湖北開放職業(yè)學(xué)院　彭　沛

淺析校園網(wǎng)的無線寬帶接入技術(shù)與優(yōu)化

湖北開放職業(yè)學(xué)院彭沛

信息時代，隨著寬帶技術(shù)和無線接入技術(shù)飛速發(fā)展，校園網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)越來越多樣化。由原先的以太網(wǎng)、到現(xiàn)在的光網(wǎng)、WI-FI接入，在校師生對校園網(wǎng)提供的信息服務(wù)需求、接入的網(wǎng)速還是網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍也逐漸增多，本文就是對校園網(wǎng)的無線寬帶接入技術(shù)進(jìn)行探討。

無線寬帶；接入技術(shù)；優(yōu)化

隨著寬帶技術(shù)和無線接入技術(shù)的快速發(fā)展，技術(shù)的普及及成本的降低，組建校園無線寬帶網(wǎng)變成現(xiàn)實，校園無線寬帶網(wǎng)的建設(shè)可以更好滿足老師和學(xué)生在校園內(nèi)隨時隨地接入網(wǎng)絡(luò)的需求，更方便、快捷的獲取所需信息。

1　無線通信系統(tǒng)的概念

無線通信的信息傳輸載體是電磁波，通信設(shè)備由三部分組成：發(fā)射器，接收器和作為傳輸介質(zhì)的電磁波，主要的通訊方式為時分多址，頻分多址、空分多址和碼分多址接入［1］。相比較而言，碼分多址有抗干擾能力強(qiáng)、保密性高、自動控制差錯、支持通信業(yè)務(wù)種類多等優(yōu)點。但是無線通信由于靠電磁波傳送信息，傳輸路徑復(fù)雜，容易受環(huán)境及天氣的影響，使信號在傳輸個過程中受到干擾和衰減。干擾是指在無線通信中有用無線信號以外的其他無線信號都視為干擾信號。干擾會使信號嚴(yán)重失真甚至無法接收信號，針對干擾問題，無線通信提出了跳頻和非連續(xù)性發(fā)射技術(shù)（DTX）。跳頻是指信號發(fā)射和接收時的載波通信頻率不一定是相同的，DTX是指無線發(fā)射和接收裝置在不工作的狀態(tài)下盡量少的發(fā)射和接收信號［2］。校園無線網(wǎng)采用的是WLAN（無線寬帶局域網(wǎng)）技術(shù)，通信協(xié)議采用了IEEE802.11，通信載波工作在2.4GHz和5Ghz兩個頻段上，單個發(fā)射點覆蓋距離100米左右；調(diào)制方式采用正交頻分復(fù)用接入技術(shù)，有12個無線信道可用，最大數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)54M/秒。

