高校學(xué)生宿舍無線有線網(wǎng)絡(luò)一體化建設(shè)實踐

林維鏘

摘要：針對目前大部分高校學(xué)生宿舍同時部署有線無線兩套網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，以廣東理工職業(yè)學(xué)院具體實踐為例，創(chuàng)新提出一種新穎、高性能、 智能化的無線有線一體化建設(shè)方案，相對傳統(tǒng)建設(shè)方案，該方案在節(jié)省一半成本同時，提供了相同體驗，為其他高校的學(xué)生宿舍網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供了參考。

關(guān)鍵詞：無線網(wǎng)絡(luò);無線有線一體化;802.11AC WAVE2

中圖分類號：TP311? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）25-0027-02

1 引言

隨著智慧校園建設(shè)的推進(jìn)和移動互聯(lián)網(wǎng)的普及，無線上網(wǎng)已經(jīng)成為連接校園網(wǎng)的主要方式，且有線上網(wǎng)的方式將逐漸被無線替代，這已經(jīng)成校園網(wǎng)接入發(fā)展趨勢。高校學(xué)生宿舍對于無線網(wǎng)絡(luò)的性能要求也在不斷提高，宿舍作為大學(xué)生主要生活學(xué)習(xí)場所，除了需要建設(shè)有傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)外，還需建設(shè)高性能的無線網(wǎng)絡(luò)來滿足大量無線接入需求。大部分的高校宿在原有的宿舍有線網(wǎng)絡(luò)上，需投入接近有線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本的資金，來部署獨立的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以滿足學(xué)生日益增長的無線網(wǎng)接入需求。

2 高校學(xué)生宿舍網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)狀

目前高校學(xué)生宿舍在提供有線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，為滿足學(xué)生無線接入需求，絕大部分都建設(shè)了無線網(wǎng)絡(luò)，一般采用以下部署方式：

1）采用獨立放裝AP室外部署，這種無線覆蓋模式采用典型的無線控制器 + 瘦AP部署架構(gòu)，無線AP安裝在走廊，根據(jù)不同宿舍結(jié)構(gòu)，一般是4到6個宿舍共用一個AP，這種模式曾經(jīng)也是高校自建無線網(wǎng)絡(luò)的主要部署方式。其優(yōu)點是：成本較低，多個宿舍共用一個AP;安裝方便，不用穿墻，減低施工難度;維護(hù)方便，故障節(jié)點相對少，不用進(jìn)入宿舍維護(hù)等。但是存在一些問題：無線信號在長走廊多次反射將形成“多徑干擾”;宿舍墻壁一般厚且宿舍門一般是鐵門，無線信號穿透后衰減嚴(yán)重，信號強度較弱，大部分宿舍信號都低于-65dB，尤其在宿舍的角落;一般來說宿舍人口密度很大，特別是高峰期上網(wǎng)并發(fā)量大，容易出現(xiàn)掉線或速度慢等問題。

2）采用AP天線入室分布式部署，這種方式是利用無線室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)的天饋線，通過合路器將無線AP信號饋入，達(dá)到無線信號通過天饋系統(tǒng)的天線來擴(kuò)大覆蓋區(qū)域，電信、移動和聯(lián)通等運營商實現(xiàn)校園無線覆蓋時大多使用這種方式，這種方式曾經(jīng)在某個時期也是對宿舍進(jìn)行無線覆蓋的主流方案。其優(yōu)點是：綜合擁有成本較低，一個AP信號可覆蓋4-8個宿舍;宿舍內(nèi)部的信號強度較好，用戶體驗較好。但也存在一些問題：多個宿舍共用同個AP 空口資源，無線通信方式是采用CDMA通信模式，同一時間只能有一個終端可以使用，用戶并發(fā)性不好;線路合路器的安裝比較復(fù)雜，且隨著無線饋線長度的加長，信號衰減嚴(yán)重，發(fā)生故障時維護(hù)也比較麻煩。

3）采用面板式AP 入室覆蓋，面板式可安裝在宿舍原有的有線模塊底座上，利用原有網(wǎng)線進(jìn)行部署，打破了無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的傳統(tǒng)建設(shè)方式，無須部署綜合布線系統(tǒng)，較好的利用了既有網(wǎng)絡(luò)，將無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)對宿舍影響降到最低，實現(xiàn)了快捷對宿舍進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，可避免放裝AP直接部署在樓道中須穿透墻壁帶來的室內(nèi)信號弱、網(wǎng)絡(luò)可用性差的問題。其優(yōu)點是：部署方便、施工容易，可利用原有綜合布線系統(tǒng)，無線信號覆蓋效果好;其缺點是：面板式AP無線穿透能力較弱，若面板前較厚物品擋住時，信號將受到較大影響。

