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          WLAN抗干擾分析

          作者: 時間:2012-06-08 來源:網(wǎng)絡 收藏

          一個沒有經(jīng)過仔細設計、部署和維護的網(wǎng)絡,其整體性能將會大打折扣,因此發(fā)現(xiàn)和解決干擾一直是伴隨發(fā)展的任務之一。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/154691.htm

          今天,WLAN已經(jīng)不再僅僅是最初的一種簡便的網(wǎng)絡接入方式,企業(yè)的許多重要應用,諸如語音、視頻、定位等服務都逐漸部署到無線網(wǎng)絡上。即便是普通的網(wǎng)絡訪問,用戶也是希望帶寬越高越好。隨著應用的增加,無線干擾問題對網(wǎng)絡服務的質(zhì)量影響日顯突出

          一、 無線干擾的分類和來源

          無線干擾按照類型可劃分為WLAN干擾和非WLAN干擾。WLAN干擾是指干擾源發(fā)送的RF信號也符合802.11標準,除此之外都是非WLAN干擾。對WLAN干擾,可進一步按照頻率范圍分為同頻干擾和鄰頻干擾。按照來源劃分,可分為WLAN網(wǎng)絡自身的互干擾和網(wǎng)絡外的干擾

          1. WLAN網(wǎng)絡自身的同頻干擾

          同頻干擾是指兩個工作在相同頻率上的WLAN設備之間的相互干擾。WLAN工作ISM(Industry, Science and Medicine)頻段,包括2.4G和5G兩個頻段。對某些國家或地區(qū)來說,僅有2.4G頻段可用。在2.4G頻段上,互不干擾的頻段十分有限,通常只有1、6、11信道(如圖1所示)。

          因此,對一個大的WLAN網(wǎng)絡來說,尤其是高密度部署的網(wǎng)絡,同一信道常常需要被不同AP使用。而這些AP之間存在著重復區(qū)域時,就存在互相干擾問題。圖2是一幅學生公寓的AP部署信道排列圖,由于墻壁隔離度差,不僅同一層樓的同信道AP之間可見,上下樓層之間的同信道AP也存在互相干擾的情況。

          同頻AP之間如果可見,以802.11為基礎(chǔ)的WLAN,空口是所有設備的公共傳輸媒介,兩個AP之間將根據(jù)CSMA/CA原則,進行互相退避,這勢必會大大降低性能,兩個AP的總性能將不會超過一個信道的性能。

          如果同頻AP之間不可見但覆蓋區(qū)域有交集,則對處于交集區(qū)域的Client而言可能會形成隱藏節(jié)點或暴露節(jié)點問題(如圖3所示)。

          隱藏節(jié)點和暴露節(jié)點會產(chǎn)生兩個方面的問題,其一是報文發(fā)送時需要退避或不斷重傳;其二是由于報文重傳時會降低報文發(fā)送的物理速率,導致同一AP的影響范圍擴大,也使得報文發(fā)送占用更多的空口時長,沖突幾率加大,引起更多的重傳。

          2.鄰頻干擾

          根據(jù)802.11標準,RF信號發(fā)送時其頻譜寬度有一定的要求。以2.4G為例,信號的頻譜掩碼如圖4所示:

          其發(fā)射頻寬為22MHz,在距離中心頻率11MHz之外時,要求衰減超過30dB。對任何WLAN發(fā)射機來說,在發(fā)射頻寬之外,信號也不可能馬上降低為0,而是逐漸衰減。如果兩個中心頻率不同的WLAN設備之間的發(fā)射頻寬有重疊的部分,就會產(chǎn)生相互影響,形成了鄰頻干擾。即使對不重疊的相鄰信道(如2.4G的1、6 信道,11a的161、162信道),如果兩個設備之間距離過近且發(fā)送功率比較大,也會產(chǎn)生影響。

          對一個WLAN網(wǎng)絡來說,鄰頻干擾包括自身的鄰頻干擾和來自鄰居網(wǎng)絡的鄰頻干擾。WLAN網(wǎng)絡應首先避免自身的鄰頻干擾,所有設備建議部署在不重疊的信道上,并且設備之間避免過近。對5G來說,相鄰設備最好部署為不相鄰的信道,完全避免相鄰信道之間可能產(chǎn)生的干擾。

          3.來自WLAN網(wǎng)絡外部的干擾

          來自WLAN網(wǎng)絡外部的干擾也分為WