低成本且具备负载均衡功能无线局域网的实践与应用

　　摘要：综述了某学校无线局域网（WLAN）建设项目的实践与应用，并作为案例，展示了建设密集部署型WLAN的一种方法。项目采用性价比高、兼容性强的硬件，以及扩展性好、可改造且支持开源软件的智能路由器和访问控制器系统；经结合实际场地环境布局的规划、安装、配置及优化，构建出支持大用户量、有效、实用的WLAN。所建造的WLAN具有低成本、兼容性及扩展性好、高性能且满足统一管理的负载均衡功能等特点。

　　关键词：无线局域网；密集部署；低成本；刷机；调整；负载均衡

　　中图分类号：TP393.1文献标志码：A文章编号：1006-8228（2017）04-44-03

　　Abstract：Thispapersummarizesthepracticeandimplementationofwirelesslocalareanetworks（WLAN）constructionprojectinaschool，andasacase，jectadoptsthecost-effectiveandcompatiblehardware，andintelligentroutersandaccesscontrollersystemwithgoodscalabilityandopensourcesoftwaresupport；theplanning，installation，configurationandoptimizationarebasedofftheactualsitelayoutandenvironment，whichtheefflementedWLANhasthecharacteristicsoflow-cost，goodcompatibilityandexpansibility，highperformanceandloadbalancingfunctionofunifiedmanagement.

　　Keywords：WLAN；densedeployment；low-cost；firmwareupdate；customization；loadbalance

　　0引言

　　学校已有宽带互联网连接，而在经常举办活动的报告厅还没部署无线局域网（简称WLAN）。为便于在举办活动或召开会议时提供统一管理、安全可用的无线网络访问，需在学校报告厅建设全覆盖的、高效率的WLAN。此项目是惠州一中智能信息社2015年冬季负责实施的科技实践活动。

　　我校报告厅的整体场地如图1所示，厅内有500多个阶梯式座位。在报告厅的实际使用过程中，因具体活动不同，会场内人员聚集或分布可能不完全均匀。为了避免某个无线访问点（AccessPoint，简称AP）上接入的终端用户数量过多，影响使用效率，需要实现AP的负载均衡功能，以使客户端合理连接WLAN并保证带宽与性能。

　　此外，该项目作为我校中学生的智能信息科技实践项目，我們需考虑用非常有限的成本投入来实现高性能、灵活兼容、可扩展管理的功能系统。

　　1WLAN的技术构建实践

　　构建WLAN实践项目中较重要的技术工作。

　　1.1网络的准备与安装

　　无线网络终端采用市面上硬件性价比高、兼容性强，软件扩展性好、可改造支持基于开源类系统（例如基于OpenWrt的[1]）智能WiFi路由器。我们先对硬件作了拆机调整改造、开启Root权限[2]，再把WiFi路由器软件重装（即固件刷机）使它们转变成与访问控制器（AccessController，简称AC）系统相匹配的AP。基于场地情况（如图1），我们把整个报告厅划分为A、B、C、D四个小片区：在报告厅里共设置12个AP，分布于A、B、C、D区各3个。另一方面，需从交换机处向各AP安装布置以太网络线；对各AP分配设置合理的IP地址，把各AP纳入到AC的统一管理之中。图2是该WLAN的网络拓扑结构简化示意图。

　　1.2多AP密集部署下的优化

　　在完成WLAN设备的基本连接后，需对各AP的射频信号及其相互间的耦合影响与干扰协调问题作出优化调整。实践中，这涉及AP射频的信道选择、功率调整，同时也需注意AP位置、天线方向等细节[3]。在报告厅里密集部署了12个AP，需特别注意相邻近AP间的信号干扰。关于这方面的研究是近年来无线资源管理中的热门研究课题[4]，网上也有针对这类实践的特定参考资料。对于信道选择，我们的基本思路是：把各片区内的3个AP信道各自分开，例如在2.4GHz频段下分别选用信道1、6、11。对于功率调整，主要是优化相邻片区间的信号重叠度问题[5]；由于报告厅内没有墙壁等障碍物隔离，WiFi信号主要随着空间距离而衰减，因而我们把传输功率适当调低。对于具体AP或特定片区的优化，则基于实际测试，调整AP射频参数使其信号有足够覆盖而终端接收的信噪比又足够好。

