无线AP在校园网中的应用与部署

张国才

(山西经济管理干部学院电子信息工程系，山西 太原 030024)

0 引言

随着信息化的飞速发展，基于无线局域网技术的无线校园网发展迅速，可实现网络开放课程学习、移动办公、智能管理等多种应用。此外，随着当前移动网络的飞速发展，平板电脑、智能手机、笔记本等设备得以大范围普及应用。在教室、实验室、图书馆、体育场馆、大型报告厅、室外广场等场所如何突破有线网络节点的限制，解决移动上网的问题在学校信息化建设中是非常必要的[1]。

无线局域网以其灵活布设、高带宽和无线接入的优势，可以突破有线网络节点限制、实现多人同时上网的问题，大大地增加了校园网络信息点，方便在校师生获取信息，进一步提升学校的信息化水平。无线校园网络是对校园提供无缝网络覆盖，因此无线AP的部署对无线校园网的性能和无线信号的传输质量至关重要。

1 无线局域网接入设备

无线局域网接入设备是无线AP(Wireless access point)，其作用类似于以太网中的交换机，无线AP可以将多个移动终端设备接入到校园网中，无线AP之间可以直接互联，也可以连接到原有的有线网络中。

目前室内无线AP的覆盖范围一般为50～150 m，室外100～400 m，一个无线AP最多可以接入移动终端设备80台，推荐数量是30台。无线AP都拥有以太网接口，用于与有线网络的连接，实现无线与有线的无缝融合。此外，还可将分散布置在各处的无线AP利用双绞线连接在一起，实现无线漫游[2]。

安装于室外的无线AP主要用于实现无线网络的空中接力，或搭建点对点或点对多点的无线连接。另外，根据内置系统的不同，还可分为“胖”AP和“瘦”AP(即轻型AP)。前者可以独立实现无线网络漫游，但是价格较高，适用于小型无线网路部署。后者可借助无线局域网控制器实现无线网络漫游，价格较便宜，适用于大型无线网络部署。

2 无线AP的布局

校园网的用户大部分时间是在室内进行教学，通过流量分析可以看出室内场所是数据量集中的区域，可按照不同环境进行AP布局。

2.1 教室与大厅

根据现场勘查，利用原有的有线网络终端接入点，在设备柜内进行简单跳线连接，加入无线局域网控制器和无线AP即可实现无线网络覆盖。无线AP的覆盖范围为圆形区域，可在房间中央顶端放置无线AP。对于移动用户较多，房间面积大的情况，可采用部署多个AP的方法，以解决网络容量不足所造成的问题，倘若在一个大厅安装两个无线AP，则可以放在两个对角位置[3]。如图1所示。

图1 室内大房间AP覆盖示意图

2.2 公用走廊

学生宿舍与公用走廊的AP采用吸顶方式，相隔距离相同，部署在公用走廊顶部。由于可能环境干扰问题，具体数量及安装位置须经过现场测试后才能详细标注。如图2所示。

图2 走廊AP覆盖示意图

2.3 室外放置

无线AP设备安装在室外，尽量选择防水型设备，并且要做好避雨与防雷措施。无线AP用长馈线与天线连接，天线的接口要用绝缘防水胶带封闭，并且要有接地设施。如图3所示。

图3 室外AP部署示意图

3 无线AP安装与测试

在无线网络施工中，首先需要进行现场勘查，勘查的内容包括：地理位置、地形、建筑物分布、建筑物材质，从而确定无线设备的部署位置与施工方法。

接着确定无线网络覆盖范围，计算部署无线AP的数量。实现无线漫游，需要相邻的无线AP信号重叠，为了避免发生干扰，信号必须在不同的频率上。无线网络的应用场合比较复杂，建筑物的结构、建筑材料以及办公环境内其他电子设备都可能影响信号传输质量。相同的无线网络设备在空旷地带信号传输距离能够达到100 m以上，穿过混凝土墙体连30 m都达不到[4]。确定AP位置时，设备的标准传输距离不一定能达到，需要通过场地信号强度测试仪和比较试验来确定准确的位置。

