校园网为高校数字化校园创造了一个良好的支撑环境，在行政管理、科学研究、人才培养、学科建设和师生员工的课余生活等方面产生了深远的影响.随着校园网的不断建设以及高校扩招，网络用户日益增长，网络故障所带来的问题也越来越突出.因此，确保校园网络的稳定运行、熟悉各种可能故障点，迅速定位排查故障，对于保证高校正常的教学、科研和管理具有重要意义.由于校园网很庞大,一旦出了问题我们该怎么去找出故障的原因呢，下面本文将以实例来解析校园网出故障的排查办法。
1 校园网运维概述
1.1 校园网逻辑结构
校园网一般采用核心层、汇聚层、接入层模型结构.核心层负责汇聚层的接入，数据的快速转发，同时实现与互联网运营商的骨干网络互联.汇聚层负责处理来自接入层设备的所有通信量，并提供到核心层的上行链路.接入层提供终端用户访问校园网络的接口.
1.2 校园网综合布线系统
校园网综合布线系统是校园网络的重要基础，是一种模块化的、灵活性极高的建筑物内或建筑群之间的信息传输通道[1].它既能使语音、数据、图像设备和交换设备与其它信息管理系统彼此相连，也能使这些设备与外部通信网络相连接.为保证校园网综合布线系统的功能和发展需求，以及较高的校园网综合布线常见故障排查及解决方法研究
1.3 韩山师范学院校园网综合布线现状
韩山师范学院校园网建设始于1999年，采用三层结构和星形拓扑设计.目前已形成了万兆核心，千兆主干，百兆到桌面，高速出口带宽的校园网，覆盖全校的教学办公区域和生活区域.校园网拥有一个2 Gbps的中国电信出口和一个200 Mbps中国教育与科研计算机网出口.校园网已覆盖校本部和陶瓷学院校区的大部分楼宇，铺设光缆长度28.62千米，网络信息点14 077个.综合布线系统采用三层网络布线，第一层由网络中心机房到汇聚层机柜，采用光纤连接;第二层由汇聚层机柜到多个建筑的接入层机柜，采用光纤连接;同一建筑内的不同机柜间采用光纤或六类双绞线连接;第三层由接入层楼层交换机柜内的配线架到用户信息点网模块，采用超五类双绞线连接至桌面.
2 综合布线故障排查
在日常网络维护中，校园网综合布线的故障率是比较高的，据不完全统计，约占故障总数的70%以上.一旦网络出现故障，快速准确地分析故障原因，及时解决故障，从而保障用户恢复正常使用，既要掌握扎实的计算机网络基本理论知识，也要在运维中不断积累经验.综合布线故障的排查是以网络综合布线系统与施工技术为基础，从故障现象出发，通过网络诊断工具获取有助于故障排查的信息，分析原因，确定故障点，排除故障，恢复校园网的正常运行的过程.
2.1 网络故障排查步骤流程
一般的网络故障排查步骤如下：
1)观察、描述故障现象.
亲临现场观察用户演示故障，向用户询问故障发生前的操作行为，故障发生的首次时间、频率、影响的范围以及故障发生前是否对该节点或网络进行改动，整理并记录故障现象.
2)收集可能产生故障原因的信息.
查看网络维护日志并向其他网管员了解近期故障区域的相关变动信息.通过网络管理系统 、网络设备诊断命令、操作系统诊断命令、协议分析工具以及网络测试仪器收集故障相关信息.比如，观察双绞线与水晶头的连接是否正确;通过show interface命令查看交换机端口的状态是否异常;登录网络管理系统查看故障发生前后网络监控系统的统计记录等等.
3)分析故障的原因.
根据收集到的信息，分析列举出导致故障的各种可能原因.
4)制定解决方案.
针对故障原因，按优先级排序，从可能性由大到小制定出解决方案，提高排查的效率.
5)逐一实施解决方案.
逐一实施解决方案的对策，并观察网络状态，直到故障恢复正常.在实际综合布线故障排除时，可以先采用分段法确定故障点，再灵活应用结合替换法等排除故障，从而提高故障排查的效率.
6)记录好故障排查过程.
故障排查的过程要认真记录每更改一个参数的结果.处理完故障后，要搞清楚故障发生的原因，拟定相应的对策，尽可能避免类似的故障再发生，同时记录好网管日志已备日后查阅，积累运维经验.
2.2 综合布线故障排查的常用诊断工具
综合布线故障排查的常用诊断工具包括：硬件故障排除工具、软件故障排除工具以及网络诊断命令等.
2.2.1 硬件故障排除工具
1)数字万用表
用于直接测量电压、电流和电阻的电气值.利用万用表的欧姆档，能测试出双绞线的每一芯是否连通，可以得知一端接头的第几芯与双绞线另一端接头的第几芯相对应.
2)双绞线网络测试仪
校园网运维中最常用的是通断型双绞线测试仪，价格便宜，用于测试双绞线的一端到另一端是否通路、短路、开路.而比较高级的网络测试仪大多采用数字技术，能对双绞线电气特性的全面认证，快速、准确、直观地指示故障点，报告其长度、短路、串绕、跨接、反接等情况，更能方便地存储全部测试结果，以便生成测试报告[3].
3)数字查线仪
将数字音频和模拟音频结合在一起的查线仪.可以帮助网络管理员快速确定双绞线在配线架、交换机端口、墙壁、成捆的线槽中的准确位置，即便是线缆已经接入了运行中的网络.排除捆扎线缆间相互的信号干扰因素，准确识别线缆或线对.
4)光功率计
用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗的仪器.用光功率计与稳定光源组合使用，则能够测量连接损耗、检验连续性，并帮助评估光纤链路传输质量.
5)光时域反射仪
应用于光缆线路的维护、施工之中，可进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量.
6)无线网络测试仪
能快速执行无线网络发现工作，全面评估当前无线网络的安全性和可用性设置，测试结果包括网络可用性、连接情况、利用率、安全设置、恶意设备捕获、干扰检测等.
2.2.2 软件故障排除工具
网络管理系统用于监视已经连接的网络设备.通常使用简单网络管理协议(SNMP)收集关于网络运行性能和利用率的信息，利用这些信息通过各种统计可以协助判断网络运行是否正常[4].常用的网络管理工具有CiscoView、SolarWinds等.
2.2.3 网络的诊断命令
以思科为代表的网络设备厂商提供了功能丰富的诊断命令，可以用来进行故障查找与排除，问题诊断以及性能检测.常用的命令有：Show——查看系统状态和系统信息.Debug——获得路由器中交换的报文和帧的细节信息，用于调试信息.Ping——检查网络是否能够连通以及正常通信.Tracer-oute——跟踪路由，提供路径信息，确认链路延迟情况.
3 校园网综合布线系统常见故障排查及解决案例
3.1 双绞线故障
双绞线是校园网接入层最常见的传输介质，线路故障大多以单点故障为主，影响面较小.常见的故障有线路中断、两端接头线序没有按照布线标准制作、水晶头及网络模块的触点氧化、电磁干扰等.
3.1.1 因线路遭受物理破坏而出现中断
故障现象：校园网整体正常运行，某个寝室或办公室无法连网，信息插座接上网线后提示“网络电缆没有插好”.
原因分析：更换正常的双绞线跳线后，经通断测试仪检测信息模块到楼层机柜配线架的线路状态为开路，重新制作网络模块后1-2、3-6线对中仍有一芯不通.由于永久链路年限长而老化或者遭鼠咬等原因，双绞线可能出现开路的现象.
解决方案：通过双绞线网络测试仪(如FLUCK链路通)查到断点处与测试点间的距离，若断点离线路两端距离近，可以轻松找到断点处的，可将断点的所有芯线断开，分别制作水晶头后，用对接模块进行直接连接.若距离较远，由于双绞线在建筑物竖井和线槽内走线，单线更换的难度较大.在保证断开芯线不多于两对(互相缠绕的两芯为一对线)的情况下也可在两端将完好两对芯线线序优先调整为1、2、3、6.
