高校智慧校园WiFi6无线技术应用研究

高校智慧校园WiFi6无线技术应用研究

闫浩1,于洋2

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摘要：智慧校园系统是提升高校信息化管理水平的重要途径，厘清高校智慧校园系统各类功能的用户需求属性，对提升智慧校园服务质量至关重要。无线校园网是校园网当中重要的组成部分，传统的面板式AP存在无线协议老旧、无线转发性能较差等缺点，已无法满足校园网用户对优质无线校园网的需求。随着WiFi6的诞生，WiFi6与5G网络的融合组网，适合应用到高校高密无线上网环境当中。本文着重探讨了5G和wifi6如何在高校智慧校园建设中的应用,最终目的是希望促进新一代通讯技术与高校智慧校园体系框架的智慧融合。

关键词：高校；智慧校园；WiFi6；无线技术；应用

引言

信息化和通信技术的快速发展对高校的教学管理和生活方式产生了深刻的影响。一方面，手机、笔记本电脑等移动终端的普及对接入网络的需求日益增长；另一方面，智慧校园的应用场景要求网络可以便捷覆盖和满足用户高密度接入需求。基于WiFi6技术的无线网络因组网方式灵活、网络覆盖宽广、终端接入便捷以及多用户场景下的良好接入体验在高校实现了快速推广。

1相关概念

1.15G与wifi6

5G是最新一代蜂窝移动通信技术,也是继2G、3G和4G系统之后的第五代移动通讯技术。相比4G,它有如下几个优势:速度快,理论带宽是4G的一百倍;大容量,可同时容纳100万设备同时在线;低时延,从4G网络时延的20ms提升为1ms,可靠性大增。并且通过波束赋形技术使5G能在500公里/小时的高速运动场景稳定通信。Wifi6是当前最新的第六代wifi,也即802.11ax,支持2.4GHz和5GHz频段,向下兼容11a/b/g/n/ac。相比前一代,速度提高四成,数据的吞吐量变得更大了。多个设备要传输的数据被拆分成小份,多个用户可以同时进行网络数据传输。WiFi6最大的进步是对多设备连接的支持,单个WiFi6路由器能连接1024台设备,是目前的4倍。另外,wifi6也提高了安全性。对于高校面临的日益严峻的网络安全挑战提供了技术支撑。5g和wifi6技术,一个主室内,一个主室外。速度快,高带宽、大容量、低时延的优点在物联网时代的高校智慧校园建设中将会如鱼得水。可以预见在未来几年中,物联网设备肯定会逐渐支持这两种通讯标准。

1.2智慧校园

智慧校园指的是以物联网为基础的智慧化的校园工作、学习和生活一体化环境，这个一体化环境以各种应用服务系统为载体，将教学、科研、管理和校园生活进行充分融合。高校智慧校园建设的核心特征表现在以下3个方面：第一，构建感知环境与云服务的数字化平台，为师生提供个性化的便捷服务；第二，教师、职工与学生模块的数据，分别或在同一接口进行数据分析处理，集中在云端数据的共享中心，在互联网交互工作下，完成相关服务；第三，信息化平台及智能感知的环境建设，是借助外界和学校所搭建的交流端口。

2WiFi6在智慧校园中的优势

WiFi6新技术并不是为了提升单个设备的链接速度，而是更注重密集用户的使用场景，重点提高了密集用户高带宽高速率并低延时并发传输。从这点来说，WiFi6与5G技术的出发点是高度一致的。从WiFi6的各项技术指标来看，这个新技术是非常前沿的，单流带宽提升至1201Mbps；支持完整版的MU-MIMO，能够同时支持多终端进行双向传输；支持OFDMA黑科技。不过WiFi6需要8根天线并行才能达到9.6Gbps的带宽，我们目前使用的终端设备一般却只有2根天线，所以在目前很多情况下峰值带宽最高只能达到2.4Gbps。而在实际使用中，因为各无线信号之间的互相干扰，所以实际传输速度经常无法达到理论上的300M/s。不过在WiFi6的5G频段下，连接带宽和实际下载速度已经可以超过目前的千兆有线网络。真正实现无线超越有线。

