隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展，無(wú)線校園網(wǎng)已經(jīng)成為校園生活的重要組成部分，而學(xué)生宿舍樓是學(xué)生們?nèi)粘Ｉ钪凶钪匾膱?chǎng)所，越來越多的學(xué)生習(xí)慣了使用平板電腦、智能手機(jī)、筆記本電腦等各類無(wú)線終端在宿舍內(nèi)上網(wǎng)。為了滿足學(xué)生們?cè)谒奚醿?nèi)日益增長(zhǎng)的無(wú)線上網(wǎng)需求，對(duì)外經(jīng)貿(mào)大學(xué)對(duì)校內(nèi)的五個(gè)宿舍樓進(jìn)行了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和部署，很好地提高了學(xué)生使用校園網(wǎng)的滿意程度，同時(shí)完善了學(xué)校無(wú)線網(wǎng)絡(luò)布局，推進(jìn)了校園信息化建設(shè)。
宿舍樓無(wú)線網(wǎng)絡(luò)部署背景
本次無(wú)線項(xiàng)目將對(duì)校內(nèi)匯文樓、匯康樓、匯智樓、匯美樓以及虹遠(yuǎn)樓五個(gè)宿舍樓進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)改造，實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)宿舍無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋。在本次部署之前，此五個(gè)樓內(nèi)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)均為走廊放裝式部署，僅僅在樓道間布置了有限的AP設(shè)備，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了學(xué)生無(wú)線上網(wǎng)的需求。
各宿舍樓的平面圖和未改造前走廊放裝式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)部署如圖1和圖2所示。
匯美樓、匯智樓、匯康樓有5層，匯文樓有6層，每個(gè)宿舍4到5人，這四個(gè)宿舍樓均為男生宿舍，每個(gè)宿舍樓各一個(gè)設(shè)備間，一共約870間宿舍。虹遠(yuǎn)樓為女生宿舍樓，共有十層，約2000多間學(xué)生宿舍。虹遠(yuǎn)樓地上樓層一共有12個(gè)設(shè)備間，分布在二、五、九層，每層根據(jù)東北、東南、西北、西南四個(gè)方位分為ACDF區(qū)，每個(gè)區(qū)域各一個(gè)設(shè)備間，每個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的二、五、九層的設(shè)備間互通互聯(lián)。
從圖1、2中可以看到，原宿舍樓內(nèi)僅在樓道間布置了有限的AP，約平均6個(gè)宿舍共用一個(gè)AP，學(xué)生的無(wú)線上網(wǎng)體驗(yàn)感很差。
由上述平面圖可以看到，宿舍樓的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)部署場(chǎng)景有以下幾個(gè)特點(diǎn)：一是走廊比較狹長(zhǎng)，信號(hào)在狹長(zhǎng)的空間中被來回反射，容易形成“多徑干擾”;二是由于墻壁的材質(zhì)等原因，無(wú)線信號(hào)不容易穿透;三是宿舍內(nèi)人群多且密集，并發(fā)量大，對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的性能有著極高的要求。
宿舍樓無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與部署
建設(shè)宿舍樓校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，除了要滿足學(xué)生容量的現(xiàn)狀與未來幾年內(nèi)的發(fā)展之外，還需要根據(jù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)自身的特點(diǎn)，為其規(guī)劃設(shè)計(jì)一個(gè)“有線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)融合、一體化管理、高帶寬、大范圍覆蓋、安全可信”的無(wú)線覆蓋網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃將從無(wú)線信道帶寬保障、重點(diǎn)區(qū)域覆蓋、安全可信、認(rèn)證及網(wǎng)絡(luò)管理充分融合等多方面綜合考慮。
虹遠(yuǎn)樓無(wú)線部署方案
1.無(wú)線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)
