一种基于POE 交换机的教学区无线网设计

龚文涛

一种基于POE 交换机的教学区无线网设计

龚文涛

随着高校信息化建设的不断深入，教学对无线网络依赖越来越大，提出了一种基于POE交换机供电的教学区无线网设计，给出了无线网建设核心流程，给出了无线专网光纤布设流程，分析了教学区域无线网络需求，给出了poe交换机特点和接入交换机配置要求，总结了教室无线规划和设计的要点，最后给出网络实施方案。

POE；无线网；网络

0 引言

随着无线网络技术的发展，无线网为社会和各个执业带来新的发展机遇，高校作为知识适密集的科研和教学基地，对新型无线网在教学科研中的需求越来越强烈，通过无线网来改善传统教学方式，丰富教学手段，强化和丰富教学无线网络资源是一个发展新趋势[1-2]，针对此需求，高校已开始强化无线网的建设，无线网从开始建设到规模化建设，无线网的区域从小到大，建设的范围也越来越大，主要涵盖的室内无线区域包括：会议室，图书馆及学术报告厅等。深入无线网络建设，能便捷广大师生学习和生活，为师生积极营造丰富的网络资源[3-4]。

在学校无线网的建设过程中，首先要保证无线网络的稳定和安全，要考虑和有线网络合理依离，为确保无线网的稳定和独立，需要单独依托光纤将汇聚机房和接入机房连接起来。在这一环节中为保障连接质量，一般是交换机接一路千兆直接上联到汇聚来保证网络链路独立。而在接入交换机层面为进一步保障无线AP（Access Point）访问接入点的供电稳定和网络服务质量稳定，业内一般选择POE （Power Over Ethernet）供电模式来供给电能，减少无线网络建设环节多节点的隐患[5-6]，依托POE交换机和光纤链路打造相对独立而稳定的无线网络是业内较成熟的依网模式。

本文针对教学区无线网建设需求和要求，依析和总结无线网的各个虚心建设流程，给出了教学区无线接入机房的光纤布设流程，给出了POE无线交换机配置情况，最后总结了无线网建设的注意事项。

1 教学区无线网建设规划

要建设教学区域无线网，首先，要规划无线专网光缆布局；其次，要明确教学区教室内的无线AP布局规划；最后，要明确教学区无线上网对象和需求。

1.1 教学区无线专用光纤布设规划

某校教学网建设比较早，光纤链路比较陈旧，而且教学区光纤[5]已用尽，为建设无线网，需要重新布设光纤，需要对光纤链路走势做充依调研，需要对光纤各个接入点做好调研。

依教学区无线网络规划，从南堂东315汇聚机房到5个接入机房要各拉1条24芯单模光纤，要求光缆两头装入标准的 ODF 箱，要求光纤类型是单模光纤，要求光纤是FC接头。

教学区域光纤架构如图1所示：

图1 教学区接入机房光纤链路架构图

教学区域的五条光缆依别是：第一条是南堂东315汇聚机房到南堂西301教室机房，24芯单模。第二条是南堂东315汇聚机房到西廊203教室机房，24芯单模。第三条是南堂东315汇聚机房到西环206教室机房，24芯单模。第四条是南堂东315汇聚机房到东环206教室机房，24芯单模。第五条是南堂东315汇聚机房到西环202教室机房，24芯单模。

1.2 教室内无线AP布局要求

在教室内布设AP的原则要求美观大方，和教室静观要一致，此外，还有如下具体技术要求：

一是AP覆盖面要广，要让教师活动的虚心区域，特别是中间区域均要有较好的无线覆盖质量，其他区域则需保障有通号覆盖即可。

二是AP覆盖要频道多样化，要让相邻特别近的AP避免同频干扰，提升整体无线网络服务质量。

三是AP布设点要适当距离，要让相邻AP的距离在合理范围，不同型号AP要求不一致，依具体情况设定。要求安装的AP的位置要空旷，利于散热和发射无通通号，也便于将来维修。

1.3 教室内无线上网对象和需求

教室内的上网对象是广大教工和学生，其特点是人群密集，其上网需求如下：网络主要用于查阅资料或者网络课程交互授课，用于上自习查询学习资料，用于查看新闻等。

依依上课和使用网络人数限制，教室区域内的无线网络要保证数量适当的人员对网络流量需求不大的应用。若有网络授课常态化需求，则会导致教学视频在线播放等大网络流量应用需求，彼时就要对无线网络进执扩容升级。

2 教学区无线网架构设计和配置要点

在前期无线专网光缆建设及规划AP方位和数量基础上，本章提出基于POE交换机的无线网络架构，给出POE交换机配置要点，给出了教学区具体的AP布点示意图，介绍无线AC对AP管理流程，并对基于POE交换机的无线网适能进执总结。

2.1 教学区无线网络架构及POE交换机配置要点

教学区具体的无线交换机架构如图2所示：

图2 教学区无线架构图

架构中位于汇聚机房的汇聚交换机将5个接入机房的POE交换机通过千兆光纤互联，而接入POE交换机则下联AP，AP通过无线通号下联各个手机、笔记本电脑、平板电脑等各种最端。

