Triển khai mạng wifi trong trường học

PDF. In Email

Thứ tư, 30 Tháng 11 2016 15:49   |  Số truy cập: 524

Nhu cầu học tập và giảng dạy tại các trường học đòi hỏi phải nâng cao tốc độ mạng Wi-Fi. Vì vậy các nhà thiết kế mạng Wi-Fi phải vừa chú trọng đến độ bao phủ tín hiệu vừa phải đảm bảo tốc độ Wi-Fi, đồng thời phải triển khai đồng bộ với hệ thống cáp dữ liệu băng thông rộng để hỗ trợ tốt tất cả ứng dụng mới nhất.

Trải qua 20 năm, mạng không dây Wi-Fi đã phát triển đáng kể, đặc biệt là trong môi trường giáo dục. Đầu thập niên 90, công nghệ mạng không dây mới chỉ được ứng dụng ở vài nơi, trong đó có trường học. Giữa thập niên 90, Viện Kỹ sư Điện và Điện tử (IEEE) đã phát triển tiêu chuẩn 802.11 cho mạng không dây, tuy nhiên tiêu chuẩn này chưa được áp dụng vì không tương tích với các giao thức kết nối như cổng hồng ngoại (IR), công nghệ tần số vô tuyến (RF). Đến cuối thập niên 90, tiêu chuẩn IEEE 802.11 được sửa đổi để phù hợp với công nghệ tần số vô tuyến (RF) và Wi-Fi cũng bắt đầu phát triển các công nghệ tiên tiến hơn.

Trước đây, những cơ sở triển khai Wi-Fi thường chú trọng đến độ bao phủ tín hiệu, khả năng mở rộng ra ngoài khuôn viên lớp học và những khu vực khó thi công cáp. Hiện tại, nhu cầu học tập và giảng dạy đòi hỏi phải nâng cao tốc độ Wi-Fi, vì vậy nhà thiết kế phải vừa chú trọng đến độ bao phủ tín hiệu vừa phải đảm bảo tốc độ Wi-Fi để hỗ trợ tốt tất cả ứng dụng mới nhất. Khi vai trò mạng không dây trở nên quan trọng hơn, các nhà triển khai Wi-Fi phải cung cấp những dịch vụ có hiệu suất và độ tin cậy cao hơn. Nhu cầu lắp đặt điểm truy cập không dây đòi hỏi phải triển khai đồng bộ với hệ thống cáp dữ liệu băng thông rộng.

Bài viết dưới đây phân tích một số thách thức thường gặp khi triển khai hệ thống mạng không dây cho trường học và các khuyến cáo về vị trí lắp đặt thiết bị truy cập AP (Access Point).

Cơ sở hạ tầng Wi-Fi trong trường học

Đối với các trường cao đẳng và đại học, mạng Wi-Fi không chỉ là một dịch vụ tiện ích mà còn giữ vai trò quan trọng trong hoạt động giảng dạy như: Chuyển tải nội dung học tập, chia sẻ tài liệu, chương trình học, các kết quả nghiên cứu… Ngoài ra, sở hữu mạng Wi-Fi mạnh và bao phủ rộng còn là một lợi thế đáng kể trong hoạt động tuyển sinh bởi vì các tân sinh viên bên cạnh việc quan tâm đến cơ sở vật chất sẵn có của trường còn rất quan tâm đến hệ thống mạng Wi-Fi.

Mạng Wi-Fi cần được triển khai trong các lớp học, thư viện, phòng thí nghiệm, phòng quản trị, ký túc xá, các khu vực ngoài trời và trong những khu vực có kiến trúc đặc biệt. Để đảm bảo được cả hai yếu tố về độ bao phủ rộng và tính thẩm mỹ khi lắp đặt là một thách thức lớn đối với các nhà thiết kế và lắp đặt. Ngoài ra, hệ thống mạng không dây trong trường học phải đảm bảo:

  • Phù hợp với cảnh quang xung quanh, đặc biệt trong các tòa nhà có giá trị lịch sử và kiến trúc đặc biệt.
  • Thiết bị phát sóng phải được đặt ở nơi an toàn, tránh bị trộm cắp, phá hoại, can thiệp gây nhiễu loạn, hỏng hóc do va đập hoặc bị di dời trái phép và ngắt kết nối.
  • Thiết bị phát sóng phải được bảo vệ khỏi tác động của tự nhiên, thời tiết, ẩm mốc,…
  • Đảm bảo việc truy cập thuận tiện đến các điểm truy cập không dây; hệ thống mạng được thiết kế linh hoạt, có thể dễ dàng di chuyển, bổ sung và thay thế.

