張國(guó)才

(山西經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院電子信息工程系，山西 太原 030024)

0 引言

隨著信息化的飛速發(fā)展，基于無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)的無(wú)線校園網(wǎng)發(fā)展迅速，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放課程學(xué)習(xí)、移動(dòng)辦公、智能管理等多種應(yīng)用。此外，隨著當(dāng)前移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，平板電腦、智能手機(jī)、筆記本等設(shè)備得以大范圍普及應(yīng)用。在教室、實(shí)驗(yàn)室、圖書(shū)館、體育場(chǎng)館、大型報(bào)告廳、室外廣場(chǎng)等場(chǎng)所如何突破有線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的限制，解決移動(dòng)上網(wǎng)的問(wèn)題在學(xué)校信息化建設(shè)中是非常必要的[1]。

無(wú)線局域網(wǎng)以其靈活布設(shè)、高帶寬和無(wú)線接入的優(yōu)勢(shì)，可以突破有線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)限制、實(shí)現(xiàn)多人同時(shí)上網(wǎng)的問(wèn)題，大大地增加了校園網(wǎng)絡(luò)信息點(diǎn)，方便在校師生獲取信息，進(jìn)一步提升學(xué)校的信息化水平。無(wú)線校園網(wǎng)絡(luò)是對(duì)校園提供無(wú)縫網(wǎng)絡(luò)覆蓋，因此無(wú)線AP的部署對(duì)無(wú)線校園網(wǎng)的性能和無(wú)線信號(hào)的傳輸質(zhì)量至關(guān)重要。

1 無(wú)線局域網(wǎng)接入設(shè)備

無(wú)線局域網(wǎng)接入設(shè)備是無(wú)線AP(Wireless access point)，其作用類(lèi)似于以太網(wǎng)中的交換機(jī)，無(wú)線AP可以將多個(gè)移動(dòng)終端設(shè)備接入到校園網(wǎng)中，無(wú)線AP之間可以直接互聯(lián)，也可以連接到原有的有線網(wǎng)絡(luò)中。

目前室內(nèi)無(wú)線AP的覆蓋范圍一般為50～150 m，室外100～400 m，一個(gè)無(wú)線AP最多可以接入移動(dòng)終端設(shè)備80臺(tái)，推薦數(shù)量是30臺(tái)。無(wú)線AP都擁有以太網(wǎng)接口，用于與有線網(wǎng)絡(luò)的連接，實(shí)現(xiàn)無(wú)線與有線的無(wú)縫融合。此外，還可將分散布置在各處的無(wú)線AP利用雙絞線連接在一起，實(shí)現(xiàn)無(wú)線漫游[2]。

安裝于室外的無(wú)線AP主要用于實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的空中接力，或搭建點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無(wú)線連接。另外，根據(jù)內(nèi)置系統(tǒng)的不同，還可分為“胖”AP和“瘦”AP(即輕型AP)。前者可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)漫游，但是價(jià)格較高，適用于小型無(wú)線網(wǎng)路部署。后者可借助無(wú)線局域網(wǎng)控制器實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)漫游，價(jià)格較便宜，適用于大型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)部署。

2 無(wú)線AP的布局

校園網(wǎng)的用戶(hù)大部分時(shí)間是在室內(nèi)進(jìn)行教學(xué)，通過(guò)流量分析可以看出室內(nèi)場(chǎng)所是數(shù)據(jù)量集中的區(qū)域，可按照不同環(huán)境進(jìn)行AP布局。

2.1 教室與大廳

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查，利用原有的有線網(wǎng)絡(luò)終端接入點(diǎn)，在設(shè)備柜內(nèi)進(jìn)行簡(jiǎn)單跳線連接，加入無(wú)線局域網(wǎng)控制器和無(wú)線AP即可實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋。無(wú)線AP的覆蓋范圍為圓形區(qū)域，可在房間中央頂端放置無(wú)線AP。對(duì)于移動(dòng)用戶(hù)較多，房間面積大的情況，可采用部署多個(gè)AP的方法，以解決網(wǎng)絡(luò)容量不足所造成的問(wèn)題，倘若在一個(gè)大廳安裝兩個(gè)無(wú)線AP，則可以放在兩個(gè)對(duì)角位置[3]。如圖1所示。

圖1 室內(nèi)大房間AP覆蓋示意圖

2.2 公用走廊

學(xué)生宿舍與公用走廊的AP采用吸頂方式，相隔距離相同，部署在公用走廊頂部。由于可能環(huán)境干擾問(wèn)題，具體數(shù)量及安裝位置須經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試后才能詳細(xì)標(biāo)注。如圖2所示。

