高等学校数字校园建设是在《中国教育现代化2035》战略的要求下,对高等学校教学、科研、管理、服务等业务和校园环境进行数字化建设,支撑各业务开展智能化应用的整体工程。
校园网络是承载数字校园的物理基础和物理形式,包含无线网络、有线网络和物联网等多种形式的融合网络。为学校的人、事、物提供随时随地的接入,支撑学校教学、科研、管理、服务和园区运行业务的信息流转。校园网主要覆盖的场景包含教室、宿舍、高密(礼堂&报告厅、食堂、图书馆)和操场等。
首先,我们将以教室场景为例,介绍无线网络如何规划与部署。
教室场景的主要特点是用户密度大,无线上网并发行为集中,进而对网络体验要求较高。在上课时,教室中的智慧黑板/大屏、线上教学系统的应用以及老师授课使用的笔记本电脑/平板等电子设备在该场景需要优先保障业务正常不中断,且能分配到足够的带宽进行使用。在自习和课间休息等高峰用网期间,需要承载学生和老师上网的多种业务并发。
教室场景主要的业务功能类型可分为教学业务、网页浏览和文件传输等,重点需要保证教学类业务的带宽需求以及网络体验需求。

覆盖要求
覆盖区域:教室全区域,关键区域:讲台处,一般区域:其他
接入数量:普通教室60-80,阶梯大教室150-260
信号强度:95%区域信号强度≥-65 dBm。
性能要求
并发终端用户数:单AP接入用户数80终端,并发率80%,
带宽速率:VIP终端(如老师的终端)体验速率50Mbps,保障速率16Mbps;其他终端体验速率32 Mbps,保障速率5 Mbps
时延及丢包:95%区域时延< 20毫秒、丢包率<0.1%。
教室场景的用户密度大,无线上网并发行为集中,推荐使用多空间流,多射频的高密AP,建议教室场景在AP选型时考虑以下内容:

针对教室场景,需要优先保障教学的应用业务和关键终端的网络使用体验需求,可以部署如下技术功能来满足当前场景的业务需求。
智能业务识别与保障技术
在教室这种高密场景下网络很容易发生拥塞,对于教学中的的关键应用业务,如钉钉课堂、腾讯会议等线上教学应用,在发生网络拥塞时会出现画面声音卡顿不流畅等问题,严重影响到教学质量。
针对上述此类问题,可部署智能业务识别与保障功能,该技术支持应用的智能识别,并对识别出的应用进行快照保存,用户后续的报文会和快照进行对比,结合智能分拣技术可以将已经识别出的应用报文高速转发处理。当发现空口占用率过高影响到音视频业务的使用体验时,AP通过有意识的压制非关键业务的流量,为关键业务预留空口资源,从而达到应用双向加速的效果。另外在检测到用户在使用关键业务时,AP会在漫游和射频切换行为上进行针对性的优化,让用户在使用关键业务时始终保持流畅的体验。
VIP终端技术
教室场景中,教学用的关键终端如老师的笔记本电脑、无线投屏的终端、教学演示的智慧黑板/大屏等,需要优先保障这部分终端在网络发射拥塞时也能有良好的上网体验,可以分配到足够的带宽进行使用,以避免出现教学中断等问题。
针对上述问题,可部署VIP终端功能。该功能允许管理员自主选择需要监控的重要用户,并实时监控重要用户的运行状态,根据网络运行状况随时动态调整,保障重要用户的上网和运维体验,更有针对性的利用网络资源,具体体现在:
VIP用户可获得比普通用户更高品质的无线网络体验:例如更高的无线网络使用优先级、更好的数据收发速率、更低的网络延迟、更高的报文收发优先级、更好的网络带宽等。
具有优先接入、优先转发、不受限速、预留资源防大流量冲击、空口优先、动态限速其他级别终端等权利。
WLAN射频负载均衡技术
对于能容纳200-300人比较大的阶梯教室,会部署2到3个AP,由于教室的进出门位置固定,所有老师和学生从门口进入均会首先连接到最靠近门口AP的radio上。部分学生终端位置若处于两个AP共同覆盖范围之内且终端接收到的AP
radio的信号仍较好时(≥-65dBm),此时这部分终端不会发生漫游而是仍保持连接到最靠近门口AP的radio上,这样会导致连接到最靠近门口AP的radio终端负载过大,连接到该AP
radio的终端体验均会变差,而距离门口较远的AP连接的终端数较少,负载小,使用体验较好。最终造成整体AP射频负载不均衡,不能充分地保证每个射频的性能和无线客户端的带宽
针对上述问题,可部署WLAN射频负载均衡功能。该功能主要用于在高密度无线网络环境中平衡Radio的负载,充分地保证每个AP的性能和无线客户端的带宽。WLAN射频负载均衡功能的核心为:基于AC上接入的每一个AP的每一个射频不区分频段的进行负载均衡。
广播组播优化技术
在无线网络中,数据通过无线信道进行传输,无论是AP还是终端,每个设备都需要通过竞争来获取信道的使用权,同一信道中,同时只能有一个设备发送数据。在这种情况下,空口中的广播、组播报文会从如下多个方面会影响网络的质量:
为了保障空口中广播、组播报文的稳定收发,协议规定无线网络以最低速率发送广播、组播报文,空口中的广播、组播报文会拖慢网络的整体速率。
广播、组播报文用于请求某个服务或信息,网络中很多终端会接收广播、组播报文,但通常只有一个终端需要应答,无用的广播、组播报文会占用无线网络和设备的资源。
无线网络中,有很多协议需要向空口发送广播、组播报文,会大量占用空口资源,从而造成网络拥塞,导致无线网络性能下降。
针对上述问题,可部署广播组播优化功能,通过广播、组播报文进行识别分析,对广播、组播报文进行一系列流量优化措施,实时对无线网络进行调优,有效减少广播、组播协议报文对无线网络造成的冲击,优化空口资源,提升网络的数据传输效率,增加传输的稳定性。具体措施包括:
AP代答或转单播处理网络中特定设备才需要应答的广播、组播报文。
AP丢弃空口中用不到的协议的广播、组播报文。
AP丢弃当前不使用的服务的广播、组播报文。
AP对向空口发送广播、组播报文进行限速。
对于普通教室和阶梯大教室两种教室场景,AP的部署建议如下表:


图(1)普通教室AP部署示意图

图(2)阶梯大教室AP部署示意图
高校无线网络建设是《中国教育现代化2035》战略的重要组成部分,也是当前高校校园数字化建设的重点工作。有关更多无线网络部署场景的需求分析、设备选型、功能部署、安装要点等内容,请持续关注新华三智能联接。