2　無線通信系統(tǒng)在校園網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

2.1無線寬帶技術(shù)在校園網(wǎng)中的建模

校園網(wǎng)絡(luò)主要包括校園主干網(wǎng)絡(luò)和其他子網(wǎng)。圖書館子網(wǎng)、教學(xué)樓子網(wǎng)，學(xué)生宿舍子網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)傳輸干線，負(fù)責(zé)校園局域網(wǎng)之間的資源共享和數(shù)據(jù)傳輸［3］。各主干網(wǎng)之間的通信主要通過光纖進(jìn)行。圖書館管理系統(tǒng)是重要數(shù)據(jù)集中地，存儲系統(tǒng)和圖書檢索系統(tǒng)實現(xiàn)了獨立的管理系統(tǒng)。教學(xué)子網(wǎng)多媒體教學(xué)、點播視頻等方式交互實現(xiàn)了自動化辦公，主要是以太網(wǎng)組網(wǎng)方式，網(wǎng)絡(luò)信息通過網(wǎng)線傳輸。無線組網(wǎng)是以上2種組網(wǎng)方式的補充，不用重新組建一個新的無線校園網(wǎng)，主要覆蓋用戶密集的區(qū)域，如教學(xué)樓、食堂，和戶外有線網(wǎng)覆蓋不到的區(qū)域，列如草坪、操場。隨著智能手機(jī)的快速普及，師生對無線接入網(wǎng)絡(luò)的需求越來越大，為了降低師生獲取信息的成本，組建校園無線寬帶網(wǎng)勢在必行。目前主流的組網(wǎng)方式為接入點（AP）+交換機(jī)。AP是帶有天線的接入點，智能手機(jī)、筆記本等設(shè)備通過它接入網(wǎng)絡(luò)。AP具有一定的信號覆蓋范圍和接入帶寬，可以滿足一定數(shù)量的用戶接入，AP與交換機(jī)之間通過光纖連接，它們之間的信息傳輸通過交換機(jī)接入上一級校園骨干網(wǎng)的交換機(jī)［4］。AP接入點較多，主要分為室內(nèi)覆蓋和室外覆蓋。室內(nèi)覆蓋主要針對教學(xué)樓，圖書館、學(xué)生宿舍、食堂，由于無線信號穿越建筑物會發(fā)生衰減，為保證這些位置的信號強(qiáng)度，AP點一般都安裝在走廊、大廳等公共部分。根據(jù)一般校園網(wǎng)的組網(wǎng)經(jīng)驗，大多數(shù)通過吸頂天線來實現(xiàn)。室外覆蓋主要是教學(xué)樓與宿舍樓間的開闊地區(qū)、操場、校園內(nèi)露天的活動區(qū)域，由于室外覆蓋區(qū)域比室內(nèi)較廣，一般通過加裝室外天線來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。根據(jù)AP分布點多、廣的特點，AP供電采用了POE技術(shù)，即從AP接入的上級交換機(jī)上取電，不需單獨為每個AP分配電源，這種方式不僅能更加靈活多樣的進(jìn)行組網(wǎng)覆蓋，同時還避免了由于電源不足而無法進(jìn)行AP安裝瓶頸現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2無線網(wǎng)在校園網(wǎng)中的應(yīng)用

校園無線網(wǎng)的建立，師生可以隨時通過智能手機(jī)或筆記本接入校園網(wǎng)，10M左右的帶寬可以滿足師生在線遠(yuǎn)程教育，瀏覽新聞，收發(fā)郵件，看視頻聽音樂。同時，可以下載校園手機(jī)客戶端隨時查詢圖書館的借閱信息，參與校園BBS的報名和投票，及時獲取校園新聞和活動，提高了在線師生參與學(xué)校管理的積極性。校園無線網(wǎng)的覆蓋還可以提高校園監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控范圍，在校園實現(xiàn)了全方位的信息采集和視頻監(jiān)控。學(xué)校的教學(xué)建筑和生活建筑的出入口和重點的防火防盜位置；學(xué)生集體出現(xiàn)的場所如學(xué)校食堂和運動場等安裝攝像機(jī)進(jìn)行監(jiān)控；對校區(qū)的主干道、主要路口、和校園路口安裝報警器、語音、紅外等安全防護(hù)技術(shù)，保證校園安全監(jiān)管［5］。對于不易布放線纜的地區(qū)，可以通過在攝像頭上加裝無線通信模塊來實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時傳輸，保證監(jiān)控?zé)o死角，安全全校園。

3　無線通信系統(tǒng)應(yīng)用中存在問題及對策

3.1無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在應(yīng)用中存在的問題

由于覆蓋范圍廣，安全接入無線網(wǎng)是首要的。在無線環(huán)境中必需對接入者進(jìn)行身份識別，無線網(wǎng)中的身份識別主要有三種，即開放系統(tǒng)認(rèn)證、封閉系統(tǒng)認(rèn)證和分享密匙認(rèn)證?，F(xiàn)在無線網(wǎng)接入身份識別主要是分享密匙認(rèn)證，在校師生可以通過校園網(wǎng)密碼接入校園網(wǎng)。由于校園內(nèi)人員情況復(fù)雜，對上傳數(shù)據(jù)保密性和完整性也是一個考驗。

校園無線網(wǎng)建成初期可能問題不大，但是隨著網(wǎng)絡(luò)用戶的增多會出現(xiàn)各種各樣的接入問題。例如：用戶會反映接入不了網(wǎng)絡(luò)，或是有網(wǎng)絡(luò)信號可以接入但打不開各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，網(wǎng)速慢等各種問題。對出現(xiàn)的各種問題及時進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化是保證網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量是一個必要手段。