Thiết kế mạng không dây mật độ cao

Theo tài liệu hướng dẫn lắp đặt cáp cho thiết bị phát sóng TSB-162-A do Hiệp hội Công nghiệp Viễn thông TIA phát hành, trong tòa nhà nên lắp đặt ít nhất một thiết bị AP cho phạm vi 18x18 m. Tuy nhiên, với các trường học có nhiều khu vực yêu cầu mật độ

sử dụng Wi-Fi cao như ký túc xá, hội trường và sân vận động, quy định TIA-4966 về cơ sở hạ tầng viễn thông cho tòa nhà và môi trường giáo dục khuyến nghị mật độ thiết bị AP nên là 25 người dùng/AP. (Bảng 1)

Trên thực tế, sinh viên thường sở hữu từ ba thiết bị di động trở lên, nhà thiết kế mạng không dây cần cân nhắc thêm nên làm thế nào để đáp ứng được nhiều thiết bị mạng không dây hơn so với số lượng người dùng. Điều này đòi hỏi các nhà thiết kế, nhà lắp đặt phải thật sáng tạo khi triển khai hệ thống kết nối cáp và các thiết bị AP.

Thẩm mỹ khi lắp đặt

Một số trường học sở hữu những tòa nhà có giá trị lịch sử và kiến trúc phức tạp, cần đặc biệt chú ý khi lắp đặt mạng không dây nhằm bảo tồn vẻ đặc trưng và tính thẩm mỹ. Thông thường, vị trí lắp đặt thiết bị AP lý tưởng là trên trần nhà, nhưng trong các kiến trúc lâu đời, kiến trúc sư sẽ không cho phép lắp đặt thiết bị AP trên trần nhà vì lý do thẩm mỹ. Kiến trúc sư có thể đề nghị lắp đặt thiết bị AP phía trên trần giả. Tuy nhiên, không được lắp đặt thiết bị AP trên trên trần giả vì các lý do sau:

  • Trên trần giả có nhiều ống dẫn điện và khoảng không gian cách với sàn bê tông khá rộng sẽ làm suy giảm tín hiệu không dây, và các chất liệu giá đỡ trần cũng tác động đến chất lượng tín hiệu.
  • Rất khó để bảo trì và sữa chữa.

Nhà thiết kế và lắp đặt mạng cần xem xét trên mọi phương pháp để giấu thiết bị AP hoặc tối thiểu hóa tác động thị giác của người dùng mà vẫn đảm bảo hiệu suất mạng không dây. Có thể lắp đặt thiết bị AP trong các hốc trần giả hoặc góc trần hoặc cố định trên tường.

Lắp đặt Wi-Fi trong ký túc xá

Hầu hết các trường đều đã hoặc đang triển khai Wi-Fi trong ký túc xá. Những nơi này thường không có trần giả để có thể lắp thiết bị AP và đi cáp bên trong trần giả. Với những nơi trần và tường kiên cố, nhà lắp đặt thường triển khai thiết bị AP lên bề mặt trần hoặc tường và đi cáp trong ống dẫn. Thiết bị AP được các nhà sản xuất khuyến nghị lắp đặt theo phương ngang, tốt nhất nên lắp trên trần để đạt hiệu quả bao phủ tín hiệu tốt nhất. Dù khả năng thiết bị AP bị trộm cắp thấp, tuy nhiên vẫn cần phải đề phòng và tránh khỏi những hành vi phá hoại, xâm phạm hoặc tháo dỡ, di dời trái phép hoặc ngắt kết nối.

Lắp đặt Wi-Fi trong sân chơi thể thao và hội trường

Thiết kế một hệ thống mạng Wi-Fi với nhiều thiết bị AP thậm chí lên đến hàng trăm cái như trong sân chơi thể thao là một thử thách lớn. Trong trường hợp này, nhà thiết kế có thể lắp đặt thiết bị AP bên dưới ghế hoặc trên phần vách thẳng đứng dọc cầu thang, vì không còn vị trí nào khác để lắp. Nên bảo vệ thiết bị AP trong hộp NEMA 4, là chiếc hộp được thiết kế để bảo vệ thiết bị bên trong khỏi mưa, nhiệt độ, nguy cơ thấm nước và vòi xịt rửa.

