無線AP在校園網(wǎng)中的應(yīng)用與部署

張國才

(山西經(jīng)濟管理干部學(xué)院電子信息工程系，山西 太原 030024)

0 引言

隨著信息化的飛速發(fā)展，基于無線局域網(wǎng)技術(shù)的無線校園網(wǎng)發(fā)展迅速，可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)開放課程學(xué)習(xí)、移動辦公、智能管理等多種應(yīng)用。此外，隨著當(dāng)前移動網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，平板電腦、智能手機、筆記本等設(shè)備得以大范圍普及應(yīng)用。在教室、實驗室、圖書館、體育場館、大型報告廳、室外廣場等場所如何突破有線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的限制，解決移動上網(wǎng)的問題在學(xué)校信息化建設(shè)中是非常必要的[1]。

無線局域網(wǎng)以其靈活布設(shè)、高帶寬和無線接入的優(yōu)勢，可以突破有線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點限制、實現(xiàn)多人同時上網(wǎng)的問題，大大地增加了校園網(wǎng)絡(luò)信息點，方便在校師生獲取信息，進一步提升學(xué)校的信息化水平。無線校園網(wǎng)絡(luò)是對校園提供無縫網(wǎng)絡(luò)覆蓋，因此無線AP的部署對無線校園網(wǎng)的性能和無線信號的傳輸質(zhì)量至關(guān)重要。

1 無線局域網(wǎng)接入設(shè)備

無線局域網(wǎng)接入設(shè)備是無線AP(Wireless access point)，其作用類似于以太網(wǎng)中的交換機，無線AP可以將多個移動終端設(shè)備接入到校園網(wǎng)中，無線AP之間可以直接互聯(lián)，也可以連接到原有的有線網(wǎng)絡(luò)中。

目前室內(nèi)無線AP的覆蓋范圍一般為50～150 m，室外100～400 m，一個無線AP最多可以接入移動終端設(shè)備80臺，推薦數(shù)量是30臺。無線AP都擁有以太網(wǎng)接口，用于與有線網(wǎng)絡(luò)的連接，實現(xiàn)無線與有線的無縫融合。此外，還可將分散布置在各處的無線AP利用雙絞線連接在一起，實現(xiàn)無線漫游[2]。

安裝于室外的無線AP主要用于實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的空中接力，或搭建點對點或點對多點的無線連接。另外，根據(jù)內(nèi)置系統(tǒng)的不同，還可分為“胖”AP和“瘦”AP(即輕型AP)。前者可以獨立實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)漫游，但是價格較高，適用于小型無線網(wǎng)路部署。后者可借助無線局域網(wǎng)控制器實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)漫游，價格較便宜，適用于大型無線網(wǎng)絡(luò)部署。

2 無線AP的布局

校園網(wǎng)的用戶大部分時間是在室內(nèi)進行教學(xué)，通過流量分析可以看出室內(nèi)場所是數(shù)據(jù)量集中的區(qū)域，可按照不同環(huán)境進行AP布局。

2.1 教室與大廳

根據(jù)現(xiàn)場勘查，利用原有的有線網(wǎng)絡(luò)終端接入點，在設(shè)備柜內(nèi)進行簡單跳線連接，加入無線局域網(wǎng)控制器和無線AP即可實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋。無線AP的覆蓋范圍為圓形區(qū)域，可在房間中央頂端放置無線AP。對于移動用戶較多，房間面積大的情況，可采用部署多個AP的方法，以解決網(wǎng)絡(luò)容量不足所造成的問題，倘若在一個大廳安裝兩個無線AP，則可以放在兩個對角位置[3]。如圖1所示。

圖1 室內(nèi)大房間AP覆蓋示意圖

2.2 公用走廊

學(xué)生宿舍與公用走廊的AP采用吸頂方式，相隔距離相同，部署在公用走廊頂部。由于可能環(huán)境干擾問題，具體數(shù)量及安裝位置須經(jīng)過現(xiàn)場測試后才能詳細(xì)標(biāo)注。如圖2所示。

圖2 走廊AP覆蓋示意圖

2.3 室外放置

無線AP設(shè)備安裝在室外，盡量選擇防水型設(shè)備，并且要做好避雨與防雷措施。無線AP用長饋線與天線連接，天線的接口要用絕緣防水膠帶封閉，并且要有接地設(shè)施。如圖3所示。

圖3 室外AP部署示意圖

3 無線AP安裝與測試

在無線網(wǎng)絡(luò)施工中，首先需要進行現(xiàn)場勘查，勘查的內(nèi)容包括：地理位置、地形、建筑物分布、建筑物材質(zhì)，從而確定無線設(shè)備的部署位置與施工方法。

接著確定無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，計算部署無線AP的數(shù)量。實現(xiàn)無線漫游，需要相鄰的無線AP信號重疊，為了避免發(fā)生干擾，信號必須在不同的頻率上。無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場合比較復(fù)雜，建筑物的結(jié)構(gòu)、建筑材料以及辦公環(huán)境內(nèi)其他電子設(shè)備都可能影響信號傳輸質(zhì)量。相同的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在空曠地帶信號傳輸距離能夠達(dá)到100 m以上，穿過混凝土墻體連30 m都達(dá)不到[4]。確定AP位置時，設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)傳輸距離不一定能達(dá)到，需要通過場地信號強度測試儀和比較試驗來確定準(zhǔn)確的位置。

