高校校园无线网络建设论文

摘要：针对高校无线网络建设现状和存在的问题，以北方工业大学无线网络建设的具体实践为例，对北方工业大学无线网络建设的现状、原则、建设方案以及建成后的效果等进行了介绍，重点论述了无线网络建设的总体框架、网络拓扑、频段与信道覆盖优化、SSID规划、无线网络使用等方面，提出了适合北方工业大学的无线建设思路，为其他高校的校园无线和智慧校园建设提供了参考。

关键词：校园；无线网络；建设

一、引言

随着学校信息化程度不断提高，校园网早已成为校园里不可缺少的基础设施，在学校网络建设和运维管理工作中，不断涌现出新的挑战。校园无线是高校重要的教学、科研和管理应用平台，目前大多数高校都已实现无线网络全覆盖，并为每个学生开通了上网账号，高校校园网无线上网的用户数已经超过了有线上网用户数。移动互联网时代，智能手机和平板电脑开始大量出现，据不完全统计，高校学生98%以上都拥有智能手机，这些终端只能通过WiFi或3G/4G接入网络，甚至越来越多的笔记本电脑开始不配备以太网接口，只提供有线接入的校园网已经无法满足用户需求。随着无线互联技术和移动终端的飞速发展，新的技术手段对高校无线网络建设提出了新的要求。因此，拟以北方工业大学的具体实践为例，论述高校校园无线网络建设的实践经验及取得的成效。

二、北方工业大学无线网络建设现状

北方工业大学校园网承载着学校网络教学平台和教学资源共享平台以及教务、图书、财务、校务办公信息等十多个教学、科研管理信息系统，并拥有学校和学校各院系、部处的数十个网站，成为学校教学、科研和管理的重要基础设施。校园网为全校师生员工提供了网络教学、资源共享服务及DNS、E-mail、WWW、FTP等互联网服务，为学校教育信息化的进程提供了有力的支持。北方工业大学从2008—2017年，分阶段进行了无线校园网的规划与实施，目前全校无线AP点位3780个，已经实现了主要教学区、办公区、学生宿舍区、生活区等的无线网络全覆盖，具体建设历程如下：2008年，校园网改造项目中涉及了一部分无线校园网的局部覆盖，主要解决了学校一些公共会议室、专业教室的无线覆盖，该项目包含30台AP和一个4402无线控制器。2009年，北方工业大学无线局域网第一期，涉及186台无线AP、2台无线控制器，覆盖各个教学楼的公共大教室（超过100人的）、红叶公寓、国教中心、第五教学楼的部分专业教室和研究生实验室、第一教学楼一层的部分办公室。2010年，北方工业大学无线局域网第二期建设，针对图书信息楼的无线信号覆盖，涉及38台无线AP、3台POE交换机。2011年，北方工业大学老图书馆改造，实现了老图书馆无线网络覆盖，涉及57台无线AP、3台POE交换机、1台无线控制器。2015年，北方工业大学第三实验楼网络建设（新竣工楼配套）项目实现了第三实验楼的有线和无线网络覆盖，涉及280台无线AP，全面覆盖第三实验楼的公共空间、专业教室和实验室。2015年，北方工业大学图书馆无线网络升级改造项目，新增70台无线AP、3台POE，实现图书馆书架区域和办公区域的无线覆盖，满足图书馆所有区域的无线应用和无线上网需求。2016年，学生宿舍区无线网络建设项目（一期）主要针对学生9公寓、学生11公寓进行无线覆盖，涉及85台无线主AP，1500台无线分AP，全面覆盖学生9公寓、11公寓每个宿舍和公共空间。2017年，学生宿舍区无线网络建设项目（二期）主要针对学生7公寓、8公寓、10公寓进行无线覆盖，涉及1587台无线AP，全面覆盖上述学生公寓和学生生活区。

三、北方工业大学校园无线网络设计与建设方案

北方工业大学无线网络建设是一个系统工程，它涉及多个设计细节和执行环节，可以满足大量用户无线终端统一接入的需求，结合《北方工业大学信息化顶层设计方案》进行无线网络的设计与实现。1.无线网络建设总体框架。根据北方工业大学校园网“整体规划，逐步实施”的原则，我校将统筹考虑学校信息化建设现状及学校未来信息化发展需求，按照集约建设的思路实现建设与“现代化大学”相适应的信息化建设水平的总体目标，我校校园无线网络规划如图1所示。2.无线网络建设原则。（1）经济实用性原则。北方工业大学对无线项目的投入遵循经济实用性原则，在选择方案时，性能价格比是最重要的衡量标准之一。（2）简单易用性原则。北方工业大学信息中心IT专业管理人员同时需要负责网络、系统、应用系统的维护，所以平台的易用性，操作的简便性，部署的方便性就显得尤其重要了。（3）平衡性原则。风险、效率、投入是相互制约的因素，平衡性原则的第一个要素便是平衡这三者的关系，追求效率的时候不忘记风险，控制风险的时候要平衡效率和投入，风险存在在很多地方，有限的投入需要合理分配。（4）先进性原则。无线网络建设必须能够满足未来3—5年技术、应用的发展需要，所以在校园无线网络项目建设过程中，所采用的无线产品必须在无线技术方面具备一定的先进性，无线网络设备均支持802.11a/b/g/n/ac协议，满足未来无线接入的趋势。（5）安全性原则。无线产品必须具备高安全性，通过对无线用户做灵活的认证、加密来确保网络和用户的安全性，采用专用接入点控制设备（AC）集中管理、控制所有的AP，即“瘦AP+AC”的架构进行无线组网，同时引入WAPI标准，进行公钥的双向认证，保证了无线传输的安全性。3.无线网络建设方案。（1）无线网络采用集中控制和管理的方式，采用无线控制器对分布在校园内的众多AP进行统一管理。无线网络管理软件能够发现对无线网络造成干扰的射频干扰源，并对其进行物理位置的定位。（2）与现有校园网统一认证平台相结合，通过校园网统一认证平台对用户进行认证和权限的分配，向无线、有线用户提供统一的服务，实现有线无线一体化。（3）无线设备可升级支持最新的协议，无线AP同时支持WAPI国家无线加密标准，采用无线核心随板AC的方式，节约整体设备成本，可以对无线AP的集中控制和远程自动升级，支持本地转发和频谱分析。（4）无线网络管理软件对所有的无线设备进行统一的配置和管理，能够在第一时间发现并报告故障点，支持查看每个AP上所连接的客户端数量、AP信道状态、信道使用率、信噪比、信号强度分布及AP的状态，对大批量的AP或者控制器配置采取模板定制功能，通过无线网络管理软件自动下发参数实现AP的零配置管理。支持对同一区域内的无线设备进行动态功率调节和监控，具有分析网络运行日志的功能，能够输出到指定的日志服务器。