從無線通信系統(tǒng)的維護(hù)來說，在運行過程中，對工作人員在技術(shù)上有較高的要求，維護(hù)人員不僅需要具備無線通信、光纖通信、以太網(wǎng)等方面的知識，而且對校園的多樣組網(wǎng)方式及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也需要有深刻的理解、清醒的認(rèn)識，與此同時還要有豐富的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)經(jīng)驗，對隨時可能出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)故障能夠及時予以處理。

3.2校園無線網(wǎng)的優(yōu)化

首先，在建立無線網(wǎng)絡(luò)時要做好充分的前期規(guī)劃，對信號覆蓋的范圍和接入的用戶數(shù)及每個用戶可分配的帶寬做一個科學(xué)的預(yù)估，需對后期可能的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容及升級留有空間。其次，網(wǎng)絡(luò)建成后每隔一段時間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量調(diào)查，對出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)故障進(jìn)行分析。對于信號覆蓋問題，通過路測收集無線信號數(shù)據(jù)，實時調(diào)整天線的發(fā)射功率和天線信號的傳播方向，增強(qiáng)有效信號，減少相鄰小區(qū)無效信號，達(dá)到最優(yōu)信號覆蓋減少不必要的干擾。再者，對于網(wǎng)絡(luò)容量問題，實時監(jiān)控網(wǎng)管中的流量統(tǒng)計，對每個接入點的接入帶寬進(jìn)行分配和調(diào)整，避免用戶過多而出現(xiàn)的網(wǎng)速下，如果多次出現(xiàn)高峰期網(wǎng)絡(luò)流量大于規(guī)劃容量，要及時上報申請網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容。最后，日常維護(hù)中要注意網(wǎng)管平臺中出現(xiàn)的各類設(shè)備告警，發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障及時進(jìn)行更換。在建立無線網(wǎng)的同時著重培養(yǎng)一批專業(yè)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化及維護(hù)工作人員，在系統(tǒng)運行出現(xiàn)故障時能迅速的發(fā)現(xiàn)并解決問題，在最短時間內(nèi)恢復(fù)正常，為系統(tǒng)服務(wù)校園提供堅實的技術(shù)保障。

在無線校園網(wǎng)的推廣過程中，為了廣大學(xué)生、老師、工作人員能利用無線校園網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)和工作，可以在校園內(nèi)印發(fā)簡單易懂使用小冊子，幫助學(xué)生了解無線網(wǎng)及其使用方法；對于老師和其他工作人員可采取小規(guī)模知識講座的方式，幫助快速了解并學(xué)會使用無線網(wǎng)及其相關(guān)應(yīng)用；將教學(xué)活動、學(xué)生活動與校園移動客戶端結(jié)合在一起，提高使用范圍。

4　結(jié)束語

移動互聯(lián)網(wǎng)時代，無線校園網(wǎng)的建立極大的改變校園師生學(xué)習(xí)和生活方式，讓師生從空間的束縛中解放出。移動圖書館、移動校務(wù)管理、移動電化教學(xué)等移動應(yīng)用的推出，為簡化學(xué)校管理，提高教學(xué)效率提供了一個全新的途徑。

［1］趙蓉.現(xiàn)代通信原理教材［M］.北京郵電大學(xué)出版社，2009.

［2］拉帕波特（美）.無線通信原理與應(yīng)用［M］.電子工業(yè)出版社，2006.

［3］譚愛國.基于校園網(wǎng)的多點視頻會議系統(tǒng)方案規(guī)劃與實施［D］.武漢理工大學(xué)，2014.

［4］喬桂紅，辛富國.光纖通信教材［M］.人民郵電出版社，2014.

［5］仲偉.高校數(shù)字化校園網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與規(guī)劃［D］.中國海洋大學(xué)，2012.

彭沛（1983—），女，湖北武漢人，湖北開放職業(yè)學(xué)院信息機(jī)電學(xué)院講師，現(xiàn)從事電子與通信方面的研究。