　　1.3通过AC配置管理负载均衡功能

　　在报告厅内各片区AP信号被调整到较好覆盖（无盲区、多信道工作、相同信道也有一定冗余），且稳定可用（信号主次化、连接信噪比高）的情况下，通过负载均衡管理可进一步优化网络应用，提升网络稳定性与使用效率[6]。实现负载均衡功能在AC管理后台完成（通过AC的Web管理界面操作，也可由计算机连接AC后利用命令行实现）：负载均衡分为基于连接数和基于流量两种。基于连接数量的核心配置是AP或负载均衡组的均衡门限或其最大带机量。由于在报告厅各片区均有信道为1、6、11的AP信号，而片区间形成适当的相邻重叠，所以，可按片区或同信道确定均衡组策略。设置后重启（在测试时，可先设置小的数值），即可检查负载均衡的启用状态（由于通过AC统一了WLAN的SSID发布，所以有关的状态检查需在AC管理后台进行）。

　　2应用情况

　　在完成AC与各AP的组网、设置及多次优化调试后，也经过了一百多手机客户端同时连接的实际活动应用，表明所建设的WLAN覆盖、性能及稳定可用性达到要求。同时，通过登录AC的后台管理Web，在AP列表查询及“在线用户”查询下看到AP的负载均衡功能已经起作用。目前，学校报告厅的无线网络已在正常使用中。

　　3结束语

　　本文以惠州一中报告厅实现的带负载均衡功能WLAN建设项目为实例，探讨智能信息社相关科技创新实践活动。项目过程涉及的方法、技术方案对构建类似WLAN有启示作用。所建造的WLAN主要有以下创新点。

　　⑴具备统一管理的负载均衡功能：密集部署的AP与结合实际的调整，通过AC统一管理（也统一了SSID）且实现热点间的负载均衡，提升了网络安全性和应用效率。

　　⑵经济性：建网所用AC、15个AP（含另外3个用于开发测试）、交换机，以及连接AP的以太网络线、电源等，共花费约4000元。

　　⑶兼容性和高性能：所用的兼容性设备，除了当前可通过软件定制化提高性能外，未来可继续在开源系统的基础上再迭代开发、扩展部署，这样不但可以扩展WLAN部署至整个校园，而且可结合实际情况作性能管理上的调整，或进一步优化更新功能。这对于智能信息社的实践活动也是大有好处的。

　　学校报告厅是众多活动的常用场所，其覆盖全面且具备负载均衡管理的WLAN为举办各种活动奠定了有效的应用访问及信息交换基础。未来，可进一步把一中智能信息社开发的“电子检票系统”与无线局域网访问作更深入融合[7]。

　　参考文献（References）：

　　[1]开源中国.开源路由器第三方固件[EB/OL].http：//p/openwrt.

　　[2]iKuai爱快论坛.无线工程技术交流区[EB/OL].http：//.

　　[3]李劍锋.无线网信号不好都是细节在作怪[N].电脑报，2015.14.

　　[4]刘文静.WLAN中AP密集部署干扰协调机制[D].电子科技大学硕士学位论文，2015.

　　[5]知乎分享.WiFi信道设置一点疑惑[EB/OL].https：//question/35339958.

　　[6]太平洋电脑网/无线论坛.什么是WLAN无线网络AP的负载均衡[EB/OL].http：//.

　　[7]田丽，张巍，刘春瑞.校园一卡通会议签到系统的应用[J].计算机时代，2016.1：22-24

　　作者：曾择理