隨著校園網(wǎng)絡(luò)信息化普及，師生們?nèi)遮呉蟊M可能方便、快速、靈活的使用網(wǎng)絡(luò)。無線校園網(wǎng)絡(luò)平臺可以實現(xiàn)在教室、禮堂、會議室、圖書館、體育場館等場所能夠方便迅速的訪問校園網(wǎng)絡(luò)，讓網(wǎng)絡(luò)滲透到校園每個角落；重要的是可以實現(xiàn)快捷便利的辦公自動化和信息化，加強(qiáng)學(xué)校內(nèi)部各部門的業(yè)務(wù)聯(lián)系，提高工作效率，實現(xiàn)資源共享。

隨著無線局域網(wǎng)技術(shù)及其產(chǎn)品的日趨成熟，無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛應(yīng)用諸多領(lǐng)域。目前我國僅有15.1%的學(xué)校有無線校園網(wǎng)，但絕大多數(shù)都屬于試運(yùn)行階段，并沒有廣泛開放；有36.2%的學(xué)校計劃建設(shè)無線校園網(wǎng)。因此全國各校在無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)上具有較大的發(fā)展空間。本文以曲靖市某中學(xué)為例構(gòu)建校園無線網(wǎng)絡(luò)平臺，闡述設(shè)計與規(guī)劃校園無線局域網(wǎng)的原則、方法和步驟，構(gòu)建基于WLAN的校園無線網(wǎng)絡(luò)，同時并對相關(guān)的設(shè)計方法進(jìn)行探討，最后利用仿真軟件對設(shè)計進(jìn)行了模擬仿真，驗證設(shè)計的合理性，為相關(guān)的研究和探討提供參考。

中學(xué)校園無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計原則

校園無線網(wǎng)平臺主要目的是為了讓學(xué)校完成全方位立體式無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，使教職工可以依托無線網(wǎng)絡(luò)完成各項教學(xué)及辦公事務(wù)；廣大師生可以利用無線網(wǎng)絡(luò)訪問校內(nèi)和校外網(wǎng)絡(luò)資源；同時需要綜合考慮學(xué)校信息化需求，最大程度利用原有校園網(wǎng)絡(luò)，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)投資，降低今后網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本。在設(shè)計與規(guī)劃中學(xué)校園無線網(wǎng)絡(luò)時應(yīng)該遵循以下原則：

（1）采用層次化結(jié)構(gòu)，利于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和維護(hù)；

（2）整體上采用以樹型和星型混合的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將網(wǎng)絡(luò)劃分為核心層、分布層、接入層進(jìn)行設(shè)計；

（3）校園骨干網(wǎng)采用有線方式，接入網(wǎng)采用無線覆蓋；

（4）局部無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建中的無線接入點(diǎn)（AP）的數(shù)量根據(jù)應(yīng)用需求靈活布置，AP接到各層接入交換機(jī)上，各層接入交換機(jī)再匯聚到每棟樓的匯聚層交換機(jī)上；

（5）無線網(wǎng)絡(luò)以單個AP小面積覆蓋，多個AP整合交叉覆蓋形成大面。

案例背景及需求分析

案例中學(xué)是曲靖市的一所重點(diǎn)中學(xué)。該校共有教學(xué)樓（包含辦公室）兩幢，綜合樓一幢，實驗樓一幢，學(xué)生宿舍四幢。其中學(xué)生宿舍未進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)搭建，教學(xué)樓，綜合樓，實驗樓分別采用有線方式建設(shè)了校園專網(wǎng)，沒有無線網(wǎng)絡(luò)。學(xué)校文件傳輸?shù)裙ぷ鞅仨氃谵k公室等固定的地點(diǎn)進(jìn)行，局限性較大，靈活性差。

