摘 要：當前，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，基于智能終端的移動學習逐漸成為教育教學研究的一大熱點，而有線網(wǎng)絡無法滿足師生隨時隨地獲取信息的需求，各高校加強無線網(wǎng)絡的建設勢在必行。本文就802.11ac標準下的高校WLAN部署方案進行了探究。

關鍵詞：移動學習；WLAN；802.11ac標準

中圖分類號：TN925.93

1 高校組建WLAN的必要性

越來越多的實踐證明，高校網(wǎng)絡移動化的趨勢越來越明顯，高校的移動應用也越來越多。

2012年，大規(guī)模在線開放課程（Massive Online Open Courses，簡稱MOOCs）作為一種新型在線教學模式闖入人們的視野，給互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)及在線學習、高等教育帶來巨大影響。斯坦福大學校長將其比作教育史上“一場數(shù)字海嘯”，《紐約時報》作者Laura Pappano將2012年稱為MOOCs元年。Coursera擁有相近500門來自世界各地大學的課程，門類豐富。edX是哈佛與MIT共同出資組建的非營利性組織，與全球頂級高校結盟，系統(tǒng)源代碼開放，課程形式設計更自由靈活。以Coursera和edX為代表的MOOCs平臺將網(wǎng)絡學習全球頂級高校的課程變?yōu)楝F(xiàn)實。

當前高校的網(wǎng)絡教學的水平是其實力的重要名片。和MOOCs一樣，F(xiàn)lipped教室、數(shù)字化課程、遠程教學、在線評估、聯(lián)合通訊、虛擬實驗室都是基于網(wǎng)絡的教學活動。對于學生而言，娛樂活動，諸如視頻流、音頻流、在線游戲、社交軟件、網(wǎng)絡電話、在線學習，已經(jīng)成為了無所不在的活動。

高校作為知識傳播的媒介，天然有選擇最佳傳播方式的動力。21世紀，網(wǎng)絡已經(jīng)成為當之無愧的媒介之王，隨著無線技術的不斷完善，校園WLAN已經(jīng)成為了移動互聯(lián)網(wǎng)的主體。同時，高校校園的功能建筑密集分布，使無線替代有線成為可能，因此，高校非常有必要建立WLAN。

高校的特殊區(qū)域及特點促使我們積極探索WLAN的部署和實現(xiàn)方案，但是WiFi體驗效果是個極大挑戰(zhàn)，傳輸速度、吞吐量、信號干擾、天線方位、用戶接入限制等諸多因素都是我們要解決的問題。

2 高校WLAN的目標：覆蓋、容量、體驗

WLAN的覆蓋，包括宿舍、教室、食堂、操場、活動中心、辦公室和連接這些區(qū)域的道路。在當前動輒上千畝的校園示意圖上，一個個“點”和連接它們的“線”，構成了校園無線網(wǎng)的覆蓋熱點圖。如何在有限投入的前提下，盡可能實現(xiàn)校園無線的全面覆蓋，是一個挑戰(zhàn)。

WLAN的容量，無線網(wǎng)的容量取決于該網(wǎng)域內(nèi)AP的型號和數(shù)量，也受限于此。一方面，基于802.11b/g的AP可承載有效用戶數(shù)約為30人，基于802.11n的AP可承載有效用戶數(shù)約為80人。2013年發(fā)布的IEEE 802.11ac標準，相應的AP可輕松實現(xiàn)百人接入。另一方面，于高校而言，用戶密度是無線部署的挑戰(zhàn)，大教室、禮堂、圖書館、食堂的用戶數(shù)以千計，終端的數(shù)量則是2-3倍。宿舍、校園內(nèi)、教室對WLAN有著不同的要求，直接影響到師生的使用體驗。

WLAN的體驗，無線技術通過空氣中的2.4GHz和5GHz傳輸數(shù)據(jù)流量，傳播中很容易受到各種介質(zhì)阻隔和其它數(shù)據(jù)干擾；另外，相較基于雙絞線的有線網(wǎng)，無線的帶寬較小，并且是共享方式，用戶間很容易相與影響。 無線信號弱、速度慢、間歇性斷開、漫游斷開等都可能是用戶體驗不好的原因。