圖2 走廊AP覆蓋示意圖

2.3 室外放置

無(wú)線AP設(shè)備安裝在室外，盡量選擇防水型設(shè)備，并且要做好避雨與防雷措施。無(wú)線AP用長(zhǎng)饋線與天線連接，天線的接口要用絕緣防水膠帶封閉，并且要有接地設(shè)施。如圖3所示。

圖3 室外AP部署示意圖

3 無(wú)線AP安裝與測(cè)試

在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)施工中，首先需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查，勘查的內(nèi)容包括：地理位置、地形、建筑物分布、建筑物材質(zhì)，從而確定無(wú)線設(shè)備的部署位置與施工方法。

接著確定無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，計(jì)算部署無(wú)線AP的數(shù)量。實(shí)現(xiàn)無(wú)線漫游，需要相鄰的無(wú)線AP信號(hào)重疊，為了避免發(fā)生干擾，信號(hào)必須在不同的頻率上。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用場(chǎng)合比較復(fù)雜，建筑物的結(jié)構(gòu)、建筑材料以及辦公環(huán)境內(nèi)其他電子設(shè)備都可能影響信號(hào)傳輸質(zhì)量。相同的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在空曠地帶信號(hào)傳輸距離能夠達(dá)到100 m以上，穿過(guò)混凝土墻體連30 m都達(dá)不到[4]。確定AP位置時(shí)，設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)傳輸距離不一定能達(dá)到，需要通過(guò)場(chǎng)地信號(hào)強(qiáng)度測(cè)試儀和比較試驗(yàn)來(lái)確定準(zhǔn)確的位置。

在重點(diǎn)目標(biāo)覆蓋區(qū)域內(nèi)，必須保證無(wú)線信號(hào)完全覆蓋。在實(shí)際工程中，需要進(jìn)行大量的現(xiàn)場(chǎng)勘察，才能詳細(xì)了解重點(diǎn)目標(biāo)覆蓋區(qū)域的覆蓋情況?？辈炜梢圆捎靡韵聨讉€(gè)步驟：

1) 從建筑物內(nèi)邊界處或某一角開(kāi)始勘察。

2) 了解清楚覆蓋區(qū)域的大小、形狀等，結(jié)合用戶(hù)應(yīng)用需求，估算出需要多少個(gè)AP來(lái)進(jìn)行覆蓋，并在合適地點(diǎn)安裝AP。

3) 測(cè)量距離無(wú)線AP 30 m處的場(chǎng)地信號(hào)強(qiáng)度，使用無(wú)線AP自帶的信號(hào)測(cè)量軟件。

4) 對(duì)無(wú)線AP的位置進(jìn)行調(diào)整，使目標(biāo)覆蓋區(qū)域內(nèi)95%以上的位置，接收信號(hào)強(qiáng)度達(dá)到20%(約-75 dBm)以上。

5) 測(cè)定目前環(huán)境存在的干擾。如果測(cè)定干擾嚴(yán)重，可以適度調(diào)整AP覆蓋范圍。

6) 確定無(wú)線AP安裝的位置。

組建網(wǎng)絡(luò)完畢后，將進(jìn)行實(shí)地測(cè)試。前面已經(jīng)測(cè)試了無(wú)線AP覆蓋的情況，現(xiàn)在將采用計(jì)算機(jī)命令行模式中的命令，測(cè)試校園無(wú)線局域網(wǎng)的連通情況。具體做法是在帶有無(wú)線網(wǎng)卡的測(cè)試計(jì)算機(jī)上輸入“Ping XXX.XXX.XXX.XXX-t或Tracert XXX.XXX.XXX.XXX”命令(IP地址XXX.XXX.XXX.XXX是測(cè)試計(jì)算機(jī)網(wǎng)關(guān)的地址或者是任意網(wǎng)絡(luò)中一臺(tái)連接良好的主機(jī)地址)，在覆蓋范圍內(nèi)移動(dòng)測(cè)試計(jì)算機(jī)，查看參數(shù)“time”值，“time”值越大，表明接收到的信號(hào)越弱，直到返回“Request timed out”，則表明已不在覆蓋范圍內(nèi)。

