淺析校園網的無線寬帶接入技術與優化

湖北開放職業學院　彭　沛

淺析校園網的無線寬帶接入技術與優化

湖北開放職業學院彭沛

信息時代，隨著寬帶技術和無線接入技術飛速發展，校園網的組網技術越來越多樣化。由原先的以太網、到現在的光網、WI-FI接入，在校師生對校園網提供的信息服務需求、接入的網速還是網絡覆蓋的范圍也逐漸增多，本文就是對校園網的無線寬帶接入技術進行探討。

無線寬帶；接入技術；優化

隨著寬帶技術和無線接入技術的快速發展，技術的普及及成本的降低，組建校園無線寬帶網變成現實，校園無線寬帶網的建設可以更好滿足老師和學生在校園內隨時隨地接入網絡的需求，更方便、快捷的獲取所需信息。

1　無線通信系統的概念

無線通信的信息傳輸載體是電磁波，通信設備由三部分組成：發射器，接收器和作為傳輸介質的電磁波，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、保密性高、自動控制差錯、支持通信業務種類多等優點。但是無線通信由于靠電磁波傳送信息，傳輸路徑復雜，容易受環境及天氣的影響，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性發射技術（DTX）。跳頻是指信號發射和接收時的載波通信頻率不一定是相同的，DTX是指無線發射和接收裝置在不工作的狀態下盡量少的發射和接收信號［2］。校園無線網采用的是WLAN（無線寬帶局域網）技術，通信協議采用了IEEE802.11，通信載波工作在2.4GHz和5Ghz兩個頻段上，單個發射點覆蓋距離100米左右；調制方式采用正交頻分復用接入技術，有12個無線信道可用，最大數據傳輸速率可達54M/秒。

2　無線通信系統在校園網絡中的應用

2.1無線寬帶技術在校園網中的建模

校園網絡主要包括校園主干網絡和其他子網。圖書館子網、教學樓子網，學生宿舍子網是網絡傳輸干線，負責校園局域網之間的資源共享和數據傳輸［3］。各主干網之間的通信主要通過光纖進行。圖書館管理系統是重要數據集中地，存儲系統和圖書檢索系統實現了獨立的管理系統。教學子網多媒體教學、點播視頻等方式交互實現了自動化辦公，主要是以太網組網方式，網絡信息通過網線傳輸。無線組網是以上2種組網方式的補充，不用重新組建一個新的無線校園網，主要覆蓋用戶密集的區域，如教學樓、食堂，和戶外有線網覆蓋不到的區域，列如草坪、操場。隨著智能手機的快速普及，師生對無線接入網絡的需求越來越大，為了降低師生獲取信息的成本，組建校園無線寬帶網勢在必行。目前主流的組網方式為接入點（AP）+交換機。AP是帶有天線的接入點，智能手機、筆記本等設備通過它接入網絡。AP具有一定的信號覆蓋范圍和接入帶寬，可以滿足一定數量的用戶接入，AP與交換機之間通過光纖連接，它們之間的信息傳輸通過交換機接入上一級校園骨干網的交換機［4］。AP接入點較多，主要分為室內覆蓋和室外覆蓋。室內覆蓋主要針對教學樓，圖書館、學生宿舍、食堂，由于無線信號穿越建筑物會發生衰減，為保證這些位置的信號強度，AP點一般都安裝在走廊、大廳等公共部分。根據一般校園網的組網經驗，大多數通過吸頂天線來實現。室外覆蓋主要是教學樓與宿舍樓間的開闊地區、操場、校園內露天的活動區域，由于室外覆蓋區域比室內較廣，一般通過加裝室外天線來實現網絡覆蓋。根據AP分布點多、廣的特點，AP供電采用了POE技術，即從AP接入的上級交換機上取電，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行組網覆蓋，同時還避免了由于電源不足而無法進行AP安裝瓶頸現象的發生。

