学校无线宽带上网远程智慧教学系统解决方案

1学校无线宽带上网远程智慧教学系统解决方案                      —深圳奥斯翰外国语学校                         深圳安信网络系统有限公司2013年11月   2                               一、系统分析 无线项目背景：近几年来，随着我国教育行业信息化程度的提高，校园网建设发展迅速，上网人数快速增长，校园网在学校日常工作和生活中的作用也日益重要。譬如，校园网为学校的教学、管理、日常办公、内外交流等各方面提供全面支持；校园网为学生学习活动服务；为教师、教育、教学、科研服务；为学校教学管理服务，同时利用现代视频技术、声像技术、多媒体教学课件进行教学。技术先进、高速、稳定可靠、安全和可扩充是对校园网的基本要求。环境介绍：此次无线覆盖系统项目为深圳奥斯翰外国语学校，校园占地19,250平方米，坐落在深圳市罗湖区，本期要求无线覆盖教学楼二楼，共有15间教室，其中只要求覆盖11间教室，支持各种终端WIFI连接上网，如：笔记本，台式机，智能手机，平板电脑等上网。每间教室约16人，共180人左右，每间教室面积约60平方米。大概有100个上网终端同时上网需求，后续可能会扩展，设计需要考虑系统的可扩展性。学校从电信ISP运营商处申请外网总带宽为100Mbps和30Mbps电信光纤，供二楼无线远程教学使用。学校无线覆盖主要是用于无纸化教学，智慧课堂，互动教学，云端存储，数字校园，家校互通等现代化，信息化的智慧教学。把无线信号覆盖教学区域，为教师和学生提供一个真正的无线环境。学生使用平板电脑、笔记本电脑、智能手机连接无线AP设备，可以自由地漫游切换，最大限度的利用校园服务器资源、校园电子图书馆资源、互联网资源。设计原则：本项目方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。并综合考虑施工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。本系统设计内容是系统的、完整的、全面的；设计方案具有科学性、合理性、可操作性。二、需求分析学校无线远程智慧教学对无线系统的要求相对较高，利用计算机技术、网络技术、通讯技术以及科学规范的管理对校园内的学习、教学、科研、管理和生活服务有关的所有信息资源进行整合、集成和全面的数字化，以构成统一的用户管理、统一的资源管理和统一的权限控制。在校园内可随时通过Wifi接入校园网及互联网，方便的获取学习资源，教师可利用无线网络随时随地查看学生的学习情况、完成备课及进行科研工作。客户具体需求如下：1．要求无线接入用户数为180人；2．接入终端为平板电脑，笔记本；3．同时在线人数至少为100人，视频语音教学，国外师生互动交流；4．无线上网连接速度高，平均保持在1-2Mbps左右；35．指定终端设备接入网络，只允许学生使用平板电脑连接上网教学；6.要求绑定终端MAC地址和web验证的方式上网，一个账号对应一台终端；7．固定时段，在教学时段（8:00-18:00）允许学生上网；8．要求设备长时间运行，保证无线网络稳定；三、系统规划根据上面的环境介绍和需求分析，学校无线上网远程智慧教学覆盖系统主要由下面几个部分组成：无线信号覆盖系统：由于无线接入用户数在200人左右，对网络接入的速度要求高，接入用户数多而集中；接入终端为平板电脑，笔记本等设备都支持无线WIFI功能，一般都支持最新的IEEE802.11B/G//N标准，支持54Mbps，150Mbps，300Mbps等不同速率，完全满足高带宽，高稳定性等各种不同业务数据的要求；因此接入设备需要选择一款成熟，稳定，高性能合适的覆盖热点AP设备，推荐使用安信网络WLAN运营级基站系列APAS5202NH-BS。AS5202NH-BS可接入60个左右终端用户同时上网，为多模块设计的运营级基站设备。因此二楼区域只需要用3台基站设备便可满足180人的接入用户数。