高校校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)論文

時(shí)間:2022-03-26 04:00:16

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高校校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)論文

摘要:針對(duì)高校無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題,以北方工業(yè)大學(xué)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的具體實(shí)踐為例,對(duì)北方工業(yè)大學(xué)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的現(xiàn)狀、原則、建設(shè)方案以及建成后的效果等進(jìn)行了介紹,重點(diǎn)論述了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的總體框架、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹㈩l段與信道覆蓋優(yōu)化、SSID規(guī)劃、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)使用等方面,提出了適合北方工業(yè)大學(xué)的無(wú)線建設(shè)思路,為其他高校的校園無(wú)線和智慧校園建設(shè)提供了參考。

關(guān)鍵詞:校園;無(wú)線網(wǎng)絡(luò);建設(shè)

一、引言

隨著學(xué)校信息化程度不斷提高,校園網(wǎng)早已成為校園里不可缺少的基礎(chǔ)設(shè)施,在學(xué)校網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)維管理工作中,不斷涌現(xiàn)出新的挑戰(zhàn)。校園無(wú)線是高校重要的教學(xué)、科研和管理應(yīng)用平臺(tái),目前大多數(shù)高校都已實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋,并為每個(gè)學(xué)生開通了上網(wǎng)賬號(hào),高校校園網(wǎng)無(wú)線上網(wǎng)的用戶數(shù)已經(jīng)超過(guò)了有線上網(wǎng)用戶數(shù)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,智能手機(jī)和平板電腦開始大量出現(xiàn),據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),高校學(xué)生98%以上都擁有智能手機(jī),這些終端只能通過(guò)WiFi或3G/4G接入網(wǎng)絡(luò),甚至越來(lái)越多的筆記本電腦開始不配備以太網(wǎng)接口,只提供有線接入的校園網(wǎng)已經(jīng)無(wú)法滿足用戶需求。隨著無(wú)線互聯(lián)技術(shù)和移動(dòng)終端的飛速發(fā)展,新的技術(shù)手段對(duì)高校無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提出了新的要求。因此,擬以北方工業(yè)大學(xué)的具體實(shí)踐為例,論述高校校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及取得的成效。

二、北方工業(yè)大學(xué)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)現(xiàn)狀

北方工業(yè)大學(xué)校園網(wǎng)承載著學(xué)校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和教學(xué)資源共享平臺(tái)以及教務(wù)、圖書、財(cái)務(wù)、校務(wù)辦公信息等十多個(gè)教學(xué)、科研管理信息系統(tǒng),并擁有學(xué)校和學(xué)校各院系、部處的數(shù)十個(gè)網(wǎng)站,成為學(xué)校教學(xué)、科研和管理的重要基礎(chǔ)設(shè)施。校園網(wǎng)為全校師生員工提供了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、資源共享服務(wù)及DNS、E-mail、WWW、FTP等互聯(lián)網(wǎng)服務(wù),為學(xué)校教育信息化的進(jìn)程提供了有力的支持。北方工業(yè)大學(xué)從2008—2017年,分階段進(jìn)行了無(wú)線校園網(wǎng)的規(guī)劃與實(shí)施,目前全校無(wú)線AP點(diǎn)位3780個(gè),已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了主要教學(xué)區(qū)、辦公區(qū)、學(xué)生宿舍區(qū)、生活區(qū)等的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋,具體建設(shè)歷程如下:2008年,校園網(wǎng)改造項(xiàng)目中涉及了一部分無(wú)線校園網(wǎng)的局部覆蓋,主要解決了學(xué)校一些公共會(huì)議室、專業(yè)教室的無(wú)線覆蓋,該項(xiàng)目包含30臺(tái)AP和一個(gè)4402無(wú)線控制器。2009年,北方工業(yè)大學(xué)無(wú)線局域網(wǎng)第一期,涉及186臺(tái)無(wú)線AP、2臺(tái)無(wú)線控制器,覆蓋各個(gè)教學(xué)樓的公共大教室(超過(guò)100人的)、紅葉公寓、國(guó)教中心、第五教學(xué)樓的部分專業(yè)教室和研究生實(shí)驗(yàn)室、第一教學(xué)樓一層的部分辦公室。2010年,北方工業(yè)大學(xué)無(wú)線局域網(wǎng)第二期建設(shè),針對(duì)圖書信息樓的無(wú)線信號(hào)覆蓋,涉及38臺(tái)無(wú)線AP、3臺(tái)POE交換機(jī)。2011年,北方工業(yè)大學(xué)老圖書館改造,實(shí)現(xiàn)了老圖書館無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋,涉及57臺(tái)無(wú)線AP、3臺(tái)POE交換機(jī)、1臺(tái)無(wú)線控制器。2015年,北方工業(yè)大學(xué)第三實(shí)驗(yàn)樓網(wǎng)絡(luò)建設(shè)(新竣工樓配套)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了第三實(shí)驗(yàn)樓的有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋,涉及280臺(tái)無(wú)線AP,全面覆蓋第三實(shí)驗(yàn)樓的公共空間、專業(yè)教室和實(shí)驗(yàn)室。2015年,北方工業(yè)大學(xué)圖書館無(wú)線網(wǎng)絡(luò)升級(jí)改造項(xiàng)目,新增70臺(tái)無(wú)線AP、3臺(tái)POE,實(shí)現(xiàn)圖書館書架區(qū)域和辦公區(qū)域的無(wú)線覆蓋,滿足圖書館所有區(qū)域的無(wú)線應(yīng)用和無(wú)線上網(wǎng)需求。2016年,學(xué)生宿舍區(qū)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)項(xiàng)目(一期)主要針對(duì)學(xué)生9公寓、學(xué)生11公寓進(jìn)行無(wú)線覆蓋,涉及85臺(tái)無(wú)線主AP,1500臺(tái)無(wú)線分AP,全面覆蓋學(xué)生9公寓、11公寓每個(gè)宿舍和公共空間。2017年,學(xué)生宿舍區(qū)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)項(xiàng)目(二期)主要針對(duì)學(xué)生7公寓、8公寓、10公寓進(jìn)行無(wú)線覆蓋,涉及1587臺(tái)無(wú)線AP,全面覆蓋上述學(xué)生公寓和學(xué)生生活區(qū)。