在重點目標(biāo)覆蓋區(qū)域內(nèi)，必須保證無線信號完全覆蓋。在實際工程中，需要進行大量的現(xiàn)場勘察，才能詳細(xì)了解重點目標(biāo)覆蓋區(qū)域的覆蓋情況?？辈炜梢圆捎靡韵聨讉€步驟：

1) 從建筑物內(nèi)邊界處或某一角開始勘察。

2) 了解清楚覆蓋區(qū)域的大小、形狀等，結(jié)合用戶應(yīng)用需求，估算出需要多少個AP來進行覆蓋，并在合適地點安裝AP。

3) 測量距離無線AP 30 m處的場地信號強度，使用無線AP自帶的信號測量軟件。

4) 對無線AP的位置進行調(diào)整，使目標(biāo)覆蓋區(qū)域內(nèi)95%以上的位置，接收信號強度達(dá)到20%(約-75 dBm)以上。

5) 測定目前環(huán)境存在的干擾。如果測定干擾嚴(yán)重，可以適度調(diào)整AP覆蓋范圍。

6) 確定無線AP安裝的位置。

組建網(wǎng)絡(luò)完畢后，將進行實地測試。前面已經(jīng)測試了無線AP覆蓋的情況，現(xiàn)在將采用計算機命令行模式中的命令，測試校園無線局域網(wǎng)的連通情況。具體做法是在帶有無線網(wǎng)卡的測試計算機上輸入“Ping XXX.XXX.XXX.XXX-t或Tracert XXX.XXX.XXX.XXX”命令(IP地址XXX.XXX.XXX.XXX是測試計算機網(wǎng)關(guān)的地址或者是任意網(wǎng)絡(luò)中一臺連接良好的主機地址)，在覆蓋范圍內(nèi)移動測試計算機，查看參數(shù)“time”值，“time”值越大，表明接收到的信號越弱，直到返回“Request timed out”，則表明已不在覆蓋范圍內(nèi)。

無線設(shè)備使用開放頻段2.4 GHz、5 GHz，容易受到其他電子信號干擾。下列設(shè)備可能造成干擾：工作在2.4 GHz的其他地點的無線系統(tǒng)、無線藍(lán)牙設(shè)備，微波爐和脈沖雷達(dá)，低能量RF光源，采用蜂窩、藍(lán)牙等無線技術(shù)的集成通訊設(shè)備[5]。

可見，信道內(nèi)干擾和相鄰信道干擾是無線網(wǎng)絡(luò)的主要干擾方式。為減小干擾，采用以下措施：

1) 對工作在開放頻段范圍內(nèi)的無線設(shè)備進行限制，如私設(shè)AP，集成藍(lán)牙設(shè)備等。

2) 部署無線AP時，要進行全面現(xiàn)場測試，保證信號覆蓋范圍和信號強度的前提下，測試并計算出無線AP部署的最小數(shù)量，減小鄰近無線AP間覆蓋范圍的重疊。部署無線AP后，使用FLUKE無線測試儀對無線信號進行測試，確定出相同頻率的無線AP信號所覆蓋的區(qū)域，調(diào)整這些區(qū)域內(nèi)無線AP的信號發(fā)射功率，使無線AP信號的強度減小，避免鄰近干擾。

3) 在校園網(wǎng)內(nèi)加入無線設(shè)備集中控制器，利用設(shè)備自動計算并分配信道頻段的功能，為所有無線AP動態(tài)地分配信道，避免鄰近無線AP使用相同頻率信道，減少相互干擾。

4 無線AP與AC協(xié)同工作

AC即無線設(shè)備集中控制器，AC可以控制AP接入無線局域網(wǎng)，來自不同AP的數(shù)據(jù)可以通過AC匯聚并接入Internet，同時完成AP設(shè)備的配置管理、無線用戶的認(rèn)證、管理及寬帶訪問、負(fù)載均衡、安全管理、頻譜導(dǎo)航等控制功能。

集中控制型AP(瘦AP)系統(tǒng)，即AP先接入到無線設(shè)備集中控制器上(AC)，AC再接入到原有有線網(wǎng)絡(luò)中，其優(yōu)點如下：

1) 通過AC對AP群組進行自動信道分配和選擇，及自動調(diào)整發(fā)射功率，降低AP之間的互干擾，提高網(wǎng)絡(luò)動態(tài)覆蓋特性。

2) 能夠基于用戶和流量進行負(fù)載均衡，對于突發(fā)流量大的熱點，可以實現(xiàn)忙時補點。

3) 管理節(jié)點上移后，只需對AC進行管理和配置，升級、維護統(tǒng)一完成，效率高。

4) 支持二層/三層漫游切換，用戶可以在AP之間自由移動，自動重新關(guān)聯(lián)，用戶無需重新認(rèn)證，類似于移動網(wǎng)的無縫切換。

而采用集中控制型AP也需要注意兩個方面：

1) AC和AP的操作系統(tǒng)和協(xié)議需要兼容才能協(xié)同工作，目前各廠商的設(shè)備存在不兼容的情況，選擇AC、AP時必須選擇互相兼容的產(chǎn)品。

2) 大規(guī)模使用AC+AP方式建設(shè)WLAN之前，建議對AC進行評估或采用經(jīng)過行業(yè)認(rèn)可的知名廠商的設(shè)備。

5 結(jié)語

無線校園網(wǎng)是學(xué)校信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主要方向，無線接入設(shè)備的部署、測試以及配置是無線局域網(wǎng)工程的重要部分，無線AP的合理部署與測試不僅能夠節(jié)約資金而且能夠保證無線網(wǎng)絡(luò)高性能、高穩(wěn)定性運行。