教育系統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)實(shí)踐

葉茂森 楊琳 盧佳青 林郁

摘 要：為了提升教育系統(tǒng)的WIFI環(huán)境品質(zhì)，我們經(jīng)過探索和實(shí)踐，建設(shè)了全面化、可管理、安全性、經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性的校園無線網(wǎng)絡(luò).使用商用無線產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)覆蓋，采用無線控制器AC和FITAP的方式進(jìn)行部署，為學(xué)校教學(xué)、科研、管理提供了有力的技術(shù)支持.

關(guān)鍵詞：無線網(wǎng)絡(luò);教育系統(tǒng);無線控制器

中圖分類號：TP393.1? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：1673-260X（2019）10-0036-02

信息技術(shù)的發(fā)展，筆記本電腦、PAD、智能手機(jī)等大量無線終端得以普及，各種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用如雨后春筍般涌現(xiàn)，使人們的日常生活與互聯(lián)網(wǎng)密切相關(guān).蓬勃發(fā)展的遠(yuǎn)程開放教育事業(yè)，促使學(xué)校利用校園網(wǎng)開展信息化資源建設(shè)[1].因此，學(xué)生能夠通過學(xué)校提供的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺及時(shí)地獲取網(wǎng)絡(luò)資源，學(xué)校也不斷地引進(jìn)新技術(shù)，提高網(wǎng)絡(luò)平臺質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)教師的知識更新，學(xué)生的自主學(xué)習(xí).由此可見，良好的網(wǎng)絡(luò)條件保障了教師和學(xué)生隨時(shí)隨地獲取網(wǎng)絡(luò)資源，提高了教育系統(tǒng)信息化建設(shè)水平.隨著移動互聯(lián)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)以及知識管理和社交網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，無線校園網(wǎng)以其自身的靈活性，被越來越多的使用，校園的無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)也在不斷推進(jìn)[2].

為克服有線網(wǎng)絡(luò)接入地點(diǎn)固定、無法滿足移動性的局限，校園中迫切需要建設(shè)移動、便捷、經(jīng)濟(jì)的無線WiFi網(wǎng)絡(luò)[3].校園智能WiFi大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺為高校師生提供便捷、綠色、安全的互聯(lián)網(wǎng)接入的同時(shí)，通過本地架設(shè)內(nèi)容聚合緩存平臺，整合互聯(lián)網(wǎng)資源，有效提高網(wǎng)絡(luò)瀏覽及視頻播放速度，提升用戶體驗(yàn).

本項(xiàng)目通過改造教育系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在校園布設(shè)無線WiFi熱點(diǎn)的方式，使廣大師生無論在教室、圖書館、運(yùn)動場還是宿舍，都可享受到無線WiFi服務(wù)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用為師生的學(xué)習(xí)、生活、課外活動、宣傳及就業(yè)提供便捷，大力促進(jìn)智慧校園建設(shè).

1 建設(shè)目標(biāo)

本次項(xiàng)目，以建設(shè)一個(gè)安全、高效、全面覆蓋的校園無線網(wǎng)絡(luò)為目標(biāo)，提高了教育系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和應(yīng)用水平，主要要求如下：

（1）設(shè)計(jì)總體組網(wǎng)方案，包括核心網(wǎng)組網(wǎng)、無線網(wǎng)組網(wǎng)，要求覆蓋的區(qū)域等;

（2）對管轄的各所學(xué)校進(jìn)行WIFI的統(tǒng)一的認(rèn)證，并且能夠展示各所學(xué)校的個(gè)性化頁面;

（3）能夠記錄終端用戶的上網(wǎng)行為等信息;

（4）將云管平臺能夠部署到教育局本地.

2 無線網(wǎng)絡(luò)方案

2.1 建設(shè)原則

第一，全面化.即是無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋設(shè)計(jì)不僅要保證覆蓋區(qū)域無線網(wǎng)絡(luò)的全面化、穩(wěn)定性，還要能夠適應(yīng)今后高帶寬的要求，滿足日益增長的業(yè)務(wù)量需求，及設(shè)備、服務(wù)的更新要求.