设备支持最高物理层速率300Mbps，学校上联外网总带宽为130Mbps光纤，完全可以满足高速无线上网，远程视频教学。设备提供射频400mW（26dBm）功率输出，外选配7dBi高增益美化吸顶天线，AS5202NH-BS为2个射频模块，可外接2面天线，每个模块设置成不同的信道。综合学校的环境和系统需求，二楼采用三台AS5202NH-BS既可以实现无线信号无死角覆盖，其中1台设备配一个一分二功分器覆盖3间教室，另外2台设备每台配2个一分二功分器，分别覆盖4间教室，设备为2个射频模块，需要对每个模块单独划分信道，使用1、6、11三个完全不干扰信道，设备安装规划及系统拓扑图如下：4AP设备信道规划：在使用2.4G频点时，为保证信道之间不相互干扰，要求两个信道之间间隔不低于25MHz；在一个覆盖区域内，最多可提供3个不重叠的频点公式工作，通常采用1、6、11三个频点。WLAN频率规划需综合考虑建筑结构、穿透损耗以及布线系统等具体情况进行。数据汇聚回传：由于机房中心距离部分覆盖的教室相对较远，B,C基站的数据汇聚到B处交换机，再通过超五类双绞线把无线数据汇聚到机房主交换机或者路由器。A基站可直接通过双绞线连接到机房主交换机。5管理控制中心系统：管理控制中心系统包括设备管理服务器，文件服务器等的管理，设备包括交换机，路由器，光纤转化器，PC主机，服务器等；在机房中心可以对网络设备和无线设备配置管理，状态查看，监控等。学校要求只允许学生使用平板电脑连接无线WIFI，在机房管理中心使用2台认证智能管理网关，对每个学生的平板电脑使用MAC地址绑定加web验证的上网方式。217-220室为单独的一个基站AP覆盖，需要对其进行单独的后台管理，B.C基站为统一的后台管理。认证智能管理网关可依据教学时间（8:00-18:00）对指定IP的进行上网控制。四、设备选型综合学校无线覆盖系统的环境和需求，设备的选择主要包括以下三个方面：无线基站设备：推荐使用安信网络WLAN运营级基站系列AS5202NH-BS,该产品是一款高性能，多频段，多模块设计的运营级WLAN基站设备，使用高性能芯片处理方案，智能无线系统，在非视距环境下能够实现大范围无线覆盖，减少了无线数据传输的延时；设备支持2.4G/5.8G频段的IEEE802.11A/B//G/N标准，支持物理层最高速率300Mbps；配备高功率400mW射频单元模块，支持无线并发连接用户60左右终端用户上网；强大安全的管理功能，支持标准的WEP,WPA/WPA2-个人/企业-PSK/AES,802.1x,Radius客户端支持等无线链路安全认证，加密算法；同时支持SSID隐藏，VLAN，客户端隔离，ACL访问控制策略等功能；适应室内外各种复杂环境，强大的防水，防雷，散热，温控控制，防水等级达到IP66级，保证设备在室内外复杂环境长时间稳定正常工作。主要参数及性能：性能卓越稳定性强采用强大的Atheros嵌入式系统架构，高性能处理芯片，实时，多线程处理操作系统平台，保证业务的完成；加上多线程，实时性、强大的Linux嵌入式操作系统；提供高速的数据吞吐量和强劲的负载能力，稳定的信号强度和信号质量，保证无线网络可靠运行，使大规模WLAN组网灵活，稳定，可靠，简单；丰富的工作模式和接入方式提供“AP,Station，WDS”无线模式，网桥/路由多种工作模式支持，提供灵活的应用组网6方式；虚拟多VMSSID支持，针对不同的部门，用户，权限可以灵活配置不同的权限，实现无线覆盖区域内自动漫游功能，满足用户随时，随地无线上网，达到应用场景需求；设备支持WLAN宽带运营系统中的DHCP、PPTP、PPPOE、Portal/Web认证等多用户认证方式；远距离高速率多用户采用ISM（工业，科学，医疗）5G和2.4G宽频谱，配备高功率100mW和400mW射频模块单元（可选），可以灵活配置工作在5G或者2.4G频段，可选外接高增益板状天线，保证覆盖面积广，在LOS视距范围，无线信号能覆盖2KM左右，高性能，高带宽，多连接数需求，支持无线并发连接50左右终端用户正常上网需求；提供最大300Mbps的高速率带宽，保证各种数据业务需求，支持基于IP地址的流量控制功能，合理规划不同用户业务需求；多标准多终端支持支持目前市场主流网络标准和协议。