校园无线网络方案探讨

随着信息技术的迅速发展, 校园网络已成为高校所必备的基础性设施，学校的一切办公以及学生的日常学习生活已经离不开网络。但在校园中网络终端数量的快速增长与网络的覆盖程度, 网络设备的投资规模存在着矛盾。一方面，近两年来，智能手机和平板电脑迅速普及，传统的网络点已经无法满足这类设备无线上网的需求，另一方面，随着学校的规模在不断扩大，教学科研水平不断提高，学术交流日趋频繁，在自习室，会议室甚至操场这些传统的非网络覆盖区域进行网络覆盖的需求也日益增加。而WLAN技术的广泛应用为解决这个矛盾提供了很好的解决方案。通过无线网络技术来解决上述场所的网络覆盖, 可以较好的解决之前出现的矛盾。我们可以利用在现有的校园网络主干的基础上搭建无线局域网, 对原有的校园网络进一步扩充升级, 使校园的每个角落都处在网络覆盖中, 形成真正意义上的校园无线网络覆盖。

现有的有线校园网络

基于有线局域网架构的校园网在现有的实际教学活动中已经显露出诸多不足，首先由于学校大量开展网络化教学需要通过访问网络来实现，学生希望能在校园任何地点方便地访问校园网来获取学习资源。其次是信息点数量有限，现有的有线校园网如在教室、图书馆、会议室等地方不可能布设太多信息点，但随着现代化教学的普及这些地方可能在同一时刻存在大量设备（包括电脑和手机）接入而有线网络无法满足这些设备同时上网，而采用无线方式通过端口连接无线接入点无需另外布线就可以轻松地从一个端口扩展，满足多设备的上网需求。除此之外，学校每年也都会有一些大型活动，例如每年一次的迎新任务，此时人员流动量很大，且场地要求很高，现有的有线网络无法覆盖场地区域，造成诸多不便。

无线局域网简介

无线局域网(Wireless Local Area Network)简称WLAN，主要技术有蓝牙(Bluetooth) 、IEEE802.11a/b/g/n、HiperLAN和WiMax技术等。其中，蓝牙技术的安全性最好，但是传输速率慢，仅有1Mbps，而且传输距离短，只有10米左右，并不适合用在校园环境中。HiperLAN是一种在欧洲应用的无线局域网通讯标准，是目前性能最高的WLAN技术，但是在欧洲以外没有应用。WiMax即全球微波互联接入，是一项新兴的宽带无线接入技术，能提供面向互联网的高速连接，数据传输距离最远可达50km，具有QoS保障、传输速率高、业务丰富多样等优点。它的技术起点较高，采用了代表未来通信技术发展方向的OFDM/OFDMA、AAS、MIMO等先进技术，缺点是投资较大，且目前支持WiMax的设备还比较少。IEEE802.11标准是目前应用最广泛，使用最多的无线局域网标准，目前已经由早期的802.11a标准发展到的目前的802.11n标准，并且被绝大多数的设备支持且建设成本较低，本着采用先进的成熟技术、满足校园应用需求、追求高品质的性能和合适的建设成本的原则，802.11技术是建设无线校园网络的理想选择。

无线校园网方案实施

1.AP布设设计

无线校园网应该依赖在原有的有线网络基础上设计，目标是作为现有网络的重要补充和扩展。总体建设目标应以现有校园网络为依托，利用IEEE802.11无线网络标准，将校园网延伸到校内各个区域之中，实现校园内所有区域与校园网及互联网的高速访问，解决校园内部分区域网络信息点不足的问题，使得全校师生可以在任何地点、任何时间都能方便高效地使用信息网络，促进学校的教学和科研水平的提高。

建设校园无线网络可以通过接入点AP (Access Point)实现和有线网络的无缝连接，我们可以依据学校的需求和实际情况灵活的设置接入点，运用多种覆盖方式，来达到无线网络的全校园覆盖。通过AP完成覆盖后，无论在学校的任何一个角落，只要支持Wi-Fi，任何设备都可以通过接入点接入到校园网，进而可以通过认证连接到Internet。在具体设置接入点时，我们可以依据校园的需求分为以下几种情况：

（1）在已经有有线网接入的办公楼内：由于原来设计时楼内的各个办公室已经部署了较多的信息点，无线网的建设主要是作为有线网的一种补充扩展，理论上每层楼只需要部署一个AP就可以满足上网需求，只需要确定AP的安装位置，确保楼层内每个办公室都能接收到无线信号即可。