3WiFi6技术智慧校园应用场景

3.1WiFi6为智慧教室提供网络支撑条件

智慧教室是智慧校园的典型应用场景，它以“互联网+”、云计算、物联网等新技术为基础，并融合大数据分析人工智能和多媒体技术，实现人性化和智能化的开放互动学习，助力高效、科学、精准教学和教研。如上课前教师根据接入教室内局域网的终端设备及认证用户名进行自动考勤点名，可以大幅减少点名签到时间；或者借助于智能数据采集终端，可自动采集教学数据并安全稳定传输到云端，可用于教学大数据分析提高教学水平。人员考勤和教学大数据分析等教学场景都依赖于WiFi6网络的高速率传输数据和高密度用户接入。WiFi6的上行/下行MU-MIMO技术可确保多用户终端高并发接入，解决无线网络在多用户接入场景下网络卡顿的痛点需求。此外，WiFi6理论最高速率可达9.6Gbps,即使受限于终端设备的天线数量，依然可以实现最高1.2Gbps的协商速率，可满足智慧教室的各个应用场景的带宽需求。

3.2WiFi6助力于VR/AR教学

信息化技术越来越多地应用于高校教学实践中，有力地促进了高校教学模式转变、丰富了课堂教学内容。如利用VR/AR技术，将现实世界和虚拟环境交织融合，创造和现实几乎完全一样的虚拟环境，让学生感受身临其境的情景，可以激发学生的学习兴趣，催生学习动力，提高学习效率。教师利用VR/AR改进教学模式，帮助学生将课堂理论知识和现实实践有机结合，提高教学育人能力和水平。VR/AR技术对于网络的延时要求很高，否则无法创造逼真的环境，并且容易造成用户头晕目眩。WiFi6无线技术在便捷用户接入的同时可以大大降低网络的延时，为VR/AR用户带来更逼真流畅的使用体验。

3.3WiFi6与物联网融合组网

物联网技术在智慧校园有广泛的应用，校园一卡通是高校物联网建设最广泛的应用场景，可满足全校师生就餐吃饭、图书借阅、门禁出入、班车乘坐、游泳办卡、健身房出入等学习和生活信息化服务，并在智慧校园建设的背景下融入了人脸识别、指纹识别等新技术的应用。当前，校园一卡通系统主要以有线网的方式接入读卡器或自助终端，可有效满足新技术对于网络速率和时延的要求。但针对校园信息化移动场景或有线网无法到达的区域，WiFi6无线网络是一个更好的解决方案。比如，校内班车一般要求师生通过校园一卡通进行身份鉴别，这种方式对于忘记携带校园一卡通的师生很不友好。通过“刷脸”方式进行身份鉴别可解决忘记带证的问题，这衍生出了移动联网的需求，并且人脸识别技术对于网络的速率和时延要求很高。通过覆盖全校的WiFi6无线网络，校内班车可通过漫游方式接入校园网，WiFi6无线网络的高速率、大容量、低延时等特性可满足智慧校园的移动应用场景下的联网需求。

结束语

WiFi6无线接入设备商用正在大规模地普及，目前大多数移动终端设备芯片还不支持WiFi6协议，但由于WiFi6可以向下兼容WiFi5，因此，WiFi6依然可以表现出比WiFi5更优异的性能。可以预见，在未来WiFi6无线终端逐步普及后，WiFi6将会为高校智慧校园提供更好的网络支撑环境。

参考文献

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[2]郑磊.WiFi6与5G技术的性能对比与应用分析[J].科技创新导报,2019,16(16):144-151.

[3]江波.5G技术和wifi6技术在高校智慧校园建设中的应用探讨[J].数字技术与应用,2020,38(04):28-30.