四、北方工业大学无线网络优化与应用

北方工业大学对校园无线网WLAN信道进行统一规划，WLAN信道规划的好坏影响到无线网络的带宽、性能、扩展以及抗干扰能力，也必将影响到广大师生的上网体验。1.频段与信道覆盖优化。WLAN系统主要应用在两个频段：2.4GHz和5.0GHz。2.4G频段具体频率范围为2.4GHz—2.4835GHz的连续频谱，信道编号1—14，非重叠信道共有3个，一般选取1、6、11这3个非重叠信道。5.0G频段分配的频谱并不连续，主要有两段：5.15GHz—5.35GHz、5.725GHz—5.85GHz。不重叠信道在5.15GHz—5.35GHz频段有8个，分别为36、40、44、48、52、56、60、64；在5.725GHz—5.85GHz频段有4个，分别为149、153、157、161，可以根据实际部署情况，选择相应的非重叠信道。为保证信道之间不相互干扰，北方工业大学无线校园网对WLAN信道进行了统一规划并实施。WLAN信道规划需遵循两个原则：蜂窝覆盖、信道间隔。根据覆盖密度、干扰情况、选择2.4G/5G单频或双频覆盖。AP交替使用2.4G的1、6、11信道及5.0G的36、40、44信道，避免信号相互干扰。一般情况单独使用2.4G或5.0G的频段，对于会议室、体育馆等高密度用户接入场所，启用双频进行覆盖，以便提供更好的接入能力。2.无线网络SSID规划。北方工业大学无线网络采用随板AC的方式，在每个AC上可以配置多个SSID，通过配置多个SSID，AC针对不同的SSID下发不同的策略，SSID根据策略进行终端与业务管理。目前广播1个SSID：NCUT-AUTO，采用802.1X认证方式，用户初次使用需要输入用户名和密码，以后每次自动连接，不需要重复输入密码，所有无线终端都可以接入使用。3.无线网络安装情况。北方工业大学无线网络采用“AC+瘦AP”组网模式，目前共部署无线AP点位3780个，覆盖了学生宿舍区、生活区和主要办公区。宿舍区采用室内面板AP，AP安装到房间内，按照每间宿舍对应1个AP，采用壁挂安装方式，AP配有防护盒，避免学生破坏或粉刷损坏AP。食堂、体育馆、图书馆和会议室等区域采用高密度AP，根据座位数量和容纳人数，按照每50人对应一个AP进行规划装，AP尽可能靠近覆盖区域，减少对周围区域的频段干扰。办公区采用普通放装AP和面板AP，AP安装到房间和楼道内，根据房间面积规划AP安装数量，采用吸顶或壁挂安装方式。4.无线网络使用情况。北方工业大学无线网络服务于全校学生和教职工（约13000人），截至2018年6月，最大同时接入终端总数超过7000个，无线网络流量峰值超过2GBps。我校无线网络满足了全校师生在各种场景下的用网需求。在教学区，师生可以在任意一间教室将自己携带的无线终端快速接入校园网，并且支持大量终端同时接入。在宿舍区，学生在无线网络中访问校内外网络资源，除了个别游戏和个别终端在高峰期略有延时以外，各种IPv4和IPv6应用都可以正常工作，学生宿舍区无线网络运行情况见图2。同时，运维人员排除网络故障的速度大大提高，我校无线网络建设有力促进了学校教学、科研的发展，有力提升了教育信息化和智慧校园建设水平。

五、总结

党的“”报告明确提出“推动新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化同步发展”，顺应首都打造“智慧北京”的建设目标，围绕服务于师生的宗旨，全力打造智慧校园。通过加快建设高速无线网络的方式，建设高速、覆盖全校的信息化网络基础设施，实现无处不在的校园网络服务。以云计算技术为突破口，建设能够支撑“现代化大学”的信息化基础设施、数据中心和计算资源，搭建统一交换、虚拟化、泛载、可信、绿色低碳的信息服务环境，实现信息资源的高度共享。通过综合信息门户平台、身份识别与访问控制平台与共享数据服务平台建设，推动信息技术与教学、科研和管理的深度融合，提高我校的办学质量和效益，为全校师生提供高层次全方位的服务。北方工业大学的信息化建设任重而道远，我们将依托学校的资源优势，总结学校无线网络建设经验，综合利用云计算、物联网、大数据、人工智能等技术，努力推进我校智慧校园建设。

参考文献：

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作者:李书钦 马时来 李 琳 王志方 单位:北方工业大学信息中心