2.2無線網在校園網中的應用

校園無線網的建立，師生可以隨時通過智能手機或筆記本接入校園網，10M左右的帶寬可以滿足師生在線遠程教育，瀏覽新聞，收發郵件，看視頻聽音樂。同時，可以下載校園手機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校管理的積極性。校園無線網的覆蓋還可以提高校園監控系統的監控范圍，在校園實現了全方位的信息采集和視頻監控。學校的教學建筑和生活建筑的出入口和重點的防火防盜位置；學生集體出現的場所如學校食堂和運動場等安裝攝像機進行監控；對校區的主干道、主要路口、和校園路口安裝報警器、語音、紅外等安全防護技術，保證校園安全監管［5］。對于不易布放線纜的地區，可以通過在攝像頭上加裝無線通信模塊來實現數據實時傳輸，保證監控無死角，安全全校園。

3　無線通信系統應用中存在問題及對策

3.1無線網絡系統在應用中存在的問題

由于覆蓋范圍廣，安全接入無線網是首要的。在無線環境中必需對接入者進行身份識別，無線網中的身份識別主要有三種，即開放系統認證、封閉系統認證和分享密匙認證。現在無線網接入身份識別主要是分享密匙認證，在校師生可以通過校園網密碼接入校園網。由于校園內人員情況復雜，對上傳數據保密性和完整性也是一個考驗。

校園無線網建成初期可能問題不大，但是隨著網絡用戶的增多會出現各種各樣的接入問題。例如：用戶會反映接入不了網絡，或是有網絡信號可以接入但打不開各種網絡應用，網速慢等各種問題。對出現的各種問題及時進行網絡優化是保證網絡通信質量是一個必要手段。

從無線通信系統的維護來說，在運行過程中，對工作人員在技術上有較高的要求，維護人員不僅需要具備無線通信、光纖通信、以太網等方面的知識，而且對校園的多樣組網方式及網絡結構也需要有深刻的理解、清醒的認識，與此同時還要有豐富的網絡維護經驗，對隨時可能出現的網絡故障能夠及時予以處理。

3.2校園無線網的優化

首先，在建立無線網絡時要做好充分的前期規劃，對信號覆蓋的范圍和接入的用戶數及每個用戶可分配的帶寬做一個科學的預估，需對后期可能的網絡擴容及升級留有空間。其次，網絡建成后每隔一段時間進行網絡質量調查，對出現的網絡故障進行分析。對于信號覆蓋問題，通過路測收集無線信號數據，實時調整天線的發射功率和天線信號的傳播方向，增強有效信號，減少相鄰小區無效信號，達到最優信號覆蓋減少不必要的干擾。再者，對于網絡容量問題，實時監控網管中的流量統計，對每個接入點的接入帶寬進行分配和調整，避免用戶過多而出現的網速下，如果多次出現高峰期網絡流量大于規劃容量，要及時上報申請網絡擴容。最后，日常維護中要注意網管平臺中出現的各類設備告警，發現設備故障及時進行更換。在建立無線網的同時著重培養一批專業網絡優化及維護工作人員，在系統運行出現故障時能迅速的發現并解決問題，在最短時間內恢復正常，為系統服務校園提供堅實的技術保障。

在無線校園網的推廣過程中，為了廣大學生、老師、工作人員能利用無線校園網絡進行學習和工作，可以在校園內印發簡單易懂使用小冊子，幫助學生了解無線網及其使用方法；對于老師和其他工作人員可采取小規模知識講座的方式，幫助快速了解并學會使用無線網及其相關應用；將教學活動、學生活動與校園移動客戶端結合在一起，提高使用范圍。

4　結束語

移動互聯網時代，無線校園網的建立極大的改變校園師生學習和生活方式，讓師生從空間的束縛中解放出。移動圖書館、移動校務管理、移動電化教學等移動應用的推出，為簡化學校管理，提高教學效率提供了一個全新的途徑。

［1］趙蓉.現代通信原理教材［M］.北京郵電大學出版社，2009.

［2］拉帕波特（美）.無線通信原理與應用［M］.電子工業出版社，2006.

［3］譚愛國.基于校園網的多點視頻會議系統方案規劃與實施［D］.武漢理工大學，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.高校數字化校園網絡設計與規劃［D］.中國海洋大學，2012.

彭沛（1983—），女，湖北武漢人，湖北開放職業學院信息機電學院講師，現從事電子與通信方面的研究。