郝喆　王小軍

摘要：隨著自建無線網(wǎng)絡(luò)在高校中的普及，移動端越來越頻繁的接入師生的日常生活中來。如何運用學(xué)校的無線網(wǎng)絡(luò)給全校師生提供更為便捷的服務(wù)，成為學(xué)校管理者急需考慮的問題。該文介紹了江蘇開放大學(xué)無線網(wǎng)的建設(shè)概況，在此基礎(chǔ)給出了江蘇開放大學(xué)無線位置管理系統(tǒng)的架構(gòu)及各組件功能和設(shè)置，并展望了運用本系統(tǒng)與其他信息系統(tǒng)結(jié)合的應(yīng)用趨勢。

關(guān)鍵詞：無線位置管理系統(tǒng) ；智能支持服務(wù)平臺； 場景應(yīng)用

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）36-0085-03

Research on Wireless Location Management System and its Scene Application in Jiangsu Open University

HAO Zhe， WANG Xiao-jun

（Jiangsu Open University，Nanjing 210036， China）

Abstract：In This paper the construction of wireless network in Jiangsu Open University has be introduced， and the architecture of wireless position management system in JiangsuOpen University has be built. the function and setting of each component， and the application trend of the application of this system and other information systems is also discussed.

Key words： wireless location management system； wireless location management system； scene application

隨著大量的Wi-Fi移動設(shè)備的出現(xiàn)，學(xué)習(xí)已經(jīng)從桌面端漸漸移至移動端來，越來越多的移動學(xué)習(xí)應(yīng)用正不斷出現(xiàn)，包括在移動終端上進行視頻學(xué)習(xí)，收發(fā)電子郵件、組織小組討論、進行作業(yè)并提交等。這些移動應(yīng)用一方面豐富了學(xué)習(xí)方式，提高了學(xué)習(xí)效率。另一方面也對學(xué)校的無線網(wǎng)絡(luò)提出了新的要求。校園移動學(xué)習(xí)時代已經(jīng)到來，如何在這一新興時期利用無線網(wǎng)絡(luò)為學(xué)習(xí)者提供更好的服務(wù)，使其能夠隨時隨地獲得學(xué)習(xí)幫助，促進學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)主動性及有效性，將是各個高校需要研究解決的問題。

1 背景介紹

1.1 江蘇開放大學(xué)無線建設(shè)介紹

江蘇開放大學(xué)是一所綜合性多學(xué)歷層次的新型大學(xué)，目前，教學(xué)教務(wù)平臺，網(wǎng)上學(xué)習(xí)廳，移動學(xué)習(xí)中心等網(wǎng)上教學(xué)平臺已陸續(xù)投入使用，他們的移動應(yīng)用版本也在積極開發(fā)中。據(jù)不完全統(tǒng)計，學(xué)生智能手機覆蓋率達到98%，且校無線網(wǎng)學(xué)生瞬時在線賬號占總賬號的35%，與此同時通過移動終端登錄教學(xué)教務(wù)平臺率也大幅度增長。有調(diào)查稱，至2020年，移動端的網(wǎng)絡(luò)需求將會超越桌面端需求，人們將從桌面生活走向移動生活的新紀(jì)元。毋庸置疑，在高校中，移動學(xué)習(xí)、移動生活將成為下一代校園網(wǎng)主旋律，而無線網(wǎng)絡(luò)也將不僅僅作為校園有線網(wǎng)絡(luò)的補充而存在，它將在移動時代獨當(dāng)一面。

江蘇開放大學(xué)無線網(wǎng)始建于2014年，采用全套思科設(shè)備，以先進性、開放性、可伸展性為原則；以總體規(guī)劃、分期實施為指導(dǎo)思想建設(shè)。按照網(wǎng)絡(luò)的管理層次思想，經(jīng)過兩期建設(shè)，目前已經(jīng)在實現(xiàn)全校3個校區(qū)教學(xué)樓、行政樓、綜合樓、食堂、體育館、禮堂等范圍的覆蓋，覆蓋面積達70%，并將在第三期建設(shè)中，實現(xiàn)全校范圍內(nèi)無盲點全覆蓋。在樓層方面，通過安裝AP實施樓宇無線無縫隙覆蓋，各樓層通過網(wǎng)線連接至無線網(wǎng)專用樓層交換機。樓層交換機匯聚至樓宇交換機，最后匯聚至核心交換機。目前經(jīng)過兩年的推廣使用，已成為教學(xué)行政提供了有力支持。據(jù)不完全統(tǒng)計，日平均峰值在線數(shù)為1800人，已與校內(nèi)有線網(wǎng)絡(luò)平均峰值在線人數(shù)比肩。日均下行流量峰值約300Mbps。