兼容IEEE802.11A/B/G/N标准和IEEE802.3协议族，提供丰富的局端和终端兼容，可以支持市场上各种台式机、笔记本，智能手机、平板电脑、PDA、电子书等终端接入无线网络，保证客户投资；支持WMM优先策略，保证高质量的数据、语音、视频、网络游戏等实时业务。强大安全管理功能丰富的网络安全特性，支持标准的WEP、WPA/WPA2-个人/企业-PSK/AES、802.1x、Radius客户端支持等无线链路安全认证，加密算法。同时支持SSID隐藏功能，VLAN，客户端隔离，ACL访问控制策略等功能，充分保证无线网络传输安全；支持通过Web，SNMPv1/v2和专门网管软件进行远程集中配置管理。适应室外复杂环境丰富的网络安全特性，支持标准的WEP、WPA/WPA2-个人/企业-PSK/AES、802.1x、Radius客户端支持等无线链路安全认证，加密算法。同时支持SSID隐藏功能，VLAN，客户端隔离，ACL访问控制策略等功能，充分保证无线网络传输安全；支持通过Web，SNMPv1/v2和专门网管软件进行远程集中配置管理。适应室外复杂环境在干扰恶劣环境下，设备提供多个互不干扰频点，回避干扰，射频功率可调，天线角度的灵活配置，安装等特点，可实现更大化部署无干扰无线网络系统；强大的室外防水，防雷，防雾，散热，温控设计，防水等级达到IP66级，保证设备在室外复杂环境，恶劣气候环境下正常工作，充分保证客户投资。7网络设备：网络交换机需要根据设备的安装数量来确定交换机的口位数级应用层级，此处交换机推荐使用5口位的TP-LINKTL-SG1005+。主要参数如下：应用层级：二层；传输速率：10/100/1000Mbps；网络标准：IEEE802.3，IEEE802.3u，IEEE802.3ab，IEEE802.3x；传输模式：全双工/半双工自适应；端口数量：5个；电源电压：9V，50Hz，1.2A路由认证设备：由于学校从电信ISP运营商申请了多条光纤，路由设备需要支持多条光纤宽带同时接入。结合上述客户的需求，推荐使用WayOSWQR-3000维盟智能认证路由设备。主要参数性能如下：广域网接口4个，局域网接口1个，WAN口和LAN口可自由切换；传输速率：10/100Mbps；产品尺寸：438×204×44mm防火墙：内置防火墙；用户数量：300台以内；电源电压：AC100V-240V，50/60Hz；二代智能限速QoS：依据时间对指定IP限速；终端接入认证及广告宣传：支持PPPoE/Web认证，宽带计费云计费管理系统8五、系统实施系统实施：通过上面的系统分析，规划，选型后，进行后面的系统实施阶段；安信的无线网络设备AS5202NH-BS采用工业级软硬件设计，设备可以在恶劣环境（高温，低温，潮湿，辐射强等环境）当中连续正常的运行工作；设备安装简单方便。在干扰恶劣环境下，设备提供多个互不干扰频点，回避干扰，射频功率可调，天线角度的灵活配置，安装等特点，可实现更大化部署无干扰无线网络系统；强大的室内外防水，防雷，防雾，散热设计，防水等级达到IP66级，保证设备在室外复杂环境，恶劣气候环境下正常工作。对应校区的实际环境和现有的网络布线和施工情况，结合安信网络的无线设备，设备支持48V以太网POE供电，通过网线直接给设备供电，不会对校区现有电力线和网线的破坏，设备施工方便，容易扩展和维护。设备安装调试：设备安装严格按照《无线网络覆盖系统技术规范》来施工，严格遵守安全操作流程，所有外露馈线需加套PVC管，要求美观，PVC管转弯处的波纹管长度不得超过0.3米；在安装过程中，不能破坏校区内原有设备和装修。设备的安装位置固定在教室过道的垂直墙面，距离过道高度3-4米，基站设备放置在设备装配箱内，便于保护设备，且美观。所