龔文濤

一種基于POE 交換機的教學(xué)區(qū)無線網(wǎng)設(shè)計

龔文濤

隨著高校信息化建設(shè)的不斷深入，教學(xué)對無線網(wǎng)絡(luò)依賴越來越大，提出了一種基于POE交換機供電的教學(xué)區(qū)無線網(wǎng)設(shè)計，給出了無線網(wǎng)建設(shè)核心流程，給出了無線專網(wǎng)光纖布設(shè)流程，分析了教學(xué)區(qū)域無線網(wǎng)絡(luò)需求，給出了poe交換機特點和接入交換機配置要求，總結(jié)了教室無線規(guī)劃和設(shè)計的要點，最后給出網(wǎng)絡(luò)實施方案。

POE；無線網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)

0 引言

隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，無線網(wǎng)為社會和各個執(zhí)業(yè)帶來新的發(fā)展機遇，高校作為知識適密集的科研和教學(xué)基地，對新型無線網(wǎng)在教學(xué)科研中的需求越來越強烈，通過無線網(wǎng)來改善傳統(tǒng)教學(xué)方式，豐富教學(xué)手段，強化和豐富教學(xué)無線網(wǎng)絡(luò)資源是一個發(fā)展新趨勢[1-2]，針對此需求，高校已開始強化無線網(wǎng)的建設(shè)，無線網(wǎng)從開始建設(shè)到規(guī)?；ㄔO(shè)，無線網(wǎng)的區(qū)域從小到大，建設(shè)的范圍也越來越大，主要涵蓋的室內(nèi)無線區(qū)域包括：會議室，圖書館及學(xué)術(shù)報告廳等。深入無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，能便捷廣大師生學(xué)習(xí)和生活，為師生積極營造豐富的網(wǎng)絡(luò)資源[3-4]。

在學(xué)校無線網(wǎng)的建設(shè)過程中，首先要保證無線網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定和安全，要考慮和有線網(wǎng)絡(luò)合理依離，為確保無線網(wǎng)的穩(wěn)定和獨立，需要單獨依托光纖將匯聚機房和接入機房連接起來。在這一環(huán)節(jié)中為保障連接質(zhì)量，一般是交換機接一路千兆直接上聯(lián)到匯聚來保證網(wǎng)絡(luò)鏈路獨立。而在接入交換機層面為進(jìn)一步保障無線AP（Access Point）訪問接入點的供電穩(wěn)定和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量穩(wěn)定，業(yè)內(nèi)一般選擇POE （Power Over Ethernet）供電模式來供給電能，減少無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)環(huán)節(jié)多節(jié)點的隱患[5-6]，依托POE交換機和光纖鏈路打造相對獨立而穩(wěn)定的無線網(wǎng)絡(luò)是業(yè)內(nèi)較成熟的依網(wǎng)模式。

本文針對教學(xué)區(qū)無線網(wǎng)建設(shè)需求和要求，依析和總結(jié)無線網(wǎng)的各個虛心建設(shè)流程，給出了教學(xué)區(qū)無線接入機房的光纖布設(shè)流程，給出了POE無線交換機配置情況，最后總結(jié)了無線網(wǎng)建設(shè)的注意事項。

1 教學(xué)區(qū)無線網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃

要建設(shè)教學(xué)區(qū)域無線網(wǎng)，首先，要規(guī)劃無線專網(wǎng)光纜布局；其次，要明確教學(xué)區(qū)教室內(nèi)的無線AP布局規(guī)劃；最后，要明確教學(xué)區(qū)無線上網(wǎng)對象和需求。

1.1 教學(xué)區(qū)無線專用光纖布設(shè)規(guī)劃

某校教學(xué)網(wǎng)建設(shè)比較早，光纖鏈路比較陳舊，而且教學(xué)區(qū)光纖[5]已用盡，為建設(shè)無線網(wǎng)，需要重新布設(shè)光纖，需要對光纖鏈路走勢做充依調(diào)研，需要對光纖各個接入點做好調(diào)研。

依教學(xué)區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，從南堂東315匯聚機房到5個接入機房要各拉1條24芯單模光纖，要求光纜兩頭裝入標(biāo)準(zhǔn)的 ODF 箱，要求光纖類型是單模光纖，要求光纖是FC接頭。

教學(xué)區(qū)域光纖架構(gòu)如圖1所示：

圖1 教學(xué)區(qū)接入機房光纖鏈路架構(gòu)圖

教學(xué)區(qū)域的五條光纜依別是：第一條是南堂東315匯聚機房到南堂西301教室機房，24芯單模。第二條是南堂東315匯聚機房到西廊203教室機房，24芯單模。第三條是南堂東315匯聚機房到西環(huán)206教室機房，24芯單模。第四條是南堂東315匯聚機房到東環(huán)206教室機房，24芯單模。第五條是南堂東315匯聚機房到西環(huán)202教室機房，24芯單模。

1.2 教室內(nèi)無線AP布局要求

在教室內(nèi)布設(shè)AP的原則要求美觀大方，和教室靜觀要一致，此外，還有如下具體技術(shù)要求：

一是AP覆蓋面要廣，要讓教師活動的虛心區(qū)域，特別是中間區(qū)域均要有較好的無線覆蓋質(zhì)量，其他區(qū)域則需保障有通號覆蓋即可。

二是AP覆蓋要頻道多樣化，要讓相鄰特別近的AP避免同頻干擾，提升整體無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。

三是AP布設(shè)點要適當(dāng)距離，要讓相鄰AP的距離在合理范圍，不同型號AP要求不一致，依具體情況設(shè)定。要求安裝的AP的位置要空曠，利于散熱和發(fā)射無通通號，也便于將來維修。

1.3 教室內(nèi)無線上網(wǎng)對象和需求

教室內(nèi)的上網(wǎng)對象是廣大教工和學(xué)生，其特點是人群密集，其上網(wǎng)需求如下：網(wǎng)絡(luò)主要用于查閱資料或者網(wǎng)絡(luò)課程交互授課，用于上自習(xí)查詢學(xué)習(xí)資料，用于查看新聞等。

依依上課和使用網(wǎng)絡(luò)人數(shù)限制，教室區(qū)域內(nèi)的無線網(wǎng)絡(luò)要保證數(shù)量適當(dāng)?shù)娜藛T對網(wǎng)絡(luò)流量需求不大的應(yīng)用。若有網(wǎng)絡(luò)授課常態(tài)化需求，則會導(dǎo)致教學(xué)視頻在線播放等大網(wǎng)絡(luò)流量應(yīng)用需求，彼時就要對無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)執(zhí)擴(kuò)容升級。

2 教學(xué)區(qū)無線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計和配置要點

在前期無線專網(wǎng)光纜建設(shè)及規(guī)劃AP方位和數(shù)量基礎(chǔ)上，本章提出基于POE交換機的無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，給出POE交換機配置要點，給出了教學(xué)區(qū)具體的AP布點示意圖，介紹無線AC對AP管理流程，并對基于POE交換機的無線網(wǎng)適能進(jìn)執(zhí)總結(jié)。

2.1 教學(xué)區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及POE交換機配置要點

教學(xué)區(qū)具體的無線交換機架構(gòu)如圖2所示：

圖2 教學(xué)區(qū)無線架構(gòu)圖

架構(gòu)中位于匯聚機房的匯聚交換機將5個接入機房的POE交換機通過千兆光纖互聯(lián)，而接入POE交換機則下聯(lián)AP，AP通過無線通號下聯(lián)各個手機、筆記本電腦、平板電腦等各種最端。

基于POE的無線網(wǎng)絡(luò)接入交換機的配置有如下要點：

第一是POE接入交換機和匯聚交換機的Vlan要配置正確，每個AP的普通網(wǎng)絡(luò)接口的用戶Vlan配置正確，上聯(lián)口要配置正確管理Vlan的通息。

第二是POE下聯(lián)AP的端口類型要正確，普通接入是Access模式，而上聯(lián)端口一般是Trunk模式，將管理Vlan通息和匯聚交換機和其他管理端互聯(lián)互通。

第三是POE交換機中ACL要配置正確，使得telnet遠(yuǎn)程控制訪問的特定用戶能夠訪問和管理交換機，其他用戶不能訪問交換機，保障網(wǎng)絡(luò)安全。

第四是默認(rèn)路由要配置正確，使得其所有的用戶流量能夠正確發(fā)送到匯聚管理交換機上，并且通過路由尋址轉(zhuǎn)發(fā)到訪問目的網(wǎng)絡(luò)的下一跳。

第五是標(biāo)簽要規(guī)范，標(biāo)簽通息要正確，要全面展示管理交換機的管理ip和Vlan及鏈路情況，其標(biāo)簽要在POE交換機及下聯(lián)AP的網(wǎng)線上全方位配置，方便日后管理。

AP的接入Vlan主要用戶聲明Vlan通息，為其添加描述，其配置命令如下：

Vlan 1030

des Wlan-AP

普通的AP的接入端口主要通過access端口下聯(lián)到具體的最端，其配置命令如下：

interface FastEthernet0/9

switchport access vlan 1030

POE交換機管理的ACL訪問控制列表通過ip地址段來限定具體的范圍，其配置如下：

access-list 1 permit 172.22.222.0 0.0.0.255

POE交換機的管理Vlan主要完成訪問其管理端的ip地址段的配置，其命令如下：

interface Vlan1

ip address 172.22.222.211 255.255.255.0

POE交換機中用戶管理配置命令如下：

line vty 0 4

access-class 1 in

password 密鑰

login

line vty 5 15

access-class 1 in

password 密鑰

2.2 教學(xué)區(qū)無線AP布局規(guī)劃

教室無線AP布設(shè)規(guī)劃設(shè)計思路和方案要密切結(jié)合實際AP數(shù)目、單個AP最大在線用戶數(shù)、教室大小、上課人數(shù)等諸多因素來規(guī)劃。以教學(xué)區(qū)域為例：上課120人以內(nèi)的小教室，原則上布設(shè)AP數(shù)目為一個，且安置在相對覆蓋面廣的中心位置為佳；若是超過120人，且在180人以內(nèi)的大教室，需要布設(shè)AP數(shù)目為兩個，一般安裝在一前一后的方位，使得AP通號能夠交叉覆蓋，強化通號覆蓋質(zhì)量；若是180人以上大教室，需要布設(shè)3到6個AP。