1.2 無線定位分析技術(shù)

隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展和數(shù)據(jù)處理能力的提高，無線網(wǎng)絡(luò)已不再僅僅作為有限網(wǎng)絡(luò)的補充，而漸漸在網(wǎng)絡(luò)運用中獨當(dāng)一面，從而基于位置的服務(wù)成為最具發(fā)展?jié)摿Φ囊苿踊ヂ?lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)之一。[1]如何在室內(nèi)外快速準(zhǔn)確的獲得用戶位置并根據(jù)位置信息提供相應(yīng)服務(wù)，成為迫切需解決的問題，由此，無線定位分析技術(shù)依然成為當(dāng)前研究熱點。

無線定位技術(shù)通過對無線電波的一些參數(shù)進行測量，根據(jù)特定的算法來判斷被測物體的位置。測量參數(shù)一般包括無線電波的傳輸時間、幅度、相位和到達角等。[1]目前定位技術(shù)大致可以分為基于三角關(guān)系和運算的定位技術(shù)、基于場景分析的定位技術(shù)和基于臨近關(guān)系的定位技術(shù)三種。

目前，定位技術(shù)在我國仍屬于起步階段，但也有了一定的應(yīng)用。例如公交站臺的等車系統(tǒng)，就是依靠GPS對每輛公交車進行位置定位，并將信息推送至公交站臺的顯示屏上供人們參考。在高校，由于樓宇對GPS信號的遮擋，定位無法精確，隨著wlan無線網(wǎng)在各個高校的建設(shè)與普及，基于wlan無線技術(shù)的定位研究逐步興起，例如一些高校以wlan無線網(wǎng)基礎(chǔ)開發(fā)的校園地圖導(dǎo)航系統(tǒng)。而基于無線定位技術(shù)為校區(qū)師生提供推送服務(wù)則鮮有嘗試，例如上海交通大學(xué)已經(jīng)嘗試運用無線定位技術(shù)定位在校師生的位置，推送如食堂、天氣的信息。然而，就大部分高校而言，無線定位分析技術(shù)仍是一門新興的技術(shù)，即便是在已經(jīng)實現(xiàn)私有無線網(wǎng)覆蓋的學(xué)校，也鮮有在校園中運用此項技術(shù)的。而與其他信息系統(tǒng)結(jié)合。

2 江蘇開放大學(xué)無線位置管理系統(tǒng)

在無線網(wǎng)正常運行的前提下，2014年我校引入cisco公司的無線定位技術(shù)，建立了江蘇開放大學(xué)位置管理系統(tǒng)。如圖1所示，江蘇開放大學(xué)位置管理系統(tǒng)由信號采集組件、控制認(rèn)證組件、位置分析組件和可視化組件構(gòu)成。

圖1 江蘇開放大學(xué)位置管理系統(tǒng)示意圖

信號采集組件，包括負(fù)責(zé)信號接收的無線訪問接入點（AP）、各層交換機。其中AP（WirelessAccessPoint））主要作用是接收各個無線網(wǎng)絡(luò)客戶端信號。例如當(dāng)某個學(xué)生打開手機無線上網(wǎng)功能的時候，它就會發(fā)送802.1X探查請求幀來識別自己在學(xué)校中的無線網(wǎng)絡(luò)，同時也得到相關(guān)聯(lián)的接收信號強度指示（RSSI）。即使是與某個無線AP相關(guān)聯(lián)之后，為了獲得更好的服務(wù)，這個手機設(shè)備還是會繼續(xù)發(fā)送802.1X探查請求幀來識別網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)該學(xué)生位置發(fā)生變動時，其手機無線信號會在無線AP之間漫游。無線AP收集網(wǎng)絡(luò)中的無線設(shè)備相關(guān)的探查請求幀、RSSI信息，和設(shè)備的MAC地址信息，最后將其發(fā)送至無線控制器（WLC）。

我校無線AP采用思科產(chǎn)品，室內(nèi)覆蓋范圍為50～100米，支持100終端同時接入。經(jīng)過兩期的建設(shè)，共設(shè)置無線AP432個。根據(jù)我校各棟樓宇特征結(jié)合考慮可能連接人數(shù)、AP作用范圍及信號衰減程度，目前無線AP設(shè)置為，定淮門校區(qū)行政樓及圖書館樓每層為5個AP，東校區(qū)和應(yīng)天校區(qū)樓宇平均為4個AP每層，根據(jù)使用人數(shù)不同和范圍大小適當(dāng)增減，例如體藝館、大禮堂這些人員密集的場所適量增加1-4個AP。

控制認(rèn)證組件，包括無線控制器（WLC）、Dr.com和LDAP組成的身份認(rèn)證系統(tǒng)、中心交換機。在WLC上對接入終端設(shè)備進行統(tǒng)一身份認(rèn)證，并將無線AP收集的信息連同認(rèn)證后的用戶信息傳送給MSE。

位置分析組件包括了負(fù)責(zé)提供位置分析服務(wù)的思科移動服務(wù)引擎（MSE）。MSE是一個平臺，其內(nèi)置了位置數(shù)據(jù)挖掘和位置分析技術(shù)。通過對WLC即無線控制器接收的客戶端的802.1X探查請求幀、RSSI信息、設(shè)備的MAC地址信息及身份認(rèn)證信息的數(shù)據(jù)分析，來定位無線設(shè)備的實時位置。運用MSE中的分析解決方案，對其原始數(shù)據(jù)進行聚合分析，了解Wi-Fi客戶端在各位置的停留時間、移動軌跡等，某一位置的Wi-Fi客戶端設(shè)備數(shù)量、流量等。這些分析結(jié)果可以被導(dǎo)出與我校其他數(shù)據(jù)相結(jié)合，通過大數(shù)據(jù)分析為我校師生的校園生活提供各類幫助，

可視化組件包括負(fù)責(zé)將位置分析進行可視化的思科企業(yè)網(wǎng)絡(luò)管理產(chǎn)品（PI）。在PI（Cisco Prime Infrastructure）中構(gòu)建了江蘇開放大學(xué)無線AP地圖模型，通過模型將移動客戶端的運動軌跡等進行可視化的呈現(xiàn)。無線AP地圖模型的構(gòu)造框架為校區(qū)，樓宇及設(shè)施，各樓層。按照此框架，在PI中將我校各類樓宇建筑各層平面構(gòu)造圖及基礎(chǔ)設(shè)施平面圖進行導(dǎo)入，并按照現(xiàn)實中各個AP分布及影響范圍在平面圖中進行標(biāo)記和信息設(shè)置。為了能夠更為直觀的了解AP所在位置，AP的命名規(guī)則為“樓宇標(biāo)記+樓層標(biāo)記+其所覆蓋范圍所在地（首字母）+序號”。例如，在覆蓋范圍為我校十八樓資源建設(shè)中心的AP命名為“Dalou-18F-ZYJSZX-1”。

圖2 位置管理系統(tǒng)可視化示意圖

如圖2所示，通過構(gòu)建無線AP的地圖模型，我們可以實時了解學(xué)校各處移動設(shè)備的位置情況，他們以MAC地址為標(biāo)識，在地圖模型中按照樓層直觀地顯示出來。此外，針對某一移動終端，可以通過模型查看其運動軌跡，軌跡目前是以x軸為時間，y軸為AP名稱的離散圖表示的，當(dāng)點擊某一位置節(jié)點時，就會顯示此位置的AP名稱，登陸時間和離開時間。

通過江蘇開放大學(xué)無線位置管理系統(tǒng)，運用大數(shù)據(jù)的方式，根據(jù)移動終端的認(rèn)證登陸情況。我們可以得到每個移動終端用戶的平日運動軌跡、最受歡迎的校內(nèi)位置、教室及會場的擁擠狀況等信息。利用這些位置信息，結(jié)合我校各類系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以發(fā)掘出更多的有效應(yīng)用。

3 無線位置管理系統(tǒng)在高校中的場景應(yīng)用研究

圖3 無線位置管理系統(tǒng)與其他系統(tǒng)結(jié)合示意圖

目前，類似此類wifi路徑管理被使用在商店、酒店、物流中心等，用以對物資進行位置管理、流量管理等。隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，高?；A(chǔ)信息平臺的建逐步完善，信息孤島將漸漸消失，路徑管理系統(tǒng)將深入學(xué)校的方方面面，結(jié)合各類數(shù)據(jù)，利用各類定位分析和高級分析為校內(nèi)人員提供各類服務(wù)。如圖3所示，利用學(xué)?，F(xiàn)有各類信息平臺與w-lan路徑管理系統(tǒng)相結(jié)合，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)挖掘，將一系列結(jié)果通過微信、短信、網(wǎng)頁彈出窗口等方式直接推送給終端學(xué)習(xí)者。

