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数字化校园无线网络系统方案

 先进的智能无线交换网络解决方案
根据校园无线网络的建设需求,我们建议采用先进的智能无线交换网络架构作为无线网络解决方案的核心思想,采用支持智能转发功能的无线局域网交换机,配合部署在各楼宇接入层的智能管理型无线接入点产品,以及无线网络集中管理平台,完成整个无线网络。
一直以来,传统的无线局域网主要是采用自治型无线接入点架构,每个无线接入点都是一个独立的管理与工作单元,无线接入点之间无法进行任何沟通,如果需要对全网设备进行管理,需要逐台进行配置和管理,不仅费时、费力、维护成本高,而且缺乏所有的无线网络设备无法形成一个整体,也就无法具备整体协作的安全防御能力,整个网络的融合性差。
后来,根据自治型无线接入点的这种缺乏全面管理的缺陷,开始推出新的无线网络架构,即“无线局域网交换机+远程轻型无线接入点”结构,可以满足所有的无线接入点全部受到无线局域网交换机的统一控管,这种组网架构和相应产品的出现,使得无线网络的整体管理能力、安全防御能力得到完全的改善,使得无线网络的组网变得轻松、易管理。到了这一阶段,可以说无线网络的解决方案已经上升到了一个新的台阶。
虽然这种组网架构完全解决了对无线网络的管理和控制的问题,但是依然存在缺陷。这种缺陷在无线网络规模较小的时候并不会构成隐患,但是随着无线网络的逐渐普及,尤其是各行业内越来越多的组建大规模的无线网络时(100台无线接入点以上),在这种解决方案架构中,全部的无线接入点设备所吞吐的数据流量(用户数据、设备管理数据)都要通过加密隧道,集中的流经无线局域网交换机承载与处理,再通过其转发给相应的有线网络送达目的地,这必然会导致无线局域网交换机成为大流量数据汇聚的中心。而无线局域网交换机均采用“X86+ASIC”的类服务器硬件架构,对外提供千兆端口连接,也就是说其最大的数据处理与吞吐能力不会超过2Gbps,按照每台无线接入点的真实包吞吐能力在15~20Mbps计算,实际上每台无线局域网交换机最大150台无线接入点的数据集中转发,如果超过这个规模,无线局域网交换机就会成为流量瓶颈,必须再增加无线局域网交换机设备才能扩充解决。特别是随着802.11n传输协议的即将到来,单个无线接入点的转发效率将提高到100Mbps以上,无线交换机架构将不再适合承担所有流量的集中处理,同时对于延迟敏感的语音传输等也无法适应。
因此,针对这一现状,推出了先进的“智能无线交换网络”架构技术,通过智能无线局域网交换机的控制,智能无线接入点可具备根据不同用户、不同应用类型、不同VLAN等方式来决定数据流量是否需要全部集中流经无线交换机,这样不仅可以保持原有的无线交换机架构解决方案的优势,更可以根据网络的数据实际情况将时延敏感、流量较大的数据流分离到有线网络直接处理,将管理控制报文、安全控制要求高的报文送交智能无线交换机处理,避免成为无线交换机的转发瓶颈,这种解决方案将非常适合大规模的无线网络环境使用。不仅如此,这种先进的架构,将使得校园的无线网络即使面对今后的校园VoWLAN(无线语音通话)和802.11n高速传输,都可以从容地升级和扩充,而无需淘汰现有设备,对用户的投资是极大的保护。
灵活的组网方式
智能无线交换架构带来的另一个好处是非常灵活的组网。现在有校园网已经具备了完善的有线网络,部署无线网络不能改变原有的有线网络架构。采用智能无线交换网络架构,只需要在校园网络中心机房放置智能无线局域网交换机,在接入层部署智能无线接入点,即可完成整网的部署。由于智能无线接入点本身并不保存配置,所有的控制指令都有智能无线交换机统一下发,因此无论无线接入点部署于任何的物理位置,都可以与处于网络中心的智能无线交换机取得联系并被控制,无论是初次安装还是后续更换无线接入点,仅仅需要在需要部署的位置连入有线网络,即可立即在智能无线交换机的控制下开始工作,使得整网的部署非常简单和灵活。
全网高可靠性
为了充分保证随时对全网智能无线接入点的集中控制,智能无线交换机支持集群和冗余能力,可以同时对同一个无线接入点提供服务,由于他们之间采用了实时的信息同步技术,如果一台无线交换机与无线接入点失去联系,将迅速由另一台备份产品接管,而用户信息不会丢失,仍然保持正常通信状态。
