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高校校园宿舍无线网设计选型与规划实践

时间:2018-04-16 22:27来源:Office教程学习网 www.office68.com编辑:麦田守望者

无线上网已经成为学生连接校园网的主要方式,然而,传统的无线网络及其部署方式,已经很难满足师生的需求。本文在校园宿舍无线网设计选型和规划等方面做了相关的探讨和研究,并汲取无线网络建设经验,及国内外无线校园网建设方案中成功之处,规划并完成基于802.11n标准的校园无线网的建设。该组网方案值得我们借鉴。

  随着笔记本电脑、智能office68.com/iphone/' target='_blank'>手机、平板电脑等智能无线终端的不断普及,无线上网已经成为学生连接校园网的主要方式。802.11ac标准的无线技术的日臻完善,使无线网进入千兆接入时代,许多制约传统无线网发展的因素得到较大改善。根据802.11ac标准的技术特点,结合北师大无线网络的部署情况,本文在校园宿舍无线网设计选型和规划等方面做了相关的探讨和研究。

  无线上网已经成为学生连接校园网的主要方式,未来,有线上网的方式将逐步被无线替代,这已经成为不可逆转的趋势。然而,传统的无线网络及其部署方式,已经很难满足师生的需求。IEEE802.11ac协议在物理层采用了MIMO和OFDM复用以及40MHz信道宽度等技术,使它的物理速率最高可以达到1000Mbps。本文在汲取北师大无线网络建设经验,及国内外无线校园网建设方案中成功之处,规划并完成了北师大基于802.11n标准的校园无线网的建设。该组网方案具有安装便捷、使用方便、扩展性较好、高速安全等特点。

  宿舍无线网络概况

  2013年暑期,完成北师大教学科研区的无线网技术升级改造,信号为BNU,采用了802.11n,1200多个AP,放装方式部署,保证了信号质量,提升上网接入带宽,目前运行良好。

 

宿舍无线网问题

  北师大学生宿舍区始建于2009年,信号为BNU-student,设计的原则作为有线网的补充(每间宿舍有线点位4个,实际住6~7人),采用了室外照射的方式部署,目前存在4个方面的问题:

  1.信号差:室外照射,楼外安装AP,相互照射,大部分宿舍信号都低于-65dB以下,尤其在宿舍的角落内。

  2.性能低:2009年部署,AP均为802.11bg,传输速率理论值为54Mbps,因室外照射距离较远,实际传输速率只有1~2Mbps。

  3.并发容量不足:室外部署AP,每个楼不超过6个AP,按照每AP并发15~20人,也就是100人左右,而目前每个宿舍楼学生数都超过400人,每学生都有1~2个上网终端,原有的部署早已不满足学生上网的需求。

  4.设备老化:室外AP2009年上线已经过6年多时间,部分已老化。

  综上所述,学生宿舍区原有的无线网已经无法满足学生逐渐增长的上网需求,学生已多次反映,成了网络的焦点问题。

  学生上网需求

  手持终端迅猛发展(调查问卷

  调查问卷:100份,人群:学5宿舍楼本科生,单房间:4~7个学生;单学生:2~3个终端;单房间:8~21个终端。通过上述有线网和无线网流量和上网方式对比。可以发现无线网上网方式已经成为主要的上网方式,上网流量也占有很大的比例。因此,无线网即将成为主要上网方式,宿舍区无线网建设更是迫在眉睫。

 

  校园宿舍无线网技术选型

  无线网型号和高校调研

  针对学生宿舍区的无线网信息网络中心从厂商、高校、方案等进行了全面调研,主要包含了5个厂商,6个高校,4种方案,具体如下:

  1.各厂商技术方案见表2各高校无线网方案调研表。

  2.各高校调研情况表从高校调研的情况看出:

  (1)2014年建设基本选择802.11ac;如天大、南开、北邮新校区,2012年建设选择802.11n,如清华、浙大、北邮、北交;

  (2)学生宿舍区建设以信号入室为主,例如南开、北邮、浙大,北邮新校区采用放状入屋,每屋一个放状AP,但成本较高;浙大和南开采用馈线模式;建设资金不充足的前提下,学生宿舍区建设也以放装(一带三或楼道)为主,交大一带三模式,天大采用楼道部署。

  (3)建设模式和每个学校的建设思路有极大的关系。例如:天津大学“无线作为有线的补充,每宿舍4个有线信息点,无线采用放装楼道部署”;而北京邮电大学“无线为主”,因此新校区建设采用放装,在每间宿舍放置一个AP,有线信息点关闭,只有无线信号。

  宿舍区无线技术对比

  针对主要的4种技术方案,进行了详细的技术分析,具体情况如下:

  1.放装部署方案

  部署模式:1个AP覆盖3个宿舍,如图5所示。

  优点:(1)协议规范;(2)数量少,部署相对简单。

  缺点:(1)墙体衰减过大,导致信号覆盖不均匀;(2)5G频段衰减影响非常大;(3)宿舍不规则导致部署AP数量增加,平均1个AP覆盖2个宿舍(尤其在学1-4楼、学16楼体现)。

  2.馈线部署方案

  部署模式:1个AP覆盖4、6或8个宿舍,1个AP覆盖24个用户48个终端,如图6所示。

  优点:(1)信号均匀,覆盖质量有保证;(2)AP数量少,License、PoE交换机、控制器数量随之降低。

  缺点:(1)AP瓶颈:内部接口USB2.0(速度小于200M),采用大功率功分器(辐射大),专用线路衰减大、距离短(易氧化);(2)非标准性协议(隐藏终端),无后续新产品;(3)宿舍不规则导致部署AP数量增加,平均1个AP覆盖3~4个宿舍(尤其在学1-4楼、学16楼体现)。