第二，可管理性.可以對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行在線監(jiān)控，隨時(shí)了解無線網(wǎng)絡(luò)的“健康狀態(tài)”，快速定位并排除故障，并能對網(wǎng)絡(luò)帶寬進(jìn)行資源優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)流量負(fù)載均衡、合理分配，提高網(wǎng)絡(luò)的高利用率.

第三，安全性.無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供多種有效的安全加密機(jī)制，SSID用戶隔離及部門VLAN劃分，有效防范機(jī)密泄露和蹭網(wǎng)盜網(wǎng)行為.保證無線網(wǎng)絡(luò)的安全外部系統(tǒng)的非法侵入[4-6].

第四，經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性.完全從現(xiàn)有的應(yīng)用需求出發(fā)，依場所環(huán)境做覆蓋方案實(shí)際部署，既保證方案可行性，還能最大程度地降低建設(shè)成本.

2.2 建設(shè)方案

考慮到不同項(xiàng)目實(shí)際情況，主要分為2類，第一種是已經(jīng)采用電信的freenet無線設(shè)備組網(wǎng)的.首先，電信的寬帶鏈路進(jìn)入后，首先連接AC網(wǎng)關(guān)設(shè)備，AC網(wǎng)關(guān)向下再連接POE交換機(jī)，POE交換機(jī)傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)也能夠給AP供電，省去了AP供電的煩惱，樓層AP的無線信號覆蓋主要區(qū)域.整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)證采用云認(rèn)證的管理方式，由安裝在電信機(jī)房的云管理平臺進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)操作（圖1）.第二種是采用其他品牌的AC無線設(shè)備等，則需要用FREENET認(rèn)證網(wǎng)關(guān)做出口，其他品牌的AC無線設(shè)備需橋接在FREENET認(rèn)證網(wǎng)關(guān)設(shè)備上，其他同上（圖2）.

2.3 安裝部署

根據(jù)以上方法，校園中主要考慮學(xué)生宿舍、教學(xué)樓、圖書館、體育館以及校道等室外區(qū)域.根據(jù)不同區(qū)域無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋方案有所不同.學(xué)生宿舍和圖書館多為在校師生上網(wǎng)查閱信息使用，需滿足各區(qū)域全覆蓋且滿足一定的接入量的需求;體育館一般較為空曠，作為學(xué)校集會、講座等活動的舉辦地，人員最為密集，無線AP需滿足較大的接入量和支持負(fù)載均衡;道路部分的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)以覆蓋為主，容量為輔，且AP安裝于室外，需考慮防水防雷等需求.具體部署如下：

（1）教學(xué)樓部分：主要覆蓋部分為教室內(nèi)部，可根據(jù)教室大小以及使用人數(shù)合理規(guī)劃點(diǎn)位，一般情況，吸頂式AP的覆蓋半徑為10-12米，如圖3所示：

（2）學(xué)生宿舍：可以選擇面板式AP方案，AP安裝于宿舍內(nèi)部，每個(gè)AP覆蓋1-3間房間，也可以選擇吸頂式AP方案，AP安裝于宿舍外走廊，覆蓋兩側(cè)共4-6房間.

（3）圖書館內(nèi)：可采用吸頂式AP，可根據(jù)實(shí)際情況合理規(guī)劃點(diǎn)位，一般情況，吸頂式AP的覆蓋半徑為10-12米.

（4）體育館：相對空曠，阻隔物較少，吸頂式AP在空曠環(huán)境中覆蓋直徑20-30米，可根據(jù)規(guī)模酌情確定使用數(shù)量，布點(diǎn)點(diǎn)位均勻分布.

（5）校道等室外：使用室外大功率AP覆蓋，一般情況下覆蓋半徑可達(dá)100-300米，室外安裝，防水防雷.