Nếu lắp đặt ngoài trời, có thể dùng hộp NEMA 4 dạng nhựa chống chịu được tia UV, bảo vệ thiết bị AP không bị hư hại do ánh nắng mặt trời. Cũng có thể sử dụng hộp NEMA 4 được thiết kế rắn chắc để lắp đặt dưới các dãy ghế, đảm bảo chống chịu lực va đập.

Lắp đặt Wi-Fi ở cơ sở y tế trong trường học

Trong cơ sở y tế rất cẩn trọng với những lây lan phát sinh từ nấm mốc. Một hạt bụi mốc nhỏ trong không khí cũng có thể trở thành vật truyền nhiễm vi khuẩn và vi rút. Không gian phía trên trần giả đều xem là một ổ chứa bụi và nấm mốc tiềm tàng. Do đó, các cơ sở y tế rất ngại chạm đến các thanh chắn và trần giả.

Theo thỏa thuận về kết nối trong các cơ sở chăm sóc sức khỏe, việc lắp đặt cáp cần tuân thủ theo các bước thiết lập ICRA để giảm thiểu việc lây lan bệnh truyền nhiễm và vi rút. ICRA xem các khoảng trống phía trên trần giả là nơi tích tụ bụi và nhiều vi khuẩn nấm mốc có hại, nên nghiêm cấm việc động đến các khu vực này. Nếu quá trình triển khai cáp mạng bắt buộc phải động đến trần giả và phần không gian trống phía trên, phải có sự cho phép của cơ sở và phải che chắn toàn bộ khu vực thi công. Những quy trình này có thể gây mất thời gian và gián đoạn quá trình thi công. Tuy nhiên, vì khoảng không trên trần là nơi lý tưởng để đi cáp và trần giả là vị trí hợp lý nhất để đặt thiết bị AP, nên các đơn vị thi công buộc phải chấp nhận khó khăn này.

Khi lên kế hoạch lắp đặt trong cơ sở y tế hoặc bệnh viện, các nhà thiết kế và lắp đặt hệ thống mạng cần xem xét kỹ các yêu cầu bắt buộc này. Có thể chọn giải pháp gắn thiết bị AP lên trần giả với hộp UL, được thiết kế để gắn tích hợp vào các thanh chắn trần và đơn giản hóa các bước cần tuân thủ với ICRA. Với các thiết bị AP lắp trong hộp UL gắn trần, có thể triển khai hệ thống cáp mạng mà không cần xin phép hoặc sử dụng thêm hộp NAPE, giảm chi phí và thời gian lắp đặt, tránh tạo thêm nguy cơ truyền nhiễm cho bệnh nhân.

Hệ thống cáp cho 802.11ac

Theo khuyến cáo từ TSB-162-A, nên sử dụng cáp Cat. 6A cho mỗi thiết bị AP. Nhiều trường học sử dụng hai sợi cáp Cat. 6A cho mỗi thiết bị AP nhằm dự phòng hỏng hóc hoặc mở rộng trong tương lai.

Một trong những cải tiến lớn nhất trong 802.11ac là sử dụng dải tần số 5-6 GHz. Điều này không có nghĩa các sản phẩm theo chuẩn 802.11ac sẽ không hỗ trợ dải tần số 2,4 GHz. Do tần số 2,4 GHz trùng với tần số của lò viba và các thiết bị khác nên trong tương lai, mạng Wi-Fi sẽ vận hành ở dải tần số 5 - 6 GHz, cung cấp băng thông lên đến 500 MHz, cho phép hỗ trợ đến 25 kênh 20 MHz, 12 kênh 40 MHz, hoặc 6 kênh 80 MHz, và có thể hỗ trợ 2 kênh 160 MHz. Trong tương lai gần, có thể sử dụng Wi-Fi với băng thông 240 MHz ở dải tần số này.

Các sản phẩm IEEE 802.11ac được phân chia theo hai dạng sóng, gọi là Wave 1 và Wave 2. Các sản phẩm Wave 1 được điều biến, mã hóa, và tận dụng băng thông 5 GHz. Các sản phẩm Wave 2 mang đến những công nghệ hoàn toàn mới: MU-MIMO (Multi-User Multiple-Input Multiple Output) - cho phép thiết bị AP truyền và nhận dữ liệu đồng thời đến nhiều thiết bị di động đang kết nối bằng cách sử dụng phương pháp điều hướng chùm sóng. Với các sản phẩm Wave 2 802.11ac, bên cạnh việc kết nối nhiều thiết bị di động đồng thời, lưu lượng băng thông sẽ cao hơn Wave 1. Với những cải tiến này, cần tính toán các thông số kỹ thuật để chọn cơ sở hạ tầng cáp mạng phù hợp.

Việc triển khai cơ sở hạ tầng kết nối cáp tốc độ 1 Gbps có thể phù hợp thời điểm hiện tại, nhưng với nhu cầu phát triển, độ sẵn sàng về công nghệ và băng thông, các cơ sở hạ tầng mới nên lập kế hoạch cho hệ thống cáp cao hơn 1 Gbps.

Cơ sở hạ tầng kết nối cáp nên được tính toán, thiết kế để đáp ứng nhu cầu cho 10 – 15 năm tới. Với ứng dụng rộng khắp của Wave 2 802.11ac trong vài năm tới, lưu lượng dữ liệu sẽ vượt trên 1 Gbps. Bên cạnh đó, tiêu chuẩn IEEE 802.11ad bản cải tiến đã dự đoán lưu lượng vào năm 2025 sẽ là 5 Gbps. Từ những tính toán trên, nhu cầu cơ sở hạ tầng cáp sẽ vượt ngưỡng 10 Gbps trong 10 năm tới, thậm chí có thể chỉ trong 5 năm tới.

Khảo sát nhu cầu mạng không dây

Vai trò của việc khảo sát rất quan trọng trước khi triển khai hệ thống mạng không dây Wi-Fi. Bảng 2 tổng hợp kết quả khảo sát từ những trang mạng lớn đáng tin cậy cho thấy có nhiều nguy cơ làm suy giảm tín hiệu mạng. Nguyên nhân là do những vật liệu sử dụng bên trong tòa nhà như vật liệu cách âm, cách nhiệt,… ảnh hưởng đến việc truyền tín hiệu và làm suy giảm độ bao phủ của một thiết bị AP. Mức suy hao tín hiệu tính bằng đơn vị decibel (dB). Mất 3 dB tương ứng suy hao 50% tín hiệu, và mất 10 dB tương ứng suy hao 90% tín hiệu, và mất 20 dB tương ứng suy hao 99% tín hiệu.

Xét về mặt lý thuyết, mức suy hao ở dải tần số 5 GHz tương tự 2,4 GHz, nhưng trên thực tế, khi tín hiệu xuyên qua một số vật liệu sử dụng bên trong tòa nhà làm mức suy hao ở tần số 5 GHz cao hơn 2,4 GHz. Tuy nhiên, với tốc độ truyền tín hiệu và băng thông cao hơn, các nhà thiết kế hệ thống mạng không dây sẽ tận dụng tần số 5 GHz như một lợi thế trong việc thiết kế hệ thống mạng Wi-Fi mật độ cao.

Kết luận

Hoàn toàn có thể triển khai tốt một hệ thống mạng không dây Wi-Fi mật độ cao và đáng tin cậy. Các nhà thiết kế và lắp đặt cần cân nhắc để đảm bảo tính thẩm mỹ khi triển khai. Bên cạnh đó, không nên đánh giá thấp những tác động có thể gây ra của sinh viên và nhân viên trong trường, lường trước và hạn chế các nguy cơ có thể ảnh hưởng đến hệ thống. Nhà thiết kế và lắp đặt cần nghiên cứu, sáng tạo để tạo ra một thiết kế phù hợp, đáp ứng mọi yêu cầu tiện ích và đảm bảo hệ thống mạng có khả năng phát triển trong tương lai.

Nguồn: Tamnhinmang.vn

 

DMCA.com Protection Status


Các bài viết khác

ABB
ACTi
Brother
CommScope
Emerson
Fluke Network
Fredton
Vietrack