三、北方工業(yè)大學(xué)校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與建設(shè)方案

北方工業(yè)大學(xué)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)工程,它涉及多個(gè)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)和執(zhí)行環(huán)節(jié),可以滿足大量用戶無(wú)線終端統(tǒng)一接入的需求,結(jié)合《北方工業(yè)大學(xué)信息化頂層設(shè)計(jì)方案》進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。1.無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)總體框架。根據(jù)北方工業(yè)大學(xué)校園網(wǎng)“整體規(guī)劃,逐步實(shí)施”的原則,我校將統(tǒng)籌考慮學(xué)校信息化建設(shè)現(xiàn)狀及學(xué)校未來(lái)信息化發(fā)展需求,按照集約建設(shè)的思路實(shí)現(xiàn)建設(shè)與“現(xiàn)代化大學(xué)”相適應(yīng)的信息化建設(shè)水平的總體目標(biāo),我校校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃如圖1所示。2.無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)原則。(1)經(jīng)濟(jì)實(shí)用性原則。北方工業(yè)大學(xué)對(duì)無(wú)線項(xiàng)目的投入遵循經(jīng)濟(jì)實(shí)用性原則,在選擇方案時(shí),性能價(jià)格比是最重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)之一。(2)簡(jiǎn)單易用性原則。北方工業(yè)大學(xué)信息中心IT專業(yè)管理人員同時(shí)需要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)的維護(hù),所以平臺(tái)的易用性,操作的簡(jiǎn)便性,部署的方便性就顯得尤其重要了。(3)平衡性原則。風(fēng)險(xiǎn)、效率、投入是相互制約的因素,平衡性原則的第一個(gè)要素便是平衡這三者的關(guān)系,追求效率的時(shí)候不忘記風(fēng)險(xiǎn),控制風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)候要平衡效率和投入,風(fēng)險(xiǎn)存在在很多地方,有限的投入需要合理分配。(4)先進(jìn)性原則。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)必須能夠滿足未來(lái)3—5年技術(shù)、應(yīng)用的發(fā)展需要,所以在校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中,所采用的無(wú)線產(chǎn)品必須在無(wú)線技術(shù)方面具備一定的先進(jìn)性,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備均支持802.11a/b/g/n/ac協(xié)議,滿足未來(lái)無(wú)線接入的趨勢(shì)。(5)安全性原則。無(wú)線產(chǎn)品必須具備高安全性,通過(guò)對(duì)無(wú)線用戶做靈活的認(rèn)證、加密來(lái)確保網(wǎng)絡(luò)和用戶的安全性,采用專用接入點(diǎn)控制設(shè)備(AC)集中管理、控制所有的AP,即“瘦AP+AC”的架構(gòu)進(jìn)行無(wú)線組網(wǎng),同時(shí)引入WAPI標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行公鑰的雙向認(rèn)證,保證了無(wú)線傳輸?shù)陌踩浴?.無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案。(1)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)采用集中控制和管理的方式,采用無(wú)線控制器對(duì)分布在校園內(nèi)的眾多AP進(jìn)行統(tǒng)一管理。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)管理軟件能夠發(fā)現(xiàn)對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)造成干擾的射頻干擾源,并對(duì)其進(jìn)行物理位置的定位。(2)與現(xiàn)有校園網(wǎng)統(tǒng)一認(rèn)證平臺(tái)相結(jié)合,通過(guò)校園網(wǎng)統(tǒng)一認(rèn)證平臺(tái)對(duì)用戶進(jìn)行認(rèn)證和權(quán)限的分配,向無(wú)線、有線用戶提供統(tǒng)一的服務(wù),實(shí)現(xiàn)有線無(wú)線一體化。(3)無(wú)線設(shè)備可升級(jí)支持最新的協(xié)議,無(wú)線AP同時(shí)支持WAPI國(guó)家無(wú)線加密標(biāo)準(zhǔn),采用無(wú)線核心隨板AC的方式,節(jié)約整體設(shè)備成本,可以對(duì)無(wú)線AP的集中控制和遠(yuǎn)程自動(dòng)升級(jí),支持本地轉(zhuǎn)發(fā)和頻譜分析。(4)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)管理軟件對(duì)所有的無(wú)線設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的配置和管理,能夠在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并報(bào)告故障點(diǎn),支持查看每個(gè)AP上所連接的客戶端數(shù)量、AP信道狀態(tài)、信道使用率、信噪比、信號(hào)強(qiáng)度分布及AP的狀態(tài),對(duì)大批量的AP或者控制器配置采取模板定制功能,通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)管理軟件自動(dòng)下發(fā)參數(shù)實(shí)現(xiàn)AP的零配置管理。支持對(duì)同一區(qū)域內(nèi)的無(wú)線設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)功率調(diào)節(jié)和監(jiān)控,具有分析網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行日志的功能,能夠輸出到指定的日志服務(wù)器。