2.4 方案特點(diǎn)

方案使用商用無線產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)覆蓋，采用無線控制器AC和FIT AP的方式進(jìn)行部署.有如下特點(diǎn)：第一，可用性高.AP采用專業(yè)天線，帶機(jī)量大，發(fā)射功率線性可調(diào)，可根據(jù)實(shí)際環(huán)境，合理調(diào)整AP發(fā)射功率，滿足不同區(qū)域的覆蓋需求.第二，可靠性高.采用FIT AP方案，支持負(fù)載均衡，AC能夠動態(tài)調(diào)整用戶在不同AP間的均勻分布，防止個(gè)別AP過載.第三，擴(kuò)展性好.持MAC認(rèn)證、Portal認(rèn)證等多種用戶接入認(rèn)證方式，可結(jié)合外置portal服務(wù)器和認(rèn)證服務(wù)器實(shí)現(xiàn)web認(rèn)證、短信認(rèn)證，微信認(rèn)證等多種認(rèn)證方式.第四，使用靈活.支持SSID綁定VLAN，靈活方便控制不同SSID的網(wǎng)絡(luò)權(quán)限.第五，便于部署.AP支持802.3af/at標(biāo)準(zhǔn)PoE網(wǎng)線供電，既可吸頂式安裝，又可壁掛式安裝，因地制宜，使用靈活，室外AP采用專業(yè)室外殼體設(shè)計(jì)，適應(yīng)各種惡劣環(huán)境.第六，方便管理.FIT AP統(tǒng)一由無線控制器AC管理，自動發(fā)現(xiàn)并統(tǒng)一管理AP，可實(shí)時(shí)查看AP運(yùn)行狀態(tài)，方便網(wǎng)絡(luò)管理和運(yùn)維.

2.5 設(shè)備選擇

無線覆蓋選用產(chǎn)品可以靈活選擇，包括吸頂式AP、面板式AP、室外AP、PoE交換機(jī)、無線控制器等.以校園環(huán)境為例，在不同的區(qū)域我們可以采用不同的產(chǎn)品，如：學(xué)生宿舍選用普通的吸頂無線AP，能夠滿足大部分區(qū)域的無線覆蓋，允許少數(shù)無線盲區(qū)，也可以選擇面板式AP，適合于網(wǎng)線已安裝到房間的情況，減少覆蓋盲區(qū);教學(xué)樓和圖書館可以選用普通吸頂式AP，能達(dá)到良好的覆蓋效果，滿足教學(xué)互動和師生查閱資料的需求;體育館一般使用人數(shù)較多，可以選用雙頻吸頂無線AP，雙頻并發(fā)，抗干擾能力強(qiáng)，能接入更多的客戶端，提供更良好網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn).

3 建設(shè)效果

通過網(wǎng)絡(luò)改造，使網(wǎng)絡(luò)覆蓋了教育局下屬的學(xué)校的任意空間，全面支撐數(shù)據(jù)傳輸、無線語音、無線多媒體、移動計(jì)算等校園綜合業(yè)務(wù)，為教學(xué)演示、系統(tǒng)運(yùn)行、視頻直播等關(guān)鍵業(yè)務(wù)運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的保障.并基于安全技術(shù)，實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的數(shù)據(jù)加密、多種方式的用戶接入認(rèn)證、授權(quán)，充分保護(hù)學(xué)校的現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)和用戶的數(shù)據(jù)安全.給廣大師生提供了無處不在的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、融合創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)科研，豐富多彩的校園文化、方便周到的校園生活，為智慧校園的建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

參考文獻(xiàn)：

〔1〕韓珍輝，陳興蜀，邵國林，曾雪梅，朱毅.面向高校校園網(wǎng)的OTM問題檢測[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（理學(xué)版），2018，64（03）：231-236.

〔2〕張藝萌.校園無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和應(yīng)用[J].陜西廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，11（2）：16-19.

〔3〕趙爽.基于校園WIFI精確定位的多媒體推送技術(shù)[J].沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，36（03）：322-327.

〔4〕張磊，劉經(jīng)緯，徐海川.Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)組播路由協(xié)議的研究與設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2012，33（9）：3347-3350.

〔5〕張春瑞，劉淵，李芬，等.無線網(wǎng)絡(luò)對抗關(guān)鍵技術(shù)研究綜述[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2012，33（8）：2906-2910.

〔6〕朱秀麗，張棟梁.校園無線網(wǎng)絡(luò)的安全機(jī)制研究與設(shè)計(jì)[J].周口師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，30（2）：92-95.