè)計技術(shù)，2013（08）：67-69.

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