校园无线网络教室设计
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摘要:当前越来越多的高校实施了校园网无线覆盖工程。该文分析了无线教室建设的意义,介绍了无线教室建设的主要技术,并以某学院软件楼为例介绍了无线教室设计的过程。
关键词:无线教室;设计;WLAN
中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)32-8948-02
The Design of Wireless Classroom in Campus
DENG Wen-da1, DENG Ning2
(1.Changsha Social Work College, Changsha 410004, China; 2.Beijing Applied Senior Technical School, Beijing 100085, China)
Abstract: Nowadays, more and more colleges and universities begin to build their wireless campus network. The author introduced the main technology of the wireless classroom in campus, and provide an instance in building wireless classroom in a college.
Key words: wireless classroom; WLAN; design
无线网络与有线网络相比,有着灵活便利的优势。随着越来越多的师生开始拥有笔记本电脑,校园网的无线覆盖逐渐成为热门。校园网无线覆盖可以使得教师和学生在校园的任何地方,只要拥有无线上网设备,都可以很方便的接入网络,访问校园网或者互联网上的各种资源。但是,目前大多数校园网无线络覆盖方案,都没有考虑无线网络教室的问题。
无线教室网络有其特殊性。所有位于同一教室的用户在同一局域网中,要能够互相访问,共享资源;而且需要统一网络管理,不同教室根据需要设定不同的权限;同时无线教室存在大量用户集中访问,并发流量较大的问题。在一般的校园网无线覆盖方案中,只解决了用户接入位置的问题,而对上述问题没有涉及,无法实现无线教学。
1 无线教室建设的意义
当前许多高校越来越重视学生动手实践能力的培养。特别是高职院校,纷纷着手建立教学做一体化教室。对于计算机及相关专业来说,就是建立计算机房。传统的计算机房建设,面临的最大问题是,机器设备的更新问题。一般来说,一台在机房公用的计算机,使用寿命在三年左右,超过这个时间,一方面损耗严重,需要较大的维修成本;另一方面,性能较差,很难满足教学需要。同时,如果学校想要重新购买设备,则大量的淘汰设备处理起来也有一定难度。
无线教室是对传统计算机房的改进,极大地降低了设备损耗和管理人员的费用,同时,学校也可以将原来计划建设计算机房的资金,用于资助学生购买笔记本电脑等无线上网设备。
2 无线教室设计的主要技术
1)802.11n技术
802.11n技术是相对于传统的802.11a/g提出的。802.11a/g可以实现54Mbps的带宽,实际的用户吞吐率一般在20-25Mbps左右。802.11n可以实现300-600M的物理带宽,数据吞吐率至少在百兆以上,和百兆有线的速率相当,可以满足一些高带宽的应用需求,比如高清的在线教学、IPTV等。
802.11n采用智能天线技术,通过多组独立天线组成的天线阵列,可以动态调整波束,保证让WLAN用户接收到稳定的信号,并可以减少其它信号的干扰,使覆盖范围能达到11G的6倍以上。
在802.11g模式下,如果有多个用户同时接入网络,可能会因为QoS得不到良好的保障,影响实时业务。802.11n在这方面则有很大的改善,由于采用了MIMO技术,无线信号多路收发,有效地解决了多径干扰问题,信号稳定性及抗干扰能力等方面比802.11品大大提高,可以支持WIFI语音等实时业务。
802.11n在设计之初就保证了后向的兼容性,与802.11a/b/g的终端设备仍可以接入802.11n网络。
2)双频AP技术
WLAN可运行于2.4GHz频段和5GHz频段。2.4GHz频段是ISM频段,无需授权就可以使用,因此该频段存在很多干扰设备,如蓝牙、微波炉、无绳电话、玩具遥控器等。这些设备都会对2.4GHz频段产生干扰,造成网络吞吐速率下降。
而5GHz频段相对来说受到干扰的可能性较小,可以很方便的获得较高的吞吐率。如果AP能够支持同时工作在2.4GHz和5GHz频段,则单个AP可连接30～40个用户。这样就可以在相同的物理空间内,提供双倍的接入密度。另外,802.11n也必须要支持5GHz才能达到300Mbps的高速接入。
目前市面上Intel迅驰系列笔记本全部同时支持2.4G和5G频段。
3)FIT AP技术
当前业内解决无线网络部署的技术,主要是FAT AP解决方案和FIT AP解决方案。FAT AP方案中,每个AP单独配置管理,适于家庭应用。组建无线教室需要采用FIT AP方案,所有AP通过无线控制器集中进行配置和管理,AP自身不需要配置,对于WLAN的管理和维护、网络安全管理都在无线控制器上实现,非常的简便快捷。
3 无线教室的设计
无线教室的特点是,地点集中,用户数量大,并发流量大,对于无线网络的设计和实施,都有一定的挑战性。
某学院有软件教学楼一栋,现拟建成无线教室教学楼。学院计划在建立无线教室之后,将原本用于计算机房建设的资金用于资助学生购买笔记本,使得学生可以使用自己的笔记本电脑在无线教室中学习。
该教学楼每层有9间教室,最多每层可以同时容纳712人同时上课。如果将教室改造成机房,则原来50座的教室只能容纳24个计算机机位,学生容量将大大减少,同时还面临机房装修、布线和电源改造等若干问题。该教学楼的楼层平面图如图1所示。
一般情况下,一个无线AP单频可以容纳15～20人,而双频双模的无线AP,可以容纳的用户数量加倍。因此,要满足大量用户同时访问,最好采用双频多模的无线AP。目前有的厂商的无线AP,可以同时工作在WLAN的2.4GHz频段和5GHz频段,并支持IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g和IEEE802.11n四种模式,提供超过100Mbps的无线接入带宽。
为了保证接入容量,该教学楼采用的所有无线AP均为双频双模,部署位置如图2所示,整个设计采用蜂窝式覆盖。为了避免干扰,分别使用了2.4GHz和5GHz两个频段的各三个信道。
所有无线AP以FIT AP方式工作,共使用无线AP23个,需要无线控制器一台。一般的无线控制器可以管理24个AP。无线控制器管理AP的数量是可以扩展的。同时,为了便于布线和管理,一般采用POE交换机对AP进行POE供电。
在施工时,要根据情况测试和调整AP的发射功率,确保无线覆盖互不干扰,并能够有效实现用户接入的均衡分担,满足无线教室高密度集中接入的需求。单个用户的无线接入速度可达到3Mbps以上,能够满足日常课程教学的需要。
另外,在无线教室使用前,还需要对教室电源进行改造,以便笔记本电脑在上课时可以及时充电,保证教学的顺利进行。
参考文献:
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