3.1.2 电磁干扰引起的网络无法通信
故障现象：学校生活区内新装修的教师公寓，部分教师反映上网速度慢.
原因分析：通过网络测试仪的现场测试，发现网速慢的家庭内部网络有近端串扰现象;查看交换机对应端口的状态，错误检测信息较多.建设在校园生活区内的教师公寓，由学校统一规划综合布线，接入校园网络，每户家庭都预留一段4米左右的双绞线从弱电井进入家庭.在装修时，一些家庭内部的综合布线是由缺乏网络知识的电工完成，当需要延长双绞线长度时，将两端双段线对应的铜芯一一对应缠绕连接，但没有加以焊接并进行外皮的密封处理，接点的附近又有不少大功率的家电，从而产生电磁干扰，影响了双绞线通信质量.
解决方案：将预留网线在接线处剪断，按标准制作网络模块，问题解决.
3.1.3 雷击引起的网络故障
故障现象：一到雷雨天气，校园内靠山而建的建筑内一些网络设备和终端设备易受雷击影响而损坏.
原因分析：由于学校依山而建，地处雷区，早些年建设的校园网络综合布线大多采用架空双绞线级联或者光纤收发器转换，机柜接地和建筑防雷方面缺少必要的防范措施，每当雷雨季节，网络设备易受雷击影响，从而可能造成通过双绞线连接的光纤收发器、接入层交换机、宽带路由器、电脑网卡等设备的损坏.
解决方案：对于分开的建筑间采用架空双绞线级联的，改为光纤级联，降低雷击影响.对采用架空双绞线接入终端设备的，改为穿金属管后埋地敷设入室.若埋地入室有困难，双绞线应敷设在金属管道内，并分别连到各分开的建筑物等电位连接带上[5].将光纤收发器更换为光模块，更经济的方法是在双绞线与光纤收发器之间增加RJ45网络信号防雷器.
3.2 光纤故障
光纤是校园网主干网的传输介质，光纤故障一般为区域性故障，涉及范围一般较广.常见的故障有光纤接头、终端盒受污染，光缆、跳线、尾纤中断等.
3.2.1 光缆遭到破坏引起的故障
故障现象：校园网某汇聚交换机所在区域所有用户都无法上网.现场观察核心交换机对应的下联口和汇聚交换机上联口光纤模块连接指示灯都不亮.
原因分析：依次更换了好的SFP光模块、新的光纤跳线以及冗余的两芯光纤，网络都没有恢复正常，因此故障可能出现在核心交换机到汇聚交换机之间的光缆上.原因1：校园网主干光缆大多铺设在地下，相隔一段距离有一个通信井，上面加有井盖.校园内基建施工时，泥头车经过通信井时压强过大，碾压导致井盖损坏，井盖滑落导致压坏光缆或施工单位不慎把光缆挖断.原因2：校园内由于地理结构复杂，部分光缆采用钢绞线支承结构架空架设，若架设高度没有按标准高度遇到大型货车或者超高货车很可能光缆被挂断.
解决方案：用光时域反射仪(OTDR)通过连接器对线路进行测量，计算出故障点与测试端间的距离，然后对照该光缆的维护明细图表等原始资料，就可确定故障点的大致位置，对大致位置沿线路巡查，找到准确的故障点，重新熔接好光缆.光缆线路设施的维护要规范化管理，保证好直埋线路的标石、标志牌、宣传牌、管道、人手孔等设施齐全[6].对于地处交通要道的架空光缆，最好埋设于地下或提高光缆架空高度.
3.2.2 跳线引起的故障
故障现象：某汇聚交换机所在机房改造，更换容积更大的交换机机柜后，下联的几个接入层交换机都出现网络连接不稳定状况.
原因分析：在接入层ping网关丢包严重，使用光功率计测试接入层至汇聚层的线路，光功率偏低.观察发现由于交换机机柜位置调整，交换机机柜与光纤配线架机柜距离增大，导致从配线架连接汇聚交换机原有的3米光纤跳线紧绷，加上将跳线束绑扎的扎带过紧，造成跳线变形，损伤光纤.