3 高校宿舍網(wǎng)絡(luò)的無線有線一體化方案

目前大部分高校宿舍網(wǎng)采用有線與無線網(wǎng)絡(luò)獨立組建方式，存在建設(shè)成本較高、日常管理運維繁雜、無法真正實現(xiàn)一體化管理等特性。而隨著學(xué)生上網(wǎng)的無線化和移動化，采用新型的無線有線一體化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案，具有可提供高性能的無線網(wǎng)絡(luò)、性價比高、管理便捷等特點，適合高校宿舍網(wǎng)的建設(shè)。

無線有線一體化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案采用主體+分體AP無線覆蓋和有線延伸的方式。針對多房間結(jié)構(gòu)建筑，如宿舍這樣的場景做無線覆蓋時，傳統(tǒng)的方案是采用室外獨立放裝AP、天線入室或AP直接部署在室內(nèi)，在信號、性能或性價比方面存在不足。主體+分體AP無線覆蓋方案針對這類場景采用了全新的組網(wǎng)架構(gòu)，創(chuàng)新地解決了該類覆蓋的信號和性能問題，實現(xiàn)了每個房間的無線千兆接入速率，并提供了有線接入端口。該方案采用無線控制器+主體AP+分體AP的主體架構(gòu)，對比傳統(tǒng)的瘦AP架構(gòu)，新增了“主體AP”這個中間互聯(lián)設(shè)備，每個房間仍然有一個分體AP覆蓋，分體AP通過網(wǎng)線連接到主體AP，為這些分體AP進(jìn)行PoE供電的同時，也能夠進(jìn)行管理和維護(hù)。本方案所采用設(shè)備可通過標(biāo)準(zhǔn)的管理協(xié)議來實現(xiàn)有線無線一體化管理，從而實現(xiàn)對無線設(shè)備的設(shè)備管理、故障管理、性能監(jiān)控、版本管理、配置管理、用戶管理等功能，并可對其他類型網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)智能型有線無線一體化管理。該方案具有以下特點：

3.1 提供基于802.11AC Wave2的高性能千兆無線宿舍網(wǎng)

802.11ac Wave 2對比之前標(biāo)準(zhǔn)，其中最重要特性是采用了MU-MIMO技術(shù)，該技術(shù)可實現(xiàn)AP在同一時刻向多個無線終端發(fā)送數(shù)據(jù)，相對比傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)串行通信和共享信道的機制，無線頻譜資源利用率得到較大提升，接入用戶數(shù)得到了較大提高，提升高密度用戶情況下的用戶體驗，單個AP能提供整機超過1 Gbps的接入能力，讓用戶的體驗達(dá)到有線接入一般的高速效果，可充分滿足學(xué)生在線學(xué)習(xí)交流和觀看高清資源的帶寬需求。

3.2 實現(xiàn)宿舍網(wǎng)絡(luò)無線有線網(wǎng)絡(luò)一體化

部署在宿舍內(nèi)部的分體AP除了對外發(fā)射高性能的無線信號，同時還提供有4個千兆的RJ45有線以太網(wǎng)口，能提供給臺式電腦、筆記本或網(wǎng)絡(luò)打印機等有線設(shè)備的高速接入，滿足對有線需求的用戶。分體AP所提供有線端口，可根據(jù)實際需要進(jìn)行開啟、關(guān)閉及分配不同VLAN等管理操作，滿足各種不同場景需求。這種創(chuàng)新的無線有線一體化結(jié)構(gòu)，可同時提供高性能無線接入及穩(wěn)定有線接入，實現(xiàn)無線有線融合部署管理。

3.3 部署靈活，無線信號覆蓋良好

主體AP 和分體AP之間，通過網(wǎng)線入室部署，無穿墻衰減與饋線損耗，信號覆蓋無死角。分體AP支持壁掛、吸頂?shù)劝惭b方式，主體AP可以選擇放置在弱電間，不需要在樓道內(nèi)部署，施工方便美觀。信號覆蓋性能體驗勝于放裝及饋線部署方式，室內(nèi)的信號強度可保持在-50dbm以上，室外走廊也不低于-60dbm，可保證宿舍網(wǎng)用戶始終能與AP保持較高速率，獲得良好的無線網(wǎng)絡(luò)品質(zhì)。

3.4 采用先進(jìn)的多級分布式架構(gòu)部署，高效節(jié)能

通過分層設(shè)計， 將傳統(tǒng)的“無線控制器+瘦AP”的兩層結(jié)構(gòu)升級為 “無線控制器+主體AP+分體AP”的多層結(jié)構(gòu)，主體和分體AP各自內(nèi)置專用模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和控制管理，以保證系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性，主體AP設(shè)備與匯聚層的互聯(lián)可采用萬兆上行光纖接口，可確保數(shù)據(jù)傳輸不存在瓶頸;分體AP具備獨立的CPU、 獨立的射頻芯片，可保證高效快速進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)發(fā)，及解決多用戶空口占用問題，避免采用共享主體AP帶來的性能瓶頸問題。主體AP和分體AP在管理上是一個統(tǒng)一整體，分體 AP的無線射頻可實現(xiàn)統(tǒng)一管理、升級、配置，主體AP 可直接為分體AP供電，與傳統(tǒng)方案相比，綜合節(jié)能達(dá)到40%以上。

3.5 建設(shè)成本較低，管理便捷

單臺主體AP主機可以對24個宿舍或房間實現(xiàn)高性能無線部署，能較好節(jié)約建設(shè)及后期管理的成本，部署一兩百臺主體AP，就可以管理幾千個宿舍，適合高校宿舍大規(guī)模部署。這種部署方式在提供高性能無線同時還提供了有線網(wǎng)絡(luò)，同等規(guī)模下建設(shè)成本大概是傳統(tǒng)有線、無線網(wǎng)絡(luò)獨立建設(shè)成本的一半左右。在部署覆蓋類似規(guī)模的宿舍可以使用更少的主體AP，使得無線控制器和網(wǎng)管系統(tǒng)對于AP的管理得到簡化，實現(xiàn)整網(wǎng)管理更加簡單便捷。

3.6? 無線優(yōu)化難度較低

無線網(wǎng)的優(yōu)化是非常重要，建成后的無線網(wǎng)一般需要投入大量時間和精力進(jìn)行調(diào)試優(yōu)化，才能保證網(wǎng)絡(luò)性能?，F(xiàn)對室外獨立放裝AP或饋線部署方式，這種入室AP的無線優(yōu)化難度現(xiàn)對較低，一般采用對每個宿舍內(nèi)的分體AP信道進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃配置，采用蜂窩覆蓋和信道間隔的原則，相鄰的蜂窩使用交叉的信道;適當(dāng)降低分體AP的發(fā)射功率，減少分體AP之間的可見性，避免同頻干擾;啟用同個VLAN之間二層隔離功能，減低廣播報文對信道占用，減低空口使用率;禁止低速率及弱信號的無線終端接入，提升AP整體速率;優(yōu)先引導(dǎo)無線終端使用高速率、低干擾的5G頻段，提升用戶體驗。

4 結(jié)束語

這種創(chuàng)新的無線有線一體化宿舍網(wǎng)建設(shè)方案在廣東理工職業(yè)學(xué)院實施半年多以來，根據(jù)學(xué)生用戶反饋及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，用戶無線體驗良好，即使在上網(wǎng)高峰期，無線網(wǎng)依然保持良好性能。在學(xué)校宿舍無線網(wǎng)絡(luò)能持續(xù)提供高質(zhì)量服務(wù)情況下，根據(jù)后臺數(shù)據(jù)分析顯示，宿舍網(wǎng)的無線有線用戶比為10：1，且有線用戶在持續(xù)降低。隨著校園應(yīng)用移動化，可預(yù)見宿舍網(wǎng)用戶對有線網(wǎng)絡(luò)需求還將進(jìn)一步減少，采用這種無線有線一體化的宿舍網(wǎng)建設(shè)方案在取得良好使用效果同時，顯著降低了建設(shè)成本，值得推廣借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳靜.無線室內(nèi)覆蓋解決方案對比分析[J].現(xiàn)代計算機（專業(yè)版）.2016（6上）：26-29.

[2] 胡兆海.無線城市建設(shè)中WLAN熱點的部署及優(yōu)化[J].數(shù)字通信世界.2017（6）： 149-150.

[3] 劉友武，王晶. 高校無線WiFi網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化研究 ——以三明學(xué)院為例[J]. 重慶科技學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2017， 19（3）： 106-109.

[4] 李振建. 高校學(xué)生宿舍無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)實踐[J].電腦知識與技術(shù).2018（8）：18-19.

【通聯(lián)編輯：梁書】