3 WLAN標準的發(fā)展

802.11無線標準是IEEE在1997年為無線局域網(wǎng)（Wireless LAN）定義的一個無線網(wǎng)絡通信的工業(yè)標準。其初衷就是為了解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中用戶與用戶終端的無線接入問題。2007年以前，無線的接入終端均為基于802.11a/b/g的胖瘦AP，802.11g運行于2.4GHz頻段，使用OFDM調(diào)制方式，傳輸速率可達到54Mbps，為用戶提供更高性能，更低價格的無線網(wǎng)絡。但單個AP的可用接入數(shù)也僅達到30個。

2007年，Wi-fi聯(lián)盟通過傳輸速度更快的IEEE802.11n標準，該標準可以工作在2.4GHz和5GHz，編碼類型采用了MIMO①-OFDM②，其理論傳輸速度高達500Mbps，為無線的發(fā)展注入了強大的生命力，隨著802.11n無線產(chǎn)品的普及，無線演變成了SaaS（Software-as-a-Service，軟件即服務）的應用模式。

2009年，802.11ac的標準發(fā)布，802.11ac可以被稱為第五代Wi-Fi或者5G WiFi，是802.11n的下一步發(fā)展目標。802.11ac代表了巨大的飛躍和進步，802.11ac網(wǎng)絡通過安裝更多的天線，增加空間信息流的數(shù)量，采用更高密度的調(diào)制方式，以及增加傳輸帶寬等方式大大提高了物理層數(shù)據(jù)的傳輸速率。通過在MAC層定義新的協(xié)議，保證物理層數(shù)據(jù)傳輸速率的實現(xiàn)，從而使整個網(wǎng)絡的傳輸速率至少達到1GHz以上，與802.11n相比，速度提高了三倍，效率提高了六倍。IEEE 802.11ac的出現(xiàn)意味著在速度、可靠性和覆蓋范圍上的極大的提高，可以滿足更多用戶、更多設備和更多數(shù)據(jù)的需求。

圖1 802.11幾種WiFi標準對比

802.11ac標準一經(jīng)發(fā)布，即快速被應用。在國際上，美國Illinois大學擁有超過45，000學生，占地4500英畝的大學，使用3，200個802.11ac無線AP，實現(xiàn)擴展、易于管理的解決方案，完美支持移動的、統(tǒng)一通訊，支持30，000 MS Lync 賬戶及同數(shù)量的語音賬戶，并支持無縫漫游。Houston大學，擁有41，000學生，占地650公畝，為了應對校園內(nèi)無線終端數(shù)量的激增，提升學生及教師的無線上網(wǎng)體驗，使用4300個802.11ac的AP重建校園無線，提升實現(xiàn)了教室、圖書館、宿舍區(qū)域的無線性能。

在北京，2013年底，北京航空航天大學部署了個802.11ac的1600個無線接入點完成了大運村學生公寓的無線網(wǎng)絡部署，成為第一個在高校宿舍區(qū)使用802.11ac無線產(chǎn)品的院校。2014年上半年，中國政法大學在校園無線網(wǎng)絡的新方案中加入了802.11ac的部署。這都預示著無線802.11ac時代的到來。

4 高校WLAN復合解決方案

隨著校園WLAN用戶的急劇增加，WlAN的初建或升級優(yōu)化，必須以樓宇特點和用戶體驗作為根本出發(fā)點，使用哪種設計方案、部署哪種產(chǎn)品、AP密度如何、以及WiFi測試都需從這兩個根本點出發(fā)。本文選擇三類特殊區(qū)域，并提出應對方案。