本次項(xiàng)目為無(wú)線AP更新及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)新建，所涉及的設(shè)備包括AP、POE交換機(jī)及匯聚交換機(jī)。POE接入交換機(jī)采用千兆交換機(jī)，千兆上下聯(lián)到AP和匯聚交換機(jī)，其具有拓展萬(wàn)兆擴(kuò)展卡的能力，可以滿足未來大流量需求。匯聚交換機(jī)采用小型箱式交換機(jī)，具有超高的拓展能力和超強(qiáng)的性能，滿足全宿舍樓2000多個(gè)房間、萬(wàn)人用網(wǎng)的大流量網(wǎng)絡(luò)需求。匯聚到核心為萬(wàn)兆光纖鏈路。
在本次的設(shè)計(jì)中，虹遠(yuǎn)樓無(wú)線拓?fù)淙鐖D3所示，共有20臺(tái)POE接入交換機(jī)，和一臺(tái)匯聚交換機(jī)，其中20臺(tái)POE接入交換機(jī)放在虹遠(yuǎn)樓的其中五層，每層根據(jù)東南西北四個(gè)角分為ACDF四個(gè)區(qū)域，每一個(gè)區(qū)域的弱電間各1臺(tái)，每臺(tái)供其方位的兩層的AP通過雙絞線連接，距離小于100m。
2.室內(nèi)部署設(shè)計(jì)
針對(duì)虹遠(yuǎn)樓的場(chǎng)景特點(diǎn)，采用AP室內(nèi)分布式部署，其整體方案由無(wú)線控制器、室內(nèi)分布式AP、饋線、智能天線4部分組成。這樣的方式部署簡(jiǎn)單，易于管理和維護(hù)，節(jié)約成本。一個(gè)AP可以覆蓋8個(gè)房間，數(shù)量可以靈活設(shè)置，通過將射頻卡引入室內(nèi)，使得每個(gè)房間的用戶共享一塊射頻卡性能，性能大幅增強(qiáng)。
男生宿舍樓無(wú)線部署方案
1.無(wú)線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)
匯智樓、匯康樓、匯文樓、匯美樓這四個(gè)男生宿舍樓是彼此獨(dú)立的樓，樓層低，房間結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，因此針對(duì)匯字樓的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)采用多級(jí)分布式架構(gòu)部署。在主機(jī)側(cè)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和業(yè)務(wù)管理上分別采用不同的模塊進(jìn)行處理，增強(qiáng)設(shè)備的性能和穩(wěn)定性，并輔以萬(wàn)兆上行接口，可以徹底消除數(shù)據(jù)傳輸瓶頸;入室部署的微AP射頻模塊采用獨(dú)立CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)發(fā)，獨(dú)立射頻芯片進(jìn)行多用戶空口調(diào)度，消除了因?yàn)楣蚕碇鳈C(jī)性能帶來的性能瓶頸。
主AP+微AP的多級(jí)分布式架構(gòu)設(shè)計(jì)給該解決方案帶來了超高性能，同時(shí)因?yàn)橹鰽P的統(tǒng)一規(guī)劃管理，對(duì)比傳統(tǒng)的獨(dú)立AP也可以更好的進(jìn)行終端的漫游漂移和信道的規(guī)劃。
智分+系統(tǒng)中的主AP和微AP射頻模塊在管理上是一個(gè)單一AP，微AP射頻模塊是主AP的射頻卡，無(wú)需單獨(dú)管理、無(wú)需軟件升級(jí)、無(wú)需下發(fā)配置、不占用無(wú)線控制器licence，同時(shí)省去了POE交換機(jī)。
24個(gè)房間的高性能無(wú)線部署僅需管理一臺(tái)AP主機(jī)即可，為管理人員節(jié)約了極大的后期管理成本，即使是上萬(wàn)個(gè)房間規(guī)模的無(wú)線部署，也僅需管理數(shù)百臺(tái)AP。這樣的方式部署使得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于管理和維護(hù)，且每房間集成了兩塊射頻卡，使得性能不再成為瓶頸，很適合宿舍網(wǎng)這樣的密集部署環(huán)境，具體的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)如圖4所示。
2.室內(nèi)部署設(shè)計(jì)
匯智樓、匯康樓、匯美樓、匯文樓每個(gè)樓各部署了1臺(tái)無(wú)線匯聚交換機(jī)，用以匯聚若干主AP，每一個(gè)主AP有24個(gè)口，每一個(gè)口通過網(wǎng)線連接一個(gè)微AP射頻模塊至某一個(gè)宿舍，通過這樣的方式實(shí)現(xiàn)宿舍樓無(wú)線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。入室部署的微AP射頻模塊采用獨(dú)立CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)發(fā)，獨(dú)立射頻芯片進(jìn)行多用戶空口調(diào)度，且支持最新的802.11ac wave2技術(shù)，支持mu-mimo，適用于各種場(chǎng)景，并具備4個(gè)下行口，適合有線無(wú)線一體化部署。
