无线网络凭借高带宽、低时延、大连接特性,逐步成为校园网络基础设施的核心组成部分。为构建多校区统一网络架构,实现人人、处处和实时联网,保证高密场景并发接入和在线学习与直播的带宽,华东理工大学在校园无线网络架构设计、规划与信号调优、高密场景应用等方面开展了系统实践。
网络架构总体设计
为确保架构稳定、可靠、易扩展,华东理工大学经反复验证和可行性讨论,最终采用基于路由器的无线网络统一网关架构。
该方案主要是解决以往将网关部署在核心交换机上的两个问题:核心交换机受限于IPv6 ND表项容量瓶颈、终端在跨控制器漫游时用户体验不佳。
因此,选取的路由器规格需支持ARP/ND表项非共享模式,ARP和ND表项可以各自享有512K空间,满足在双栈环境下的使用需求。同时,统一网关架构将两校区控制器(A校区7台、B校区5台)互联(如图1),各自终端用户归属同一个路由器,便于维护和管理。
图1 无线网络架构拓扑
1、无线网络架构与管理
统一采用AC+Fit AP架构,在各校区汇聚交换机上部署AC控制器,对AP统一配置、管理和维护;考虑到控制器性能和注册AP数限制,按区域划分教学实验区、学生宿舍区,分别部署不同AC控制器,并组成N+1或1+1集群部署模式,提高网络的健壮性,提升用户上网质量。
2、数据转发方式
校园网并未采用BRAS模式,而是采用普通网络三层交换+路由器模式,所有报文通过CAPWAP协议的控制隧道转发。综合考虑各厂商旗舰AC的AP注册数、单台AC控制器终端接入数、CPU利用率情况,在无线网规划和设计时,评估区域业务类型和终端规模,合理选择AC控制器及数量。
3、无线认证
所有终端使用802.1x和Web Portal认证。802.1x支持跨AC间快速密钥协商,漫游体验好,实现无感知认证;桌面、哑终端采用Web Portal认证,包括长期访客、临时访客以及大型会议的临时用户账号。
同时,设置和开通三个无线网络SSID:ECUST、EDUROAM支持Web Portal认证,ECUST.1x支持802.1x认证。
网络规划和信号调优
1、覆盖规划
根据业务和人员分布,将无线网络分为高密度、中密度、低密度三个场景。
高密度区域:大型会议室、教室、食堂等,单间接入终端通常为100~300个,一般部署2~4个高密AP。
中密度区域:中型会议室/50座以下教室等,单间接入终端通常为50~100个,一般部署1~2个高密AP。
低密度区域:办公、宿舍、走廊等,终端较少,主要通过低密放置AP部署、宿舍区采用面板AP,实现无线信号覆盖。
2、部署原则
每个有人的房间都安装无线网络信息点;在会议室、教室中,每50座装1个高密AP;15人以下的办公、实验室、宿舍安装1个低密AP(吸顶),大于15人按会议室标准部署;走廊每25米装1个低密AP。
在室外,若可规划立杆,每个立杆预留12芯光电复合缆至网络弱电机房;若不可立杆,则楼宇周边每50米装1个室外AP信息点。
3、信道调优
频宽优化:高密场景配置20MHz,避免信道干扰,保证每个用户接入能力;中密和低密场景采用40~80MHz,提供更高传输速率,提升用户体验。
功率优化:会议室中心区可降低发射功率,避免信号过度覆盖,减少不必要的信号干扰。
低速率裁减:拒绝低速关联设备接入,限制低速率设备的使用,避免拖慢整个网络的速度。
配置优化:组播报文限速,降低老化时间,对用户进行下行限速,拒绝低速关联。
高密场景部署实践
针对大礼堂、报告厅、教室等高密场景,如何在保证无线信号覆盖的前提下,提高终端用户接入速率和提升上网体验,是校园无线网络改造过程中亟需面对的难题。
比如在超过100座的大教室等高密场景上课或自习期间,终端数量多且集中,AP之间的负载非常不均衡:部分AP负载过高,网络拥堵、延迟增加,用户体验不佳;而部分 AP 负载较低,资源浪费,整体网络效率低下。
针对此现象,华东理工大学先是手工调整同一场景下AP的频宽、功率、上线终端数等参数。通过调整,基本实现AP间终端接入数负载均衡,但门限值严重滞后于实际接入终端数的动态变化。
此外,为满足高密场景下终端用户并发联网接入需求,华东理工大学采用静态负载均衡技术对高密场景AP和信号进行调优。具体配置如下:
wlan load-balance group 96 //创建静态负载组编号
description FX-JXE-S-3F-305 //创建静态负载组名称
AP name FX-JXE-S-3F-305-3FAP04 radio 1 //将AP加入相应静态负载组内,以下配置类似
AP name FX-JXE-S-3F-305-3FAP04 radio 2
AP name FX-JXE-S-3F-305-3FAP05 radio 1
AP name FX-JXE-S-3F-305-3FAP05 radio 2
AP name FX-JXE-S-3F-305-3FAP06 radio 1
AP name FX-JXE-S-3F-305-3FAP06 radio 2
通过调优,同一教室内3颗AP在高峰时间段的一周内,单AP双频和不同AP间的终端负载也呈现均衡状态,AP负载不均及性能不平衡的问题得到缓解,用户上网体验明显提升。
结语
校园无线网络的稳定、可靠和安全事关数字化校园基础运行,也关乎教学、科研和办公的正常运转。华东理工大学从工程实践角度,以高密场景部署实践为案例,强化AP点位设计与信号调优,为师生提供高带宽、低时延和安全的无线网络。
本文核心观点源于《中国教育网络》杂志2025年4月刊《华东理工大学无线网络建设与实践》。作者:陈章迎1 罗士波1 操学锋2 郑博2 (1为华东理工大学信息化办公室;2为赛尔网络有限公司) 责编:余秀