4.1 圖書館、教學樓802.11ac應對高密度

2012年前的校園無線部署，對圖書館和教學樓等區(qū)域大多采用通用的樓宇無線部署理念，這顯然不能滿足師生的需求，我們應針對各樓宇特點分別部署。

圖書館，屬于人流密集區(qū)域，室內(nèi)空間大，AP錯頻部署容易相互干擾。教學樓，屬于人流密集且流動頻繁區(qū)域，應以各個教室為核心展開部署，尤其新建教學樓墻體采用很厚，無線信號衰減嚴重。

此類區(qū)域，應主要考慮盡可能的增加承載用戶數(shù)，無線終端以802.11ac制式AP為主，采用飽和式部署，800人教室可設6-8個AP。若仍不能滿足用戶需求，可采用更極端方式，MERU公司W(wǎng)LAN產(chǎn)品特有的單頻部署架構可以通過1、6、11三個信道的滿負荷部署實現(xiàn)AP的三倍疊加，足以滿足高密度區(qū)域師生對無線的苛刻要求。

4.2 特殊建筑的室內(nèi)面板AP部署

近幾年新建的樓宇，大多使用鋼筋混凝土澆灌墻體，存在墻體厚、金屬多的現(xiàn)象，同時，金屬吊頂也嚴重干擾了信號，另外，施工時需要拆裝吊頂?shù)臏贤ㄊ莻€大問題。部分樓內(nèi)還有教室和會議室，用戶分布密度不同。這些因素都應考慮。

此類建筑建議采用室內(nèi)面板AP部署，可方便的安裝在房間已有的有線網(wǎng)口接線盒上，便于施工，不破壞原有裝修設施。即無須擔心因斷電造成本地供電中斷而引起AP掉線，又有免隱藏指示燈的打擾模式設計。目前H3C有面板式11n的面板式AP，MERU2014年第二季度推出了802.11ac的面板式AP，均可實現(xiàn)此目標。

4.3 Mesh無線AP應對室外無線部署

校園內(nèi)室外和公共場所的無線AP網(wǎng)線的走線和美化一直是個挑戰(zhàn)，部分無線的設計會因為這個原因遲遲無法開工。為此，筆者提出使用mesh架構部署無線的應對方案。

無線Mesh網(wǎng)絡（無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡）也稱為“多跳（multi-hop）”網(wǎng)絡，它是一種與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡完全不同的新型無線網(wǎng)絡技術。在無線Mesh網(wǎng)絡中，任何無線設備節(jié)點都可以同時作為AP和路由器，網(wǎng)絡中的每個節(jié)點都可以發(fā)送和接收信號，每個節(jié)點都可以與一個或者多個對等節(jié)點進行直接通信。這種結構的最大好處在于：如果最近的AP由于流量過大而導致?lián)砣脑挘敲磾?shù)據(jù)可以自動重新路由到一個通信流量較小的鄰近節(jié)點進行傳輸。依此類推，數(shù)據(jù)包還可以根據(jù)網(wǎng)絡的情況，繼續(xù)路由到與之最近的下一個節(jié)點進行傳輸，直到到達最終目的地為止。這樣就通過多跳訪問的方式實現(xiàn)了室外無線網(wǎng)的無線“無線”部署， 目前，美國優(yōu)科的11n制式AP可輕松實現(xiàn)mesh方式接入控制器。

綜上所述，針對前面所提到的特殊區(qū)域，設計、部署及技術方案都可能有所不同，如何達到最佳的使用效果，在遵循工業(yè)設計準則、科學施工部署的基礎上，必須以用戶體驗和實際測試為準，選擇最佳的應對方案，為高校師生創(chuàng)造良好的校園WLAN體驗。

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注：

①多入多出（MIMO）技術是無線通信領域智能天線技術的重大突破。MIMO技術能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率。

②OFDM技術是MCM（Multi-Carrier Modulation，多載波調(diào)制）的一種。其核心是將信道分成許多正交子信道，在每個子信道上進行窄帶調(diào)制和傳輸，這樣減少了子信道之間的相互干擾。

作者簡介：冉德玲（1979.10-），女，山東濟南人，碩士，講師，研究方向：教育技術學。

作者單位：山東藝術學院信息中心，濟南 250014