無(wú)線信號(hào)覆蓋指標(biāo)
為能夠提供優(yōu)質(zhì)的無(wú)線服務(wù)，所有房間(面板AP除外)內(nèi)要求無(wú)線信號(hào)在室內(nèi)任何空間信號(hào)強(qiáng)度5G同時(shí)不低于-65dBm，丟包率小于1%。同時(shí)為了達(dá)到信號(hào)穩(wěn)定，同頻率、同信道的干擾信號(hào)強(qiáng)度不得高于-75dBm。
宿舍樓無(wú)線校園網(wǎng)測(cè)試
室內(nèi)AP部署完成與未部署之前的比較
將走廊放裝式AP開啟，室內(nèi)AP關(guān)閉，分別選取離走廊放裝AP最近和最遠(yuǎn)的兩個(gè)房間，對(duì)其大門與窗口的位置分別進(jìn)行信號(hào)強(qiáng)度測(cè)試。然后關(guān)閉走廊放裝AP，開啟每一個(gè)房間的AP，對(duì)此兩個(gè)房間的大門與窗口位置分別進(jìn)行信號(hào)強(qiáng)度測(cè)試。結(jié)果見表1。
從表中數(shù)據(jù)可以看到，走廊放裝式部署的AP遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足同學(xué)們宿舍內(nèi)的無(wú)線上網(wǎng)需求，離AP最遠(yuǎn)的宿舍，室內(nèi)沒有無(wú)線校園網(wǎng)信號(hào)，離AP最近的宿舍，其室內(nèi)在較遠(yuǎn)位置時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度為-75dbm，基本達(dá)到不可用級(jí)別。
室內(nèi)AP與走廊放裝AP間的干擾測(cè)試
此測(cè)試主要是觀察室內(nèi)AP與走廊放裝AP彼此干擾時(shí)的終端速度。具體操作是：對(duì)走廊放裝AP原有移動(dòng)ssid和學(xué)校自有的ssid，不調(diào)節(jié)放裝AP功率，在功率不降低情況下，部署智分的一個(gè)天線到室內(nèi)，信道與走廊放裝AP信道一致，關(guān)聯(lián)一個(gè)終端，進(jìn)行速度測(cè)試。測(cè)試時(shí)分別選取床位、陽(yáng)臺(tái)兩個(gè)位置的信號(hào)，測(cè)試結(jié)果見表2。從表中可以看到，遠(yuǎn)端位置放裝信號(hào)為-75dbm，基本不可用，終端連接智分信號(hào)則使用正常，下載速度達(dá)到2Mbps。近端信號(hào)強(qiáng)度相差較小，終端有一定概率連接到放裝AP上，對(duì)智分產(chǎn)生干擾。
無(wú)線終端漫游測(cè)試
關(guān)閉走廊AP的學(xué)校ssid，在兩到四個(gè)房間部署的AP功率調(diào)節(jié)為50%，用一個(gè)終端從一個(gè)房間通過走廊依次走到另外的房間，測(cè)試關(guān)聯(lián)情況。主要測(cè)試在走廊AP拆除的情況下，是否可以做到終端的走廊漫游不掉線(同AP即可)。測(cè)試結(jié)果見表3。
對(duì)于走廊漫游的功能，智分天線(50%)在走廊的穿墻信號(hào)強(qiáng)度為-57dbm，放裝(10%)走廊的信號(hào)強(qiáng)度為-56dbm，可見其信號(hào)強(qiáng)度相差不大。此種情況下，一般行為取決于終端，一般情況下終端會(huì)繼續(xù)關(guān)聯(lián)原AP，但是部分終端會(huì)選擇其他的AP，有可能連接到走廊AP上，故需要在AC側(cè)做三層漫游隧道功能。
無(wú)線網(wǎng)綜合測(cè)試
表4為宿舍樓內(nèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)部署完成以后的綜合測(cè)試結(jié)果。
由于對(duì)外經(jīng)貿(mào)大學(xué)的校園網(wǎng)分為內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)，對(duì)其分別測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示正常。
此外，用戶網(wǎng)關(guān)與出口設(shè)備的延遲小于10ms，兩者的丟包率均小于3%。
宿舍樓無(wú)線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控