在重点目标覆盖区域内，必须保证无线信号完全覆盖。在实际工程中，需要进行大量的现场勘察，才能详细了解重点目标覆盖区域的覆盖情况。勘察可以采用以下几个步骤：

1) 从建筑物内边界处或某一角开始勘察。

2) 了解清楚覆盖区域的大小、形状等，结合用户应用需求，估算出需要多少个AP来进行覆盖，并在合适地点安装AP。

3) 测量距离无线AP 30 m处的场地信号强度，使用无线AP自带的信号测量软件。

4) 对无线AP的位置进行调整，使目标覆盖区域内95%以上的位置，接收信号强度达到20%(约-75 dBm)以上。

5) 测定目前环境存在的干扰。如果测定干扰严重，可以适度调整AP覆盖范围。

6) 确定无线AP安装的位置。

组建网络完毕后，将进行实地测试。前面已经测试了无线AP覆盖的情况，现在将采用计算机命令行模式中的命令，测试校园无线局域网的连通情况。具体做法是在带有无线网卡的测试计算机上输入“Ping XXX.XXX.XXX.XXX-t或Tracert XXX.XXX.XXX.XXX”命令(IP地址XXX.XXX.XXX.XXX是测试计算机网关的地址或者是任意网络中一台连接良好的主机地址)，在覆盖范围内移动测试计算机，查看参数“time”值，“time”值越大，表明接收到的信号越弱，直到返回“Request timed out”，则表明已不在覆盖范围内。

无线设备使用开放频段2.4 GHz、5 GHz，容易受到其他电子信号干扰。下列设备可能造成干扰：工作在2.4 GHz的其他地点的无线系统、无线蓝牙设备，微波炉和脉冲雷达，低能量RF光源，采用蜂窝、蓝牙等无线技术的集成通讯设备[5]。

可见，信道内干扰和相邻信道干扰是无线网络的主要干扰方式。为减小干扰，采用以下措施：

1) 对工作在开放频段范围内的无线设备进行限制，如私设AP，集成蓝牙设备等。

2) 部署无线AP时，要进行全面现场测试，保证信号覆盖范围和信号强度的前提下，测试并计算出无线AP部署的最小数量，减小邻近无线AP间覆盖范围的重叠。部署无线AP后，使用FLUKE无线测试仪对无线信号进行测试，确定出相同频率的无线AP信号所覆盖的区域，调整这些区域内无线AP的信号发射功率，使无线AP信号的强度减小，避免邻近干扰。

3) 在校园网内加入无线设备集中控制器，利用设备自动计算并分配信道频段的功能，为所有无线AP动态地分配信道，避免邻近无线AP使用相同频率信道，减少相互干扰。

4 无线AP与AC协同工作

AC即无线设备集中控制器，AC可以控制AP接入无线局域网，来自不同AP的数据可以通过AC汇聚并接入Internet，同时完成AP设备的配置管理、无线用户的认证、管理及宽带访问、负载均衡、安全管理、频谱导航等控制功能。

集中控制型AP(瘦AP)系统，即AP先接入到无线设备集中控制器上(AC)，AC再接入到原有有线网络中，其优点如下：

1) 通过AC对AP群组进行自动信道分配和选择，及自动调整发射功率，降低AP之间的互干扰，提高网络动态覆盖特性。

2) 能够基于用户和流量进行负载均衡，对于突发流量大的热点，可以实现忙时补点。

3) 管理节点上移后，只需对AC进行管理和配置，升级、维护统一完成，效率高。

4) 支持二层/三层漫游切换，用户可以在AP之间自由移动，自动重新关联，用户无需重新认证，类似于移动网的无缝切换。

而采用集中控制型AP也需要注意两个方面：

1) AC和AP的操作系统和协议需要兼容才能协同工作，目前各厂商的设备存在不兼容的情况，选择AC、AP时必须选择互相兼容的产品。

2) 大规模使用AC+AP方式建设WLAN之前，建议对AC进行评估或采用经过行业认可的知名厂商的设备。

5 结语

无线校园网是学校信息化基础设施建设的主要方向，无线接入设备的部署、测试以及配置是无线局域网工程的重要部分，无线AP的合理部署与测试不仅能够节约资金而且能够保证无线网络高性能、高稳定性运行。