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华中科技大学无线网新一期建设实践经验

  华中科技大学网络与计算中心 雷洲

  从2010年开始,我校开始筹划建设全校统一的校园无线网络,建设之初制定了“统一规划,分步实施”的建设原则。截止到2017年底,已开展了七期无线网建设。我校无线网新一期(第七期)建设,涉及到了学生宿舍、办公楼以及教学楼,总楼栋为13栋,其中学生宿舍5栋,办公楼4栋,教学楼4栋。

  在长期的建设过程中,不断总结前期无线网络建设出现的问题,并不断尝试新的方法去解决这些问题。这其中就涉及到无线网的设备更新与部署优化。

  建设目标

  1.在重点区域更新无线网设备

  我校在早期建设无线网时,考虑到师生工作学习的重点区域,优先覆盖了教学楼区域。到2017年,有3栋教学楼区域无线设备已运行满5年,占我校主要教学楼数量的四分之三。随着师生用网需求的不断增长,老旧设备受制于早期技术有限,单台接入用户数少,再加上早期无线布设时数量有限,已不能满足更多的用户接入,降低了教学楼栋的无线使用质量。更新这三栋大型教学楼无线设备并增加无线点位布设,便是这期无线网建设的另一个目标。

  2.扩大校园无线网覆盖范围

  由于学校在不断地建设与改造,师生对于无线网需求不断增加,一些楼栋需要新增校园无线网覆盖。让一些尚未覆盖或少量覆盖无线网区域的师生有更好的学习工作环境,是我们这期无线网建设的目标之一。

  建设方案

  在无线覆盖建设方案上,分为教学楼栋、办公楼栋和学生宿舍三种情况。在方案的布线实施时杜绝了手工制作网线水晶头。

  1.教学楼的无线新老交替

  在教学楼的覆盖中,其主要场景就是高密场景。之前我校的一栋主要教学楼教室中,采用的是在教室中布设一个放装AP,然后是走廊中辅以少量放装AP进行补强。在实际环境中,教室中学生较多,所以教室中的AP负载较大,甚至会出现连接人数超过了该AP(于2011年建设,属于较早一批的无线设备)的最大容量的问题。在我校七期无线网建设中,我们对该设备进行了更新,在该栋楼的方案是大教室布设两个放装AP,在技术参数上,要求该型AP支持802.11ac wave-2协议,至少 2个射频模块,其中5G射频模块空间流数大于等于4,AP可以在2.4GHz和5G双频段同时工作。由于大教室为长方形,布设两个AP,一前一后,可以满足用户接入数较大的需求。在放装AP的安装过程中,我校特别注意其固定可靠的问题,所以在安装的时候,采用了带密码的Key锁进行2次固定,以防各种原因引起的AP坠落问题,也在一定程度上保护了AP的物理安全。

  2.办公楼栋的无线覆盖

  在往期的无线建设中,我们通常采用的是走廊布设放装AP的方式,该方式在早期时,由于人们对于移动终端的依赖性较低,尚可满足学生及老师的无线上网需求。但是走廊布设放装AP,有它的一些不足。由于无线布设时,两个放装AP之间的距离不能太近,通常在布设的时候会有15到20米左右的间距。而在一些办公楼栋中,有许多进深5、6米但是宽度只有3到4米的办公室,这时无线信号会在一些区域形成盲区,如图1所示。

  图1

  这些盲区的房间虽然距离两个放装AP虽然并不远,但是由于有墙体的阻隔,加上办公室里贴墙金属书柜的阻隔,信号强度大大减弱。在之前的无线网建设完之后,时有办公室进行装修翻新,门框上方小窗口被封堵、木门换铁门这些都已形成趋势,使得房间内无线信号进一步减弱。针对这些情况,我校在这期无线建设中采用了一个房间一个AP的无线布设方式,并按照房间的大小不一样进行合理部署:小房间采用面板AP,稍大的房间采用放装AP。在这种方式下,每个房间的信号强度大大提高,然后由于面板AP进入房间,使得在走廊部署AP时极少用到的5G信号也能发挥用途。这样可以充分利用AP中多块射频芯片,在配置了频谱导航之后,能更好地接入更多的无线终端。

  3.宿舍楼的无线覆盖

  在宿舍楼的场景中,每个宿舍的学生为1~4人,其中4人一间在我校分布最为广泛。在之前的建设中,一共使用了两种方式,一种是走廊布设放装AP(内置天线),另一种是走廊布设放装AP(外置天线延伸至房间),然后将其外置天线延伸至房间中。就拿4人间的宿舍来说,通常一台放装AP需要覆盖走廊两侧共6个房间,假设每人一台无线终端,则接入终端数最大为24。倘若每位用户能接入的终端数上升至2台,放装AP负载较大。除此之外,宿舍楼栋也存在木门改铁门的情况。对于外置天线的放装AP,由于之前的建设时使用专用的同轴线缆连接天线,且由于线缆长度固定(5米或10米)也不易于调整长度(线缆太长、弯折过大或手工制作极有可能会影响线缆信号传输效果),导致布设时便产生较大的工作量去整理外观,也由于其通用性较差,为后期维护带来了麻烦。

  对于这些情况,我们在宿舍楼栋采用了一间宿舍一台AP的布设方式。具体说来分为两种,一种是采用POE交换机加面板AP的方式,另一种是主AP加分AP的方式。在外观上,我们这次采用的华三面板AP和分AP外观一致,但背后的供电设备大有不同。

  a)POE交换机加面板AP

  通常的POE交换机由于要提供24口POE供电,使得其具有风扇,而且由于普通楼栋不像专业的弱电机房,环境中存在的灰尘会进入交换机,使得多数交换机在使用一段时间之后噪音会慢慢变大。这种POE交换机适用于在有机房环境下使用。

  b)主AP加分AP

  由于环境等客观原因,在我校的一栋宿舍楼中,决定使用一整套的无声方案:汇聚交换机(24电口,无声)+主AP(10口,无声)+分AP(双频)。方案实施如图2所示。

  图2

  实际布设的效果,主AP如图3所示,分AP如图4所示。

  图3

图4

  在图3的设备上有10个端口可用于分AP供电,我们使用了其中的8个给一个共8个房间小区域进行无线覆盖。这是我们第一次在给一栋楼部署无线时,采用完整的无声方案,其最大优点便是无声,避免了噪音影响到学生休息,进而避免了学生为关停交换机带来的安全隐患。

  4.标准化施工

  在往期无线建设过程中,出现这种情况:有的时候AP并没有损坏,而是插在AP上的水晶头有问题。而这些出问题的水晶头都是手工制作的水晶头。往往人工制作水晶头短时间不会出现问题,时间久了问题接踵而至。在这一期的建设中,不仅在机房中使用配线架,而且在AP侧安装了信息点,然后使用成品跳线连接至AP。

  建设效果

  2017年9月30日我校新一期无线网正式投入使用,日常平均在线人数约为7000人左右,高峰时期在线人数约为12000人左右,日常平均流量约为1.1Gb/s,高峰时期流量约5Gb/s。

  校园无线网在技术层面上越发成熟,更换老的设备能够让更多的用户接入网络,连接速率也得到提高。部署上对于密度、噪音、可维护性上的讲究使得网络更加稳定可靠。

  随着移动终端的普及,以及各种应用的发展,人们对于无线网络的需求越来越大,对其依赖程度也大大提高。具有良好的无线信号覆盖,以及稳定易于维护的无线网络是高校无线建设中的重中之重,希望本篇文章能给大家带来帮助。

来源:中国教育网络作者:雷洲