該中學(xué)新構(gòu)建的校園無線網(wǎng)絡(luò)平臺要求在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、安全防御等方面與有線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行良好的兼容和互補(bǔ)，對無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和統(tǒng)一認(rèn)證，同時做到盡可能的簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高網(wǎng)絡(luò)訪問速度與效率。具體需求為：在網(wǎng)絡(luò)功能方面能滿足校區(qū)之間、樓宇之間的通信，支持教學(xué)資源傳輸（視頻、文字、圖像）、提供資源共享（學(xué)習(xí)資料等）與綜合服務(wù)（學(xué)校論壇，教學(xué)計劃，成績查詢等）；在性能方面要求校園內(nèi)部的室外場所(走廊、大廳等)速率高，安全要求一般，主要是滿足在網(wǎng)絡(luò)使用人數(shù)激增時仍然能夠保證服務(wù)質(zhì)量，辦公室或會議室速率要求一般、安全要求高，多媒體教室或計算機(jī)機(jī)房速率要求高，安全要求低，有效地支持教學(xué)活動；在經(jīng)濟(jì)方面要求運(yùn)營費(fèi)用低，易于管理維護(hù)。

曲靖市某中學(xué)校園無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

基于中學(xué)校園無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計原則，以及對案例的調(diào)查和分析，本文探討對該中學(xué)進(jìn)行校園無線網(wǎng)平臺進(jìn)行規(guī)劃及設(shè)計。

邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了滿足多用戶的需求，局部無線網(wǎng)絡(luò)主要采用以AP或者無線交換機(jī)等為中心結(jié)點(diǎn)的星型結(jié)構(gòu)。全局無線校園網(wǎng)在整體上采用以樹型和星型混合的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可將網(wǎng)絡(luò)劃分為核心層、分布層、接入層進(jìn)行設(shè)計。為了組建便捷、管理方便、利于排查故障，考慮冗余鏈路設(shè)計，負(fù)載均衡，保證網(wǎng)絡(luò)可用性等因素，在主要通信節(jié)點(diǎn)上采用樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

物理結(jié)構(gòu)設(shè)計

該校校園骨干網(wǎng)通過光纖接入高速Internet，并通過有線介質(zhì)連接到配有各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的計算機(jī)中心，然后通過無線介質(zhì)將綜合樓子網(wǎng)、教學(xué)樓子網(wǎng)、實驗樓子網(wǎng)、宿舍子網(wǎng)等連接起來，并為室外的移動用戶提供連接。其局部無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建如下：

(1)教學(xué)子網(wǎng)。在教學(xué)過程中，大多傳送的是文本、圖像和部分視頻等數(shù)據(jù)，要求較高傳輸率，因此采用有線接入與無線接入相結(jié)合的方式。無線網(wǎng)絡(luò)以單個AP小面積覆蓋，多個AP整合交叉覆蓋形成大面，覆蓋區(qū)域每個AP都獨(dú)立接到接入交換機(jī)上，以保證有效帶寬。根據(jù)人數(shù)大教室可設(shè)置2～4個AP，小教室可設(shè)置l～2個，每層的AP接到各層接入交換機(jī)上，各層接入交換機(jī)再匯聚到每棟樓的匯聚層交換機(jī)上。

(2)實驗樓子網(wǎng)。構(gòu)建無線網(wǎng)絡(luò)實驗室將提供充分的網(wǎng)絡(luò)連接靈活性，并可解決隨著新設(shè)備的不斷增加而改造實驗室、頻繁調(diào)整網(wǎng)絡(luò)信息點(diǎn)的問題。對數(shù)據(jù)流量要求高的實驗室可多配置AP，對要求低的實驗室可少配置AP，每層的AP接到各層接入交換機(jī)上。

(3)辦公子網(wǎng)。辦公子網(wǎng)豐要面向?qū)W校的各級領(lǐng)導(dǎo)以及各職能部門，辦公計算機(jī)所實現(xiàn)的功能主要是對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的查詢、修改、添加、刪除等操作。采用高靈敏度、穿透能力強(qiáng)的無線AP產(chǎn)品，配合分離式吸頂天線。以一個AP配合一個天線或多個天線，采用樓道安裝AP覆蓋方式以完成室內(nèi)區(qū)域的完全覆蓋，每層樓的AP數(shù)量與樓的形狀有關(guān)。

無線設(shè)備的選用

無線網(wǎng)卡：采用USB接口無線網(wǎng)卡應(yīng)用于臺式機(jī)，便攜式計算機(jī)采用自身的無線網(wǎng)卡。

無線接入點(diǎn)（AP）：主要技術(shù)為802.11系列?？紤]輻射干擾因素，在校園中按照室內(nèi)30米、室外100米（沒有障礙物）覆蓋范圍，支持用戶數(shù)量為30～50個點(diǎn)。