  3.面板部署方案

  部署模式:1个AP覆盖1个房间,如图7所示。

  优点:(1)信号均匀,覆盖质量有保证;(2)终端并发数和带宽较好;(3)可利用原有线网线路,部署方便。

  缺点:(1)AP数量多,License、PoE交换机、控制器数量随之增加,导致费用高;(2)AP过多,不便于管理;(3)每AP带有2个或更多的有线口,如果造成环路,直接影响控制器性能。

  4.超瘦AP部署方案部署模式:1个房间1个超瘦AP,20个房间一个主AP,如图8所示。技术特点:微AP只负责收发数据,不负责处理数据;主AP负责处理数据和交换管理。

  优点:(1)信号均匀,覆盖质量有保证;(2)终端并发数和带宽较好;(3)可利用原有线网线路,部署方便,线路可利旧;(4)主AP数量少,PoE交换机、控制器数量随之减少,License便宜。

  缺点:超瘦AP不能脱离主AP。

  5.无线方案测试

  针对以上方案进行了测试,从4月20日至4月30日在学校学5楼2、3、4层南侧90个宿舍,针对Aruba、H3C、Ruijie、华为四个厂家,测试了放装、馈线、面板、超瘦四种方案。测试用例主要是三点:AP单终端性能测试、AP多终端性能测试、AP穿墙信号衰减测试。测试工具:打流软件采用主流Ixia公司的IxChariot软件,测试信号强度和信道工具insider、WirelessMon软件(用于笔记本)和Wi-Fi分析仪(用于手机)。测试终端:MacBook Pro 6台,NETGEAR A6200无线网卡12台。

 宿舍无线网设计规划

  本次建设的主要范围是整个学生宿舍区和留学生公寓,宿舍区内除了宿舍外,还有一些办公区和自习室。

  宿舍无线网建设目标

  1.宿舍区场景

  宿舍:保证用户并发接入数、带宽和稳定性采用AP入室方案:(1)接入终端:单宿舍床位4~7人,人均2~3个终端,单房间终端数12~21个;(2)2.4G频段提供满足60%-80%终端数12以上,人均带宽不小于4兆;(3)5G频段提供满足50%终端数9个以上,人均带宽不小于20兆;(4)无线AP功率:低于25mW,既保证信号质量,同时要减少辐射厕所和楼道:设计原则信号强度大于-65dB,手机等智能手持终端可用,重点保障无线网的覆盖质量。

  2.自习室和办公室场景

  自习室:教室基本采取室内部署,保证无线网的接入带宽和密度:(1)教室采用AP入室原则,单AP覆盖最大30人;(2)教室AP数量=座位数/30+1;(3)特高密场所可以采用高密AP;

  办公室:办公室基本采取室内部署,保证无线网的覆盖质量和密度:(1)办公室面积小于30平米或人数小于5人,部署面板AP;(2)办公室面积30~60平米或人数在15人以上的部署1个放装AP;(3)办公室面积大于60平米或人数大于30人部署2个AP。

  宿舍无线网设计原则

  1.宿舍无线网设计原则(技术)

  (1)无线独立成网:各楼宇无线网通过光纤汇聚至校园网核心机房,有线、无线网络独立运行,提高校园网的高性能高稳定、可靠性和冗余性;

  (2)控制器冗余:控制器采用N+1主机热备,一台控制器出现故障,可以秒级别切换,保障无线网的稳定性和可靠性;

  (3)无线产品和技术:无线AP要求支持双流802.11ac协议、IPv6协议;

  (4)无线网双核心交换机:冗余设计(双机热备或冷备)、表项足够大(150K);

  (5)无线汇聚交换机:单楼宇通过汇聚交换机汇聚之后,万兆光纤上联学校核心机房。

  2.宿舍无线网设计原则(部署)

  (1)无线信号入房间:设计理念是无线可以独立满足用户需求,与有线并驾齐驱;保障无线信号的覆盖、质量和容量,尤其是802.11ac。

  (2)节省成本理念:不同场景使用不同型号产品,保证性能的调价下,价格最优;网线利旧:借用宿舍1个原有线点位,节省布线成本;

  (3)便于施工和升级换代兼容性:宿舍无线AP采用通用网络连接(线路将来可利旧);汇聚和核心交换机(含控制器)采用通用产品。

  3.控制器和核心交换机选型

  (1)核心交换机和控制器合二为一,采用控制器插板卡形式;

  (2)高端交换机插控制器板卡:2台(冗余、稳定、节约成本、节省空间);

  (3)高端交换机承担楼宇无线汇聚和核心交换机(用户网关)功能;

  (4)单台配置32口万兆板卡,可双机负载分担,同时解决楼宇接入单点故障(手工拔插卡);

  (5)单台配3个控制卡(单卡可以支持2048个AP,用户数1万+);预计本次规模为5500个AP,单卡实际带1500个AP,控制器板卡可做5+1热备。

  本文根据802.11ac产品和微AP等各类产品的特性,提出宿舍区无线网技术选型和规划,为北师大新校区无线网建设积累了丰富的经验。另外,超瘦AP 技术方案还需要进一步在实践中验证。

  (作者单位为北京师范大学信息网络中心)

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标签(Tag):校园宿舍无线网设计
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