（2）在教室、多媒体会议室之类原先没有部署或者只部署了很少网络信息点的区域：首先要确定需要部署AP的数量，理论上每个AP最多可以同时支持254个设备同时上网，但是考虑到AP的实际负载能力以及多用户情况下对网络带宽、速率的要求，每个AP的最大负载应当低于30个。确定了AP的数量后，接着需要确定AP的安放位置，在室内通常情况下, 一个AP覆盖范围是30~100m。根据教室或者会议厅的实际布局和大小，AP的间距应在20~50m之间，来保证较好的使用效果。

（3）在户外原先没有网络覆盖的区域：在校园区室外的情况要比室内复杂一些，由于户外的区域相对室内较大，除AP外，可能还需要利用无线全向天线或者无线定向天线来实现信号增益，全向天线在所有水平方位上发射信号和接收信号，而定向天线在某个特定的方向上发射和接收大部分的信号。在学校的实际应用中，当两栋楼相距较远的时候，我们可以在两栋教学楼顶架设无线定向天线，而在楼群密集或者类似操场的开阔区域，我们可以选择一栋楼的楼顶架设全向天线，用来覆盖这些区域，同时采用无线蜂窝覆盖，确保使多个AP形成的无线信号覆盖区域进行交叉覆盖，以确保所有覆盖区域之间的无缝对接。所有AP通过网线与校园主干网络连接，无线终端设备可以通过就近的AP接入网络，进而访问整个校园网络资源。

2.无线网络标准选择

本文之前已经提到过，在架设无线校园网时需要基于现有的校园网，同时考虑校园自身的应用特点, 因此在无线网络构架、网络安全、费用和分布范围上应该采用成熟的标准, 同时还应考虑到产品的兼容性和维护问题，采用支持802.11技术的设备是建设无线校园网络的理想选择。802.11是IEEE在1997年为无线局域网制定了第一个版本标准，在1999年提出了修订标准802.11a，虽然802.11a标准的传输速率达到了54Mbps，但是这个标准工作在5Ghz频段，与现有的许多设备存在兼容性问题，因此不予考虑。后续的802.11b/g/n标准都工作在2.4Ghz频段，由于2.4GHz的ISM频段为世界上绝大多数国家通用，因此这些标准得到了最为广泛的应用，不存在兼容性问题。其中802.11b标准支持的速率为11Mbps，802.11g标准支持的速率为54Mbps，最新的802.11n标准采用了新的MIMO技术，最大的传输速度可以达到300Mbps，已经达到并且超过了现有常用有线网络的速度，当采用双倍带宽时，速度甚至可以达到600Mbps。考虑到学校的实际应用环境，应当优先考虑支持802.11n协议的产品，这样在理想状态下上网速率可以达到100Mbps以上，完全可以和有线网络相媲美。并且802.11n协议向下兼容802.11b/g协议，现有的手机和笔记本等终端不存在任何兼容问题。

3.无线网络安全

最后无线网络的安全问题也是大家所最关心的问题。在校园网中，我们可以对所有的AP实行统一的加密，即使用无线时需要输入正确的密码后才能访问校园网中的内容，具体的加密方式可以选择采用128bit 密钥的WEP2加密方式。而对于一些安全级别要求较高的应用，则需要建立专门的虚拟专用网络VPN。通过用户和关键应用之间建立一种关系连接来进行加密通信, 通过这样的点对点的模式, 可以屏蔽掉物理层和链路层的不安全因素，但是采用这样的VPN链接方式也会消耗掉网络上额外的15%~ 20%的带宽负载。

对于访问互联网的安全认证，所有AP会接入校园网的核心交换机，因此互联网的认证安全机制与原本有线网络的安全认证机制相同。以高校内广泛使用的认证计费平台为例，只需要更改控制台的设置，允许用户通过web的方式认证，这样无论用户使用何种设备，只需要链接AP访问指定的web认证页面，输入自己的帐号密码，即可访问互联网。控制端通过账户名实现对用户上网行为的统一管理。

校园网络现在已经成为一种不可代替的获得资源的重要手段，是学校正常进行教学工作的基本保障。在校内各区域分别布设无线局域网络以后，教师和学生就可以在这些区域漫游使用，大大增强网络覆盖能力，更好地为教学和科研工作服务，对改变教学模式，提高学校的信息化水平有着巨大的作用，为实现校园数字化建设打下良好的基础。

（作者单位：南京广播电视大学）