對(duì)外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)宿舍樓無(wú)線校園網(wǎng)部署完成以后，我們通過IT運(yùn)維管理系統(tǒng)以科技化的手段實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)o線校園網(wǎng)運(yùn)行狀況，有效保證綜合網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行。
無(wú)線校園網(wǎng)出入流量監(jiān)測(cè)
IT運(yùn)維管理系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)宿舍樓的無(wú)線校園網(wǎng)，能夠觀測(cè)某一個(gè)樓任意時(shí)間段內(nèi)無(wú)線校園網(wǎng)的出入流量，如圖5與圖6所示。
這兩圖顯示了虹遠(yuǎn)樓、某男生宿舍樓某一個(gè)時(shí)間段內(nèi)無(wú)線校園網(wǎng)的出入流量。從圖中可以看到3月16～23日，虹遠(yuǎn)樓每周的入流量峰值為1.95G，出流量的峰值為344M;某男生宿舍樓每周的入流量峰值為151M，出流量峰值為44M。此外，圖中還顯示了無(wú)線校園網(wǎng)的高峰期持續(xù)時(shí)間一般在晚上的10～12點(diǎn)。
無(wú)線網(wǎng)用戶數(shù)監(jiān)測(cè)
IT運(yùn)維管理系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)到某一個(gè)時(shí)間段內(nèi)無(wú)線用戶的數(shù)量，如圖7所示。
從圖中可以看到，IT運(yùn)維系統(tǒng)顯示了3月1日～8日無(wú)線校園網(wǎng)用戶數(shù)量的趨勢(shì)，其中高峰期達(dá)到了約10890個(gè)用戶，最小用戶數(shù)為294個(gè)，平均用戶數(shù)為8400余個(gè)。
無(wú)線網(wǎng)故障監(jiān)測(cè)
當(dāng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常信息并迅速定位故障根源，避免運(yùn)維人員耗費(fèi)大量時(shí)間精力進(jìn)行故障排查，如圖8、圖9所示，它們分別顯示了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)拓?fù)鋱D與故障報(bào)警列表。
圖8顯示的拓?fù)鋱D為四個(gè)男生宿舍樓與一個(gè)女生宿舍樓的無(wú)線匯聚到校園網(wǎng)宿舍核心上，系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)無(wú)線校園網(wǎng)的拓?fù)滏溌肥欠翊嬖诋惓?，同時(shí)還顯示了每條鏈路的上下行流量。圖9是故障報(bào)警列表，它一共分為四個(gè)等級(jí)：緊急、重要、次要、通知，當(dāng)宿舍樓的某臺(tái)無(wú)線匯聚交換機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，此系統(tǒng)能及時(shí)地反饋此故障交換機(jī)的IP地址、設(shè)備名稱、觸發(fā)時(shí)間等信息。
通過IT運(yùn)維管理可以對(duì)宿舍樓內(nèi)無(wú)線校園網(wǎng)進(jìn)行全局把控，監(jiān)測(cè)宿舍樓內(nèi)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況可及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障信息，化被動(dòng)為主動(dòng)，將潛在問題解決在萌芽階段，消除潛在隱患，提高運(yùn)維效率，高質(zhì)量地管理宿舍樓無(wú)線校園網(wǎng)。
本文以對(duì)外經(jīng)貿(mào)大學(xué)為例，介紹其宿舍樓無(wú)線校園網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與部署，通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)解決方案組建了基于WLAN的校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了校內(nèi)五個(gè)宿舍樓無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋。經(jīng)過一年多的使用，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行穩(wěn)定，學(xué)生反映較好，很好地滿足了學(xué)生在宿舍內(nèi)上網(wǎng)的需求，同時(shí)以科技化的方式監(jiān)測(cè)宿舍樓無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，有效地推進(jìn)了信息化校園的建設(shè)工作。