無線網(wǎng)橋：采用5.8GHz頻段的802.11a無線網(wǎng)橋及其相應(yīng)設(shè)備。

無線天線：室內(nèi)無線天線采用全向天線工作模式，室外無線天線采用多幅扇面天線，或扇面天線和定向天線相結(jié)合。

網(wǎng)絡(luò)仿真測試數(shù)據(jù)及其分析

為了驗證中學(xué)校園無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計的可行性及科學(xué)性，本文利用專業(yè)仿真軟件OPNET Modeler對案例中學(xué)構(gòu)建的無線校園網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)仿真測試。通過對仿真測試數(shù)據(jù)的分析探討，為構(gòu)建中學(xué)校園無線網(wǎng)絡(luò)平臺提供參考。

OPNET Modeler是OPNET公司于1987年發(fā)布的第一個商業(yè)化的網(wǎng)絡(luò)性能仿真軟件，提供了具有重要意義的網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化工具，可以進(jìn)行預(yù)測性的網(wǎng)絡(luò)性能管理和仿真。本文采用的為OPNET的14.5版本。

整體結(jié)構(gòu)布局

根據(jù)案例中學(xué)的教室、辦公室、宿舍樓的地理位置，采用星型網(wǎng)絡(luò)為該中學(xué)的無線網(wǎng)絡(luò)的布置。如圖1所示為該中學(xué)核心交換機(jī)路由器的邏輯布局。

圖1 邏輯布局

圖2 整體架設(shè)結(jié)構(gòu)

該校無線網(wǎng)絡(luò)整體架設(shè)結(jié)構(gòu)如圖2所示，將核心交換機(jī)安放在機(jī)房，每個住宿樓，教室，辦公室樓各安放大型無線路由器。根據(jù)該校的情況進(jìn)行WLAN搭建一個核心交換機(jī)和AP0～AP7和80個工作站（STA）。由圖2可以看出每整棟樓作為一個用戶群，都有一個核心交換機(jī)，核心交換機(jī)下的各個網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)連接組成網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍。

無線網(wǎng)絡(luò)性能模擬測試

該中學(xué)的無線網(wǎng)絡(luò)模擬方案，設(shè)置傳輸速率為11Mbps；Rts門限為256；分門段限值為1024；短重試限制為7；長重試限制為4；AP信標(biāo)間隔為0.5；最大接收有效期為0.5；緩沖值為256000；傳輸功率為0.002。運(yùn)行OPNET仿真后，最后得出仿真結(jié)果如圖3—8所示。

整個無線網(wǎng)絡(luò)吞吐量在1.4Mbits/s左右上下波動，數(shù)據(jù)傳輸能力比較穩(wěn)定，滿足學(xué)校正常的數(shù)據(jù)傳輸要求。整個網(wǎng)絡(luò)延時高峰時達(dá)到0.6微秒，后期收斂為0.4微秒左右。該網(wǎng)絡(luò)在高峰使用期時存在短時不穩(wěn)定，但總體較為穩(wěn)定。

整個網(wǎng)絡(luò)退避延時也具有一定波動性，這是由于無線信號本身存在一定的抖動性造成的，但總體還算平穩(wěn)，若改善則需對無線熱點(diǎn)的設(shè)計及布置進(jìn)行進(jìn)一步測試后改進(jìn)，但需較大成本。該網(wǎng)線網(wǎng)絡(luò)方案網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較大，網(wǎng)絡(luò)承載性較好，達(dá)到設(shè)計目標(biāo)，能夠滿足學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)需求。

總結(jié)

通過對中學(xué)校園無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計原則進(jìn)行分析和探討，對該中學(xué)的校園無線網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行邏輯、物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計規(guī)劃，同時對無線設(shè)備選用進(jìn)行討論，利用OPNET Modeler進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)仿真測試，主要針對無線吞吐量、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸延時、無線網(wǎng)絡(luò)退避延時和無線網(wǎng)絡(luò)負(fù)載等參數(shù)的仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，驗證了中學(xué)校園無線網(wǎng)絡(luò)平臺規(guī)劃與可行性。