杜 炼，邹时雨，丁桂元

（湖北开放大学，湖北 武汉 430074）

0 引 言

随着各种无线智能终端设备的普及，无线网络信息技术高速发展，无线网在日常的教学生活中发挥着越来越重要的作用。一方面其使用的场景逐渐丰富，如视频会议、智能教室以及多功能实训室对无线网的使用率不断上升；另一方面使用的质量要求逐渐上升，如校园对云视频资源的访问，实训室对智能物联设备的无线管理，智慧校园对平台移动端的互动无不要求高质高量的无线连接。因此，稳定、安全、高带宽以及低延时的无线网成为未来高校信息化基础建设中的重要一环。在此背景下，为了提高信息化教学水平，使师生可以更加充分、高效地利用校园网开展各类教学活动，提升用户体验，湖北开放大学开展了长期的无线网优化建设。

多年的无线网优化实践工作使笔者认知到，对无线网的优化若只靠管理平台的策略优化和传输设备介质的升级，则不能从根本上解决无线网络质量低下的问题，最终关键还是要回归到对无线网实际使用问题的解决上来。本文以湖北开放大学校园无线网架构为例，详细描述了在校园无线网的实际使用过程中师生用户实际遇到过的疑难问题，分析存在的问题并提出对应的解决方案。经过一段时间的验证，无线网优化取得了一定的成效，希望能为其他高校校园无线网的优化建设提供参考思路。

1 校园无线网架构

1.1 建设情况

湖北开放大学分为两个校区，全日制学生规模近万人。目前已完成全部办公区、教学区以及公共区域的无线网络覆盖，共部署无线访问接入点（Wireless Access Point，AP）642个，其中包含15个备用，详细的网络设备如表1所示。

表1 网络设备数量详情

两个校区通过互联网光纤连接，采用3层网络架构，出口设在鲁巷校区，通过安全防火墙等安全设备连接到4台高性能核心交换机，汇聚层采用万兆全光口交换机，接入层采用万兆POE交换机，除了数据交换功能外，还为无线AP设备提供供电。无线接入点采用802.11N或802.11AC标准，根据使用场景的不同对应部署不同型号的设备。两校区分别部署了一台无线控制器，即交流电（Alternating Current，AC）设备，以提供高性能的无线网管理功能，对无线信号、流量以及AP实施统一的配置与监测。同时，采用上网认证系统，实现校区内有线、无线统一身份认证与接入控制。建成后的无线网拓扑如图1所示。

图1 湖北开放大学无线网拓扑结构

1.2 应用情况

校园无线网络建成后，全校600多名教职员工通过统一发放的认证账号开始移动办公。电子商务班、会计班等专业的师生通过智能终端开始移动教学。全校会议室的终端设备开始使用无线连接。据数据统计，无线网开户人数为1 246人，每日在线人数平均为300人，每日300M带宽基本满负荷运行。

2 校园无线网应用阶段出现的问题

在湖北开放大学无线网应用优化过程中，出现的问题主要分为网络使用不流畅、不稳定的质量问题、应用和资源不足的问题以及无线网的宣传与维护问题这3类。

2.1 网络质量问题

2.1.1 AP信号弱

AP信号弱的现象主要出现在无线网建设后的初始阶段，该问题主要是由学校技术人员在校园网络巡检过程中发现的，具体表现为无线终端设备的信号格数少，移动过程中信号会出现无连接现象，经过对场地环境的实地查看及AP密度测试，发现主要由以下原因引起。一是建筑结构阻隔。学校的办公室场地很多采用钢混墙壁，有些办公室摆放了铁皮文件柜，会阻挡AP信号，另外部分室外场地有大量密植被，也会遮挡AP信号。二是AP部署稀疏。部分会议室、阶梯教室等场地的占地面积大，会存在使用人数密集的时段。三是信号漫游不成功。部分场地AP设备经测试状态正常，无明显遮挡物，但存在信号弱的问题。经检测发现，该场所位于多处AP信号范围内，当终端从别处移动过来时，信号仍连接在远处AP，没有产生漫游。