1）基于位置服務(wù)的學(xué)習(xí)推薦系統(tǒng)

隨著移動學(xué)習(xí)平臺的日漸強大，師生的教與學(xué)已經(jīng)從傳統(tǒng)的課堂方式轉(zhuǎn)換到網(wǎng)絡(luò)移動端上。在此基礎(chǔ)上，各類學(xué)習(xí)推薦系統(tǒng)也層出不窮。然而，目前市面上的推薦系統(tǒng)多以系統(tǒng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以算法為核心，進行數(shù)據(jù)挖掘。而基于位置的學(xué)習(xí)推薦系統(tǒng)較少有人研究。

基于位置的學(xué)習(xí)推薦系統(tǒng)就是一種通過定位移動客戶端，從而定位用戶位置，從位置的角度提供給學(xué)習(xí)者需要的信息的推薦系統(tǒng)，它將給學(xué)習(xí)者帶來隨時隨地學(xué)習(xí)的全新感受。例如，當(dāng)學(xué)習(xí)者進入圖書館區(qū)域時，推薦系統(tǒng)將會結(jié)合教學(xué)教務(wù)系統(tǒng)信息，如考試信息、課程信息等，將推薦書籍列出。進一步結(jié)合學(xué)校圖書管理系統(tǒng)，可給出書籍所在位置，方便查閱。又例如在，當(dāng)學(xué)習(xí)者位置移動至教室時，結(jié)合教學(xué)教務(wù)及信息平臺數(shù)據(jù)，將該學(xué)生課表及教室推送給學(xué)生，并將該學(xué)生可能感興趣的該教學(xué)樓內(nèi)將進行的各類活動信息推薦給學(xué)生。

2）基于位置的校園綜合服務(wù)平臺

結(jié)合學(xué)習(xí)推薦系統(tǒng)，將位置信息融入更多的學(xué)校各類系統(tǒng)數(shù)據(jù)，建立基于位置的校園綜合服務(wù)平臺。這些數(shù)據(jù)信息已經(jīng)不僅僅是學(xué)習(xí)所需信息，還包括如天氣信息、食堂信息、校內(nèi)通知公告、社會新聞等非主流信息。通過這些信息數(shù)據(jù)與用戶位置信息的整合，挖掘出針對每個位置點每個用戶的個性化信息，力爭為使用者第一時間推送消息。例如，在離開宿舍位置的時候推送天氣情況信息，在食堂位置推送本日食堂菜款及價格信息，在禮堂位置推送禮堂的活動信息，在圖書館位置推送用戶圖書借閱信息，在操場位置推送實時操場使用及比賽信息等。

3）基于位置的反饋預(yù)警系統(tǒng)

無線位置服務(wù)管理系統(tǒng)通過移動設(shè)備的位置變化針對每個在校人員描繪了平時路徑圖。通過路徑圖，可以掌握用戶在某位置所花費的時間，及其訪問位置的頻率。通過這些地理位置信息與學(xué)習(xí)平臺、bbs等結(jié)合，可以對學(xué)生進行學(xué)習(xí)分析。例如，通過學(xué)生在教室、圖書館、實驗室位置出現(xiàn)的頻率，研究其與學(xué)生成績的關(guān)聯(lián)性。而對于用戶路徑反常的發(fā)現(xiàn)，也可以及時發(fā)現(xiàn)問題，對用戶進行預(yù)警。例如，一個平日經(jīng)常在圖書館位置出現(xiàn)的用戶，突然長時間未出現(xiàn)在該位置，系統(tǒng)就會自動默認(rèn)為異?，F(xiàn)象發(fā)出預(yù)警。

4 結(jié)束語

江蘇開放大學(xué)無線位置管理系統(tǒng)在我校尚屬起步階段，其與各個系統(tǒng)之間交互與結(jié)合還有許多細(xì)節(jié)有待研究。就無線位置管理系統(tǒng)本身而言，也有許多有待改進的地方，這些都需要在以后的研究中進一步的探索。

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