無(wú)線設(shè)備使用開(kāi)放頻段2.4 GHz、5 GHz，容易受到其他電子信號(hào)干擾。下列設(shè)備可能造成干擾：工作在2.4 GHz的其他地點(diǎn)的無(wú)線系統(tǒng)、無(wú)線藍(lán)牙設(shè)備，微波爐和脈沖雷達(dá)，低能量RF光源，采用蜂窩、藍(lán)牙等無(wú)線技術(shù)的集成通訊設(shè)備[5]。

可見(jiàn)，信道內(nèi)干擾和相鄰信道干擾是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的主要干擾方式。為減小干擾，采用以下措施：

1) 對(duì)工作在開(kāi)放頻段范圍內(nèi)的無(wú)線設(shè)備進(jìn)行限制，如私設(shè)AP，集成藍(lán)牙設(shè)備等。

2) 部署無(wú)線AP時(shí)，要進(jìn)行全面現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，保證信號(hào)覆蓋范圍和信號(hào)強(qiáng)度的前提下，測(cè)試并計(jì)算出無(wú)線AP部署的最小數(shù)量，減小鄰近無(wú)線AP間覆蓋范圍的重疊。部署無(wú)線AP后，使用FLUKE無(wú)線測(cè)試儀對(duì)無(wú)線信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，確定出相同頻率的無(wú)線AP信號(hào)所覆蓋的區(qū)域，調(diào)整這些區(qū)域內(nèi)無(wú)線AP的信號(hào)發(fā)射功率，使無(wú)線AP信號(hào)的強(qiáng)度減小，避免鄰近干擾。

3) 在校園網(wǎng)內(nèi)加入無(wú)線設(shè)備集中控制器，利用設(shè)備自動(dòng)計(jì)算并分配信道頻段的功能，為所有無(wú)線AP動(dòng)態(tài)地分配信道，避免鄰近無(wú)線AP使用相同頻率信道，減少相互干擾。

4 無(wú)線AP與AC協(xié)同工作

AC即無(wú)線設(shè)備集中控制器，AC可以控制AP接入無(wú)線局域網(wǎng)，來(lái)自不同AP的數(shù)據(jù)可以通過(guò)AC匯聚并接入Internet，同時(shí)完成AP設(shè)備的配置管理、無(wú)線用戶(hù)的認(rèn)證、管理及寬帶訪問(wèn)、負(fù)載均衡、安全管理、頻譜導(dǎo)航等控制功能。

集中控制型AP(瘦AP)系統(tǒng)，即AP先接入到無(wú)線設(shè)備集中控制器上(AC)，AC再接入到原有有線網(wǎng)絡(luò)中，其優(yōu)點(diǎn)如下：

1) 通過(guò)AC對(duì)AP群組進(jìn)行自動(dòng)信道分配和選擇，及自動(dòng)調(diào)整發(fā)射功率，降低AP之間的互干擾，提高網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)覆蓋特性。

2) 能夠基于用戶(hù)和流量進(jìn)行負(fù)載均衡，對(duì)于突發(fā)流量大的熱點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)忙時(shí)補(bǔ)點(diǎn)。

3) 管理節(jié)點(diǎn)上移后，只需對(duì)AC進(jìn)行管理和配置，升級(jí)、維護(hù)統(tǒng)一完成，效率高。

4) 支持二層/三層漫游切換，用戶(hù)可以在AP之間自由移動(dòng)，自動(dòng)重新關(guān)聯(lián)，用戶(hù)無(wú)需重新認(rèn)證，類(lèi)似于移動(dòng)網(wǎng)的無(wú)縫切換。

而采用集中控制型AP也需要注意兩個(gè)方面：

1) AC和AP的操作系統(tǒng)和協(xié)議需要兼容才能協(xié)同工作，目前各廠商的設(shè)備存在不兼容的情況，選擇AC、AP時(shí)必須選擇互相兼容的產(chǎn)品。

2) 大規(guī)模使用AC+AP方式建設(shè)WLAN之前，建議對(duì)AC進(jìn)行評(píng)估或采用經(jīng)過(guò)行業(yè)認(rèn)可的知名廠商的設(shè)備。

5 結(jié)語(yǔ)

無(wú)線校園網(wǎng)是學(xué)校信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主要方向，無(wú)線接入設(shè)備的部署、測(cè)試以及配置是無(wú)線局域網(wǎng)工程的重要部分，無(wú)線AP的合理部署與測(cè)試不僅能夠節(jié)約資金而且能夠保證無(wú)線網(wǎng)絡(luò)高性能、高穩(wěn)定性運(yùn)行。