2.1.2 AP无法连接

此类问题主要出现在无线网络使用的成熟期阶段，具体表现为无线信号为满格或强信号，但连接不上网络，主要由以下原因造成。一是其对用户的终端限制。无线网投入使用时，学校网络带宽只有300M，在勉强提供有线网络教学办公使用的情况下，只能划分小部分带宽到无线网。同时，分配给每个用户的无线设备只提供了3台设备的认证数量上限，在用户开启3台无感认证后会自动让旧设备用户下线。二是苹果版本问题。无线网投入使用时，收到了部分使用苹果设备的用户反馈，在使用“HUBSTC-1X”信道时出现无法连接的问题，其原因是苹果设备iOS 11.0.1以上版本操作系统与锐捷无线网络不兼容。

2.1.3 信号干扰问题

在同层的走廊有时会出现网络信号强但无法连接的故障。经过现场测试，出现这种问题的位置一般都会接收到附近几个AP的信号，并且这些AP的信号强度都很相近，原因如下[1]。

首先，在这种情况下，因为终端附近几个AP的信号强度都很相近，所以此终端在选择接入AP的时候会有很大的不确定性，不能保证该终端按照AP规划的覆盖范围来接入。即使该终端已经连接上规划范围内正确的AP，但此时也会因为该范围内有很多其他信号强度相近的AP信号而导致该终端的连接不稳定。

其次，根据AP的退避机制，同一时间多个相邻AP之间会共享同一信道，当一个AP在下发数据时，相邻的AP会暂停数据的下发，并且AP的下发流量一般是接收流量的两倍，因此在AP布置的密集区，AP下发的数据流量越大，信道的利用率就越低。

最后，AP的同频退避机制会造成终端的丢包率大幅增加。例如，一个终端同时能收到4个AP的同频信号，该终端需要连接的是4号AP的信号，而此时1号AP造成了其他AP的退避，导致4号AP无法响应终端的连接，但此时终端并不知道此现象是AP的退避机制造成的，依旧会重复向4号AP发送数据，因此造成丢包率的大幅增加，导致通信的连接速率下降，响应时间变长。

2.1.4 不能上网或网速慢

在湖北开放大学带宽未扩容前，为保障有线网络正常的教学办公需求，对无线网做了带宽限制，每用户终端带宽限速为1 MB/s。当出现用网高峰时段，如学生机房上课时，网速会明显下降。有状态异常的机器出现收发大量数据包的情况，一般是终端被病毒感染或被攻击造成的。另外，校园无线网出现过AP信号强可以连接，但只能访问校内网站，而在访问校外网站时无法正常连接的状况。经检测发现，是域名解析（Domain Name Server，DNS）服务出现故障造成的。

2.2 应用和资源不足的问题

无线网建成初期，其定位主要是校园有线网络的信号延伸。由于没有移动端的应用及资源做支撑，师生没能充分体验到校内无线网的优势与吸引力。此外，由于缺乏移动办公、移动教学、移动支付、移动宣传等方面的信息系统以及便于手机端传播的教学视频、课件、文档，无线校园网陷入了尴尬境地。

2.3 无线网的宣传和维护问题

传统有线校园网开机即可用，而为了规范管理无线网，增加了上网认证的操作环节，使用户需经历一段适应的过程。在这个过程中，由于师生对“无缝漫游”和“多次连接免认证”等特性不了解，难免会误认为有线网更方便。

无线网在试运行期间，由于不断进行调优设置，影响了网络的稳定性，加之用户已经习惯了使用移动数据网络流量，因此在宣传和培训工作没有及时跟上的情况下，用户对无线校园网产生了误解。此外，网络管理人员尚缺乏无线网的知识储备与维护经验，使其运维效率不如传统有线网，从而降低了用户体验感。

3 校园无线网优化方案

为解决无线网使用中的疑难杂症，创造高质量的校园无线网使用体验，笔者所在团队针对每个问题提出了解决思路，并通过了实践验证与检验。

3.1 优化校园网无线网络连接

3.1.1 AP信号弱解决过程

对于无线网实际使用过程中的建筑结构阻隔问题以及AP部署稀疏问题，解决方式应因地制宜。在办公教学密集区可增加AP密度或改放装AP为高密AP，对多隔层办公场地可采用面板AP和调整AP位置的措施。对于信号漫游问题，首先从全局上调整信号漫游机制，然后针对在巡检过程中发现或用户反馈的故障，针对每一个故障点进行实地测试数据，进而做细节化调整。