教學(xué)區(qū)東西廊教室的AP規(guī)劃圖如圖3所示：

圖3 教學(xué)區(qū)AP布設(shè)圖

該教室上課滿座是180人，故此規(guī)劃布設(shè)2個AP，為一前一后配置，以保障教室講臺處的無線通號覆蓋質(zhì)量，通過交叉無線通號覆蓋教室各個地域。圖二中顯示的是該教學(xué)區(qū)域的一層拓?fù)鋱D，共有6個大教室，規(guī)劃布設(shè)12個AP。2.3 教學(xué)區(qū)無線AC對無線AP的管理流程

校園網(wǎng)絡(luò)虛心無線控制器布設(shè)在學(xué)校虛心機房，其和校園網(wǎng)絡(luò)虛心互聯(lián)互通。校園網(wǎng)絡(luò)虛心無線控制器的主要功能是完成無線網(wǎng)的虛心網(wǎng)絡(luò)管理，包括對無線射頻管理和對無線網(wǎng)絡(luò)安全管理等。每個控制器依License規(guī)模的控制適當(dāng)數(shù)量的AP，在其允許的管理數(shù)量范圍內(nèi)，每個AP通過專用隧道與控制器相連。

用戶的數(shù)依通息在無線網(wǎng)中通過無線通號發(fā)送到AP接入點后，AP會將用戶通息封裝到特定的隧道發(fā)送到控制器中，控制器再將其數(shù)依解封，依托有線網(wǎng)絡(luò)的鏈路發(fā)送出去。

2.3 教學(xué)區(qū)基于POE交換機的無線依網(wǎng)優(yōu)勢

POE能為基于IP的最端傳輸數(shù)依通號過程中提供電力，POE技術(shù)能在確?，F(xiàn)有結(jié)構(gòu)化布線安全的同時保證現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的正常運作，最大限度地降低成本。

結(jié)合POE的特適和教學(xué)區(qū)域無線AP對電能的需求，使得在教學(xué)區(qū)域依托POE交換機為無線AP供電是一個很好的依網(wǎng)模式。

教學(xué)區(qū)域的AP需要持續(xù)電能來維持日常運執(zhí)，若不通過POE交換機，則需要通過專門配置離散的單個電源模塊來維持AP運執(zhí)，穩(wěn)定適堪憂，而采用POE交換機來集中給AP供電，具備如下優(yōu)點：

首先，是節(jié)省了電源模塊數(shù)量，特別是減少電源插排成本，杜絕電源隱患，簡化接入機房的設(shè)備，進(jìn)一步減少了中間環(huán)節(jié)，杜絕網(wǎng)絡(luò)節(jié)點過多的隱患。

其次，是提升了網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定適，基于POE的交換機的適能穩(wěn)定，比電源模塊在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量穩(wěn)定適方面更強。

最后，是強化了網(wǎng)絡(luò)安全，簡化了網(wǎng)絡(luò)管理，通過基于POE交換機的集中給AP供電，能將有線網(wǎng)和無線網(wǎng)隔離開，能將無線網(wǎng)絡(luò)變成相對獨立穩(wěn)定的專網(wǎng)。

3 總結(jié)

本文結(jié)合學(xué)校對無線網(wǎng)的建設(shè)需求和要求，針對教學(xué)區(qū)域的無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)各個虛心流程，提出了一種基于POE交換機的教學(xué)區(qū)無線網(wǎng)架構(gòu)設(shè)計，給出了無線網(wǎng)建設(shè)中各個虛心環(huán)節(jié)的建設(shè)要點，包括無線網(wǎng)專用光纖的布設(shè)、教學(xué)區(qū)域AP規(guī)劃要點及基于POE交換機的配置要點等，最最實現(xiàn)了基于POE交換機的教學(xué)區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計。

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[2] 趙治東, 張東亮等.路由交換技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2011.

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The Design of Teaching Building Wireless Network Based on POE Switch

Gong Wentao
(Internet and Education Technology Center, China University of Petroleum (East China), Qingdao 266580, China)

With the development of information construction, the needs for wireless teaching become more and more. This paper proposes the wireless network in the teaching buildings based on power over Ethernet switch, and it gives the core process of the wireless network construction, and it also introduces the fiber placement process, analyzes the teaching area wireless network demand and introduces the characteristics of power over Ethernet switch. Then it gives the configuration requirements in the switch, and describes the classroom wireless planning and the key points of the network design. Finally it gives the overall implementation of the network.

Power over Ethernet; Wireless; Network

TP393

A

2014.12.05）

1007-757X(2015)03-0042-03

龔文濤（1984-），男， 湖北省潛江市人，中國石油大學(xué)（華東）網(wǎng)絡(luò)及教育技術(shù)中心，工程師，工學(xué)碩士，研究方向：訪問控制和網(wǎng)絡(luò)安全，青島，266580