如果是一台智能无线接入点发生故障,智能无线交换机可支持自恢复功能,通过快速查询该故障无线接入点邻近的智能无线接入点,调节其工作功率、信道等参数来接替该故障无线接入点的用户接入工作,迅速补充盲点,并实时向网络中心的智能无线交换机汇报,通知网管人员尽快更换故障无线接入点,更换之后,智能无线交换机用原先的配置信息继续控制新的无线接入点,邻接的无线接入点的射频参数调节恢复成原有状态,接替工作结束。在这整个切换期间,对用户的访问完全没有影响。这种冗余特性将极大的保证了整网工作的可靠性。
优秀的扩展性
智能无线交换网络架构具有非常方便扩展的特性,用户可以按照“按需配置,渐进扩展”思路来不断增加智能无线接入点产品即可完成扩容,因此扩展无线接入点显得非常容易;当智能无线接入点的规模超过单台最大控制数量之后,可以非常简单的增加智能无线交换机,多台智能无线交换机形成智能集群体而同步信息,原有的无线交换机无需淘汰,因此非常适合大规模无线接入点的部署和后期的扩容需求。
无需更改有线网结构
无线网络并不是独立的网络,需要与有线网络很好的融合在一起工作,因此,为了避免在规划中的无线网络部署影响到有线网络的路由和VLAN等部署,采用智能无线交换网络架构就可以做到无需更改有线网络结构的目的。
在该网络架构中,所有校内无线用户的数据传输,是通过智能无线接入点与智能无线交换机之间建立的隧道技术来完成互连,无线用户的VLAN无须在接入层存在。无线用户的VLAN是可透过无线交换机在整个校园中心网络机房和骨干交换机互连互通,同时也非常方便进行扩展。智能无线接入点则可以放置于校内需要部署的任何地方,无需直接连接到智能无线交换机,他们之间可以轻松地通过跨越三层进行隧道数据交换。同时,无需担心无线用户的VLAN会破坏原有有线网络的VLAN部署,所有工作可以在无线交换机上统一划分,这对于规模庞大的无线网络的集中管理带来极大的便利性。
带宽控制与服务质量保证QOS
通过智能无线交换机的全局控制,可以很轻松地实现对每一台智能无线接入点上行带宽,甚至每一个用户的带宽的控制。同时,针对不同的用户业务类型(如语音通信),智能无线交换机可以集中设置定义不同的QoS队列,比如将SIP和RTP协议可设定在高的队列,而一般应用如http、ftp则可设定在较低的队列。这样将对于例如语音、视频这种时延敏感的业务,将可以得到最佳带宽与传输保证。
对VoWLAN的支持
随着VoWLAN(Voice over WLAN)的普及,基于WLAN网络的语音通信将可能成为大型校园内或校区之间的主流通话方式。
而集中控制、智能转发的智能无线交换网络架构正是为此而设计的。由于关键需要满足语音通信的时延、呼叫的容量和漫游切换时间,智能无线交换机可以支持无线语音用户设置专有的语音SSID,把单纯是数据传输的用户和WLAN语音用户隔离,并给予较高的优先队列,即可确保在数据和语音同时传送时,语音的质量不受影响。同时也可以防止没有无线语音权限的用户使用无线语音,以确保无线网络资源能有效运用。
跨三层无缝漫游
无缝漫游是无线网络移动性的最佳体现。但是传统的无线接入点仅仅能够实现基于二层的漫游,一旦无线用户跨越网段,就会由于重新获取IP地址、重认证、重新验证加密等过程,而导致漫游的失败和通信的中断。这对于无线用户众多的无线网络而言,是无法接受的。
利用先进的智能无线交换网络架构,由于所有用户信息并不保存在本地的无线接入点中,而是全部集中在无线交换机上,因此无论是单台无线交换机还是多台无线交换机的集群体,包括连接状态、认证状态、IP地址分配信息、加密验证状态等用户信息总是实时存在的,即便是无线用户跨网段移动,还是会延续原有的IP地址、认证与加密方式,不存在重新获取的必要,因此也不会中断连接。实现这一过程,并不需要有线网络的参与,对有线网络和无线用户而言都是透明的。这种无缝跨三层漫游尤其是对延迟敏感的语音业务有重大的意义。

室内无线部署设计 

为了满足覆盖无线信号的覆盖和无线用户接入数量的要求,可以将无线 AP 安装在房间内。对于小房间,可以每隔一间房间安装一台无线 AP ;对于大教室或者会议室,由于用户数较多,一台无线 AP 无法满足众多用户的上网需求,可以在每个大教室或者会议室里安装 2-3 台无线 AP 。

室外无线部署设计  

室外无线部署主要应用于各教学楼、宿舍楼前空地这样的室外开阔区域,在室外开阔空间中AP的覆盖能力比室内半开阔空间要远,但为了保证效果通常是添加室外天线使用。考虑到AP的有线端需要接入到有线网络,在附近具备有线网络建筑物的情况,往往考虑通过将AP安装在具备有线网络的建筑物的楼顶或是侧壁上通过室外定向天线对室外开阔空间进行覆盖。一般采用17dBi定向天线发射信号,这样能够对目标区域形成很好的覆盖。

 

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