四、北方工業(yè)大學(xué)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與應(yīng)用

北方工業(yè)大學(xué)對(duì)校園無(wú)線網(wǎng)WLAN信道進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃,WLAN信道規(guī)劃的好壞影響到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的帶寬、性能、擴(kuò)展以及抗干擾能力,也必將影響到廣大師生的上網(wǎng)體驗(yàn)。1.頻段與信道覆蓋優(yōu)化。WLAN系統(tǒng)主要應(yīng)用在兩個(gè)頻段:2.4GHz和5.0GHz。2.4G頻段具體頻率范圍為2.4GHz—2.4835GHz的連續(xù)頻譜,信道編號(hào)1—14,非重疊信道共有3個(gè),一般選取1、6、11這3個(gè)非重疊信道。5.0G頻段分配的頻譜并不連續(xù),主要有兩段:5.15GHz—5.35GHz、5.725GHz—5.85GHz。不重疊信道在5.15GHz—5.35GHz頻段有8個(gè),分別為36、40、44、48、52、56、60、64;在5.725GHz—5.85GHz頻段有4個(gè),分別為149、153、157、161,可以根據(jù)實(shí)際部署情況,選擇相應(yīng)的非重疊信道。為保證信道之間不相互干擾,北方工業(yè)大學(xué)無(wú)線校園網(wǎng)對(duì)WLAN信道進(jìn)行了統(tǒng)一規(guī)劃并實(shí)施。WLAN信道規(guī)劃需遵循兩個(gè)原則:蜂窩覆蓋、信道間隔。根據(jù)覆蓋密度、干擾情況、選擇2.4G/5G單頻或雙頻覆蓋。AP交替使用2.4G的1、6、11信道及5.0G的36、40、44信道,避免信號(hào)相互干擾。一般情況單獨(dú)使用2.4G或5.0G的頻段,對(duì)于會(huì)議室、體育館等高密度用戶接入場(chǎng)所,啟用雙頻進(jìn)行覆蓋,以便提供更好的接入能力。2.無(wú)線網(wǎng)絡(luò)SSID規(guī)劃。北方工業(yè)大學(xué)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)采用隨板AC的方式,在每個(gè)AC上可以配置多個(gè)SSID,通過(guò)配置多個(gè)SSID,AC針對(duì)不同的SSID下發(fā)不同的策略,SSID根據(jù)策略進(jìn)行終端與業(yè)務(wù)管理。目前廣播1個(gè)SSID:NCUT-AUTO,采用802.1X認(rèn)證方式,用戶初次使用需要輸入用戶名和密碼,以后每次自動(dòng)連接,不需要重復(fù)輸入密碼,所有無(wú)線終端都可以接入使用。3.無(wú)線網(wǎng)絡(luò)安裝情況。北方工業(yè)大學(xué)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)采用“AC+瘦AP”組網(wǎng)模式,目前共部署無(wú)線AP點(diǎn)位3780個(gè),覆蓋了學(xué)生宿舍區(qū)、生活區(qū)和主要辦公區(qū)。宿舍區(qū)采用室內(nèi)面板AP,AP安裝到房間內(nèi),按照每間宿舍對(duì)應(yīng)1個(gè)AP,采用壁掛安裝方式,AP配有防護(hù)盒,避免學(xué)生破壞或粉刷損壞AP。食堂、體育館、圖書館和會(huì)議室等區(qū)域采用高密度AP,根據(jù)座位數(shù)量和容納人數(shù),按照每50人對(duì)應(yīng)一個(gè)AP進(jìn)行規(guī)劃裝,AP盡可能靠近覆蓋區(qū)域,減少對(duì)周圍區(qū)域的頻段干擾。辦公區(qū)采用普通放裝AP和面板AP,AP安裝到房間和樓道內(nèi),根據(jù)房間面積規(guī)劃AP安裝數(shù)量,采用吸頂或壁掛安裝方式。4.無(wú)線網(wǎng)絡(luò)使用情況。