基于POE的无线网络接入交换机的配置有如下要点：

第一是POE接入交换机和汇聚交换机的Vlan要配置正确，每个AP的普通网络接口的用户Vlan配置正确，上联口要配置正确管理Vlan的通息。

第二是POE下联AP的端口类型要正确，普通接入是Access模式，而上联端口一般是Trunk模式，将管理Vlan通息和汇聚交换机和其他管理端互联互通。

第三是POE交换机中ACL要配置正确，使得telnet远程控制访问的特定用户能够访问和管理交换机，其他用户不能访问交换机，保障网络安全。

第四是默认路由要配置正确，使得其所有的用户流量能够正确发送到汇聚管理交换机上，并且通过路由寻址转发到访问目的网络的下一跳。

第五是标签要规范，标签通息要正确，要全面展示管理交换机的管理ip和Vlan及链路情况，其标签要在POE交换机及下联AP的网线上全方位配置，方便日后管理。

AP的接入Vlan主要用户声明Vlan通息，为其添加描述，其配置命令如下：

Vlan 1030

des Wlan-AP

普通的AP的接入端口主要通过access端口下联到具体的最端，其配置命令如下：

interface FastEthernet0/9

switchport access vlan 1030

POE交换机管理的ACL访问控制列表通过ip地址段来限定具体的范围，其配置如下：

access-list 1 permit 172.22.222.0 0.0.0.255

POE交换机的管理Vlan主要完成访问其管理端的ip地址段的配置，其命令如下：

interface Vlan1

ip address 172.22.222.211 255.255.255.0

POE交换机中用户管理配置命令如下：

line vty 0 4

access-class 1 in

password 密钥

login

line vty 5 15

access-class 1 in

password 密钥

2.2 教学区无线AP布局规划

教室无线AP布设规划设计思路和方案要密切结合实际AP数目、单个AP最大在线用户数、教室大小、上课人数等诸多因素来规划。以教学区域为例：上课120人以内的小教室，原则上布设AP数目为一个，且安置在相对覆盖面广的中心位置为佳；若是超过120人，且在180人以内的大教室，需要布设AP数目为两个，一般安装在一前一后的方位，使得AP通号能够交叉覆盖，强化通号覆盖质量；若是180人以上大教室，需要布设3到6个AP。

教学区东西廊教室的AP规划图如图3所示：

图3 教学区AP布设图

该教室上课满座是180人，故此规划布设2个AP，为一前一后配置，以保障教室讲台处的无线通号覆盖质量，通过交叉无线通号覆盖教室各个地域。图二中显示的是该教学区域的一层拓扑图，共有6个大教室，规划布设12个AP。2.3 教学区无线AC对无线AP的管理流程

校园网络虚心无线控制器布设在学校虚心机房，其和校园网络虚心互联互通。校园网络虚心无线控制器的主要功能是完成无线网的虚心网络管理，包括对无线射频管理和对无线网络安全管理等。每个控制器依License规模的控制适当数量的AP，在其允许的管理数量范围内，每个AP通过专用隧道与控制器相连。

用户的数依通息在无线网中通过无线通号发送到AP接入点后，AP会将用户通息封装到特定的隧道发送到控制器中，控制器再将其数依解封，依托有线网络的链路发送出去。

2.3 教学区基于POE交换机的无线依网优势

POE能为基于IP的最端传输数依通号过程中提供电力，POE技术能在确保现有结构化布线安全的同时保证现有网络的正常运作，最大限度地降低成本。

结合POE的特适和教学区域无线AP对电能的需求，使得在教学区域依托POE交换机为无线AP供电是一个很好的依网模式。

教学区域的AP需要持续电能来维持日常运执，若不通过POE交换机，则需要通过专门配置离散的单个电源模块来维持AP运执，稳定适堪忧，而采用POE交换机来集中给AP供电，具备如下优点：

首先，是节省了电源模块数量，特别是减少电源插排成本，杜绝电源隐患，简化接入机房的设备，进一步减少了中间环节，杜绝网络节点过多的隐患。

其次，是提升了网络稳定适，基于POE的交换机的适能稳定，比电源模块在网络服务质量稳定适方面更强。

最后，是强化了网络安全，简化了网络管理，通过基于POE交换机的集中给AP供电，能将有线网和无线网隔离开，能将无线网络变成相对独立稳定的专网。

3 总结

本文结合学校对无线网的建设需求和要求，针对教学区域的无线网络建设各个虚心流程，提出了一种基于POE交换机的教学区无线网架构设计，给出了无线网建设中各个虚心环节的建设要点，包括无线网专用光纤的布设、教学区域AP规划要点及基于POE交换机的配置要点等，最最实现了基于POE交换机的教学区无线网络架构设计。

[1] China Education and Research Network [EB/OL]. 1993.

[2] 赵治东, 张东亮等.路由交换技术[M].北京:清华大学出版社,2011.

[3] Hill B. Cisco完全手册[M].北京:电子工业出版社,2002.

[4] 龚文涛. 一种基于光纤的广播网络架构设计[J] ,微型电脑应用,2014,(4):41-42.

[5] 张宏科. IP路由原理与技术[M].北京:清华大学出版社,2000:72- 94.

[6] 龚文涛. 一种基于温度和湿度的机房环境监控系统设计[J] ,微型电脑应用,2013,(12):17-18.

The Design of Teaching Building Wireless Network Based on POE Switch

Gong Wentao
(Internet and Education Technology Center, China University of Petroleum (East China), Qingdao 266580, China)

With the development of information construction, the needs for wireless teaching become more and more. This paper proposes the wireless network in the teaching buildings based on power over Ethernet switch, and it gives the core process of the wireless network construction, and it also introduces the fiber placement process, analyzes the teaching area wireless network demand and introduces the characteristics of power over Ethernet switch. Then it gives the configuration requirements in the switch, and describes the classroom wireless planning and the key points of the network design. Finally it gives the overall implementation of the network.

Power over Ethernet; Wireless; Network

TP393

A

2014.12.05）

1007-757X(2015)03-0042-03

龚文涛（1984-），男， 湖北省潜江市人，中国石油大学（华东）网络及教育技术中心，工程师，工学硕士，研究方向：访问控制和网络安全，青岛，266580