3.1.2 AP无连接解决过程

带宽资源的不足是湖北开放大学无线网使用体验不佳的最主要原因。在无线网建设完工前，学校开始着手增加网络带宽的事宜，现网络出口带宽已从300M增加到2G，学校开放给每个用户的无线设备连接数从1台增加到3台，无线网质量有了极大提升。对于部分苹果设备版本连接“HUBSTC-1X”信道时无法弹出认证页面的故障，学校联系了该项目具体实施公司的网络专家，对设备配置做了优化。

3.1.3 信号干扰问题的解决方案

关于信号干扰问题的解决方案主要有以下几点。一是调整AP的输出功率，解决同频AP相互干扰的问题。这种问题一般出现在空旷密集区，通过降低AP的输出功率，将AP的输出功率调小到12 dBm左右。经测试，终端在目标区域以外接收到的AP信号明显降低，同时达到了降低AP同频干扰的目的[1]。二是启用请求发送/允许发送协议（Request To Send/Clear To Send，RTS/CTS），避免隐藏节点出现。RTS/CTS协议相当于一种握手协议，主要用来解决“隐藏终端”的问题[2]。三是做好虚拟局域网（Virtual Local Area Network，VLAN）的隔离，提高通信速率。在无线网运维中，笔者发现无线网中会存在大量的广播报文，在同一VLAN中，这种广播报文会向所有网段的AP进行广播发送，并且采用最低速率。因此，同一网段内的AP终端越多，带宽的利用率就越受影响[3]。于是在二层交换机上对不同的用户段进行VLAN的详细划分，启用VLAN的隔离避免大网段的出现，这样既减少了无线网的广播流量，又提高了通信速率。

3.1.4 上网慢的问题解决方案

针对上网慢的问题可采取以下解决方案。首先，在网络带宽提高到2G后，对每用户终端的带宽限制开放为5M，对多媒体教室、机房采用统一网段划分的方式，将原来的自动获取IP改为手动设置的独立IP，以方便统一管理。其次，采购网络安全设备，调整网络安全结构布局，实时监控网络状态及流量的使用情况，及时发现数据异常终端点。最后，把学校的DNS服务器地址加入交换设备下发地址，实现DNS双解析保障。

3.2 加强移动端的资源建设

在进行校园无线网优化的过程中，还要加强移动端的资源建设。学校投入3×106元建设数字化校园平台建设项目，不仅将教务、财务、人事、后勤以及学工等核心数据打通共享，还专门建设了移动端的应用软件App来实现办公、办事、查工资以及访问校内信息等多种功能。学生通过移动平台可以实现查课、借阅图书等多种功能。不仅如此，还建设了网站群系统，把全校各类网站集中改版并统一纳入网站群管理，对大部分网站配套建设相应的手机版本。另外，通过建设高品质的虚拟演播室，录播一批便于多终端传播的优质网络资源。

3.3 加强宣传，提高服务质量

学校制作了详实的上网流程文档以供下载，且建立各部门网络管理员团队及学生团队以实时提供服务。积极推动无线网的应用，通过网站、QQ群以及宣传标识牌等形式向全校师生推广。积极处理师生使用过程中出现的故障问题，主动巡检、调研、收集大家的意见和建议并加以诊断与改进。此外，以移动迎新和移动办公为抓手，完善网上应用的功能，让师生体会到移动校园网带来的便捷[4,5]。

4 工作成效

通过几年的建设，学校完成了教学区域、办公区域以及公共区域的无线网全覆盖，基本解决了无线网无信号、信号弱、无连接等问题。校园主干带宽已提升至万兆，校园网出口带宽达到2G，校园无线网单用户的下行速度达到5 MB/s。加强了网络安全配置，让学校师生可以流畅、安全地通过无线终端访问网络资源。建立了数字化校园平台，打通学校教务、财务、人事、后勤以及学工等部门的核心数据通道，让教职工通过统一身份认证后可以方便地在网上办公、教学并管理。建设了学校网站群，开放网站群的移动版，同时学校利用数字化校园平台进行迎新工作，移动报名与信息审核等都在无线网络下进行操作，此外开展了多次大型校园移动OA办公系统的培训会议。

5 结 论

无线网投入使用以来，以强大的便捷性与自由性不断提高在用户使用中的占比，随着校园信息化的高速发展，校园师生对无线网的应用需求将越来越高，无线网的质量将成为校园信息化发展过程中的关键。而无线网的质量问题并不会随着WiFi6、全光扁平网络等技术的更新换代而消失，如硬件兼容、同频调优、资源建设以及使用培训等优化方法将会继续使用。