北方工業(yè)大學(xué)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)于全校學(xué)生和教職工(約13000人),截至2018年6月,最大同時(shí)接入終端總數(shù)超過(guò)7000個(gè),無(wú)線網(wǎng)絡(luò)流量峰值超過(guò)2GBps。我校無(wú)線網(wǎng)絡(luò)滿足了全校師生在各種場(chǎng)景下的用網(wǎng)需求。在教學(xué)區(qū),師生可以在任意一間教室將自己攜帶的無(wú)線終端快速接入校園網(wǎng),并且支持大量終端同時(shí)接入。在宿舍區(qū),學(xué)生在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中訪問(wèn)校內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)資源,除了個(gè)別游戲和個(gè)別終端在高峰期略有延時(shí)以外,各種IPv4和IPv6應(yīng)用都可以正常工作,學(xué)生宿舍區(qū)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況見圖2。同時(shí),運(yùn)維人員排除網(wǎng)絡(luò)故障的速度大大提高,我校無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)有力促進(jìn)了學(xué)校教學(xué)、科研的發(fā)展,有力提升了教育信息化和智慧校園建設(shè)水平。

五、總結(jié)

黨的“”報(bào)告明確提出“推動(dòng)新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化同步發(fā)展”,順應(yīng)首都打造“智慧北京”的建設(shè)目標(biāo),圍繞服務(wù)于師生的宗旨,全力打造智慧校園。通過(guò)加快建設(shè)高速無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的方式,建設(shè)高速、覆蓋全校的信息化網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,實(shí)現(xiàn)無(wú)處不在的校園網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。以云計(jì)算技術(shù)為突破口,建設(shè)能夠支撐“現(xiàn)代化大學(xué)”的信息化基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)中心和計(jì)算資源,搭建統(tǒng)一交換、虛擬化、泛載、可信、綠色低碳的信息服務(wù)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)信息資源的高度共享。通過(guò)綜合信息門戶平臺(tái)、身份識(shí)別與訪問(wèn)控制平臺(tái)與共享數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)建設(shè),推動(dòng)信息技術(shù)與教學(xué)、科研和管理的深度融合,提高我校的辦學(xué)質(zhì)量和效益,為全校師生提供高層次全方位的服務(wù)。北方工業(yè)大學(xué)的信息化建設(shè)任重而道遠(yuǎn),我們將依托學(xué)校的資源優(yōu)勢(shì),總結(jié)學(xué)校無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)經(jīng)驗(yàn),綜合利用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù),努力推進(jìn)我校智慧校園建設(shè)。

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作者:李書欽 馬時(shí)來(lái) 李 琳 王志方 單位:北方工業(yè)大學(xué)信息中心