解决方案：重新定制了5米的光纤跳线更换原偏短的3米跳线，并重新设计走线线路，故障解决.今后选择跳线长度，应视所连接设备的距离、走线路径的长短，并留有自然弯曲的适当裕量为宜;跳线束绑扎宜虚不宜实，只起到归拢作用，不可用力过大.
3.2.3 光纤终端盒的故障
故障现象：某教工宿舍网络突然不通，而其他地方网络正常.通过网络管理系统监控记录查询，该节点时有丢包现象发生.
原因分析：到现场更换交换机与光模块后故障仍未解决，判断线路故障可能性较大.使用光功率计测试该节点到汇聚交换机的线路，无光功率.更换冗余两芯光纤后，网络复通，但丢包率较高.观察网络机柜内部，发现光纤跳线有鼠咬的印痕，网络机柜内积尘严重，打开光纤终端盒看到一芯裸纤已被老鼠咬断.由于老式教工宿舍楼的网络机柜地处在比较阴暗潮湿的环境，住户堆放杂物的地方也靠近机柜，久而久之机柜会成为老鼠栖息之地.光纤跳线以及不完全密封的光纤终端盒中的裸纤都可能遭遇鼠咬等破坏，而老鼠带到机柜的杂物以及积尘则会影响光纤的通讯质量.
解决方案：重新熔接好断开的尾纤与光缆的纤芯，更换新的光纤跳线，网络恢复正常;同时清扫网络机柜，在机柜底部进线处以及光纤终端盒后端未密封处用防火泥堵上以防鼠.
3.3 无线网络
随着当下笔记本电脑、智能手机、平板电脑等无线终端日益普及，WLAN的接入方式越来越受到校园网用户的青睐.校园网常见的故障主要是信号不稳定与网络速度慢的问题.
3.3.1 信号正常，上网速度慢
故障描述：无线信号正常的时候，无法连接上AP或者连接成功但网速仍达不到运营商宣称的相应速率.
原因分析：虽然各大网络运营商构建了覆盖全校园的无线网络，但由于在用户密度大的学生宿舍区区域AP的数量仍不足，大量用户接入，引起空中接口竞争，导致时延大，甚至无法接入，能接入的单个用户的平均上网速率不理想.
解决方案：若运营商可以加大投入，可在用户密集的区域增加AP的数量并提高总带宽.而对于有无线连接需要的用户也可以自行购置无线AP，通过寝室的网络插座接入校园网使用，从而减少运营商提供接入点以及带宽不足的问题.
3.3.2 信号时好时坏，上网速度不稳定
故障描述：据单身教师宿舍区使用无线路由的部分老师反映，使用无线连接接入网络时速率慢，而改用有线接入无线路由则使用正常.
原因分析：由于WLAN采用2.4 GHz的公用频带，容易受到外来干扰，导致干扰的设备包括微波炉、无绳电话和耳机、蓝牙设备等.IEEE802.11 b/g标准只支持信道1、6、11或13这3个不重叠的传输信道.单身教工宿舍区住户间距离近，几乎每家都使用无线路由，大多数用户的无线设备的信道使用默认配置1或6，而相同或相近的信道设置容易造成信道冲突，使无线路由间相互产生干扰，导致无线网络的整体性能下降.
解决方案：无线路由的摆放位置，应尽可能避开微波炉等家电，避免在经常使用无线上网的地方和无线路由之间有信号源产生其他传输信道.通过无线网络测试仪、操作系统的无线管理软件、Net-Stumbler等软件查找出无线信号最强的SSID的信道，将无线路由的信道更改为不与周围信道相近的频段，一般信道号采用加五或减五设置.
高校校园网是一个复杂的信息化系统工程，综合布线系统作为校园网的重要组成部分，也是使用周期最长的基础设施之一.在校园网络的日常运行中，综合布线故障的发生在所难免，只有掌握好网络综合布线系统与施工技术的基础原理以及不断通过运维实践积累经验，逐步完善管理模式，健全技术文档，才能提高解决故障的效率，使校园网朝着快速、安全、完善的方向发展，从而更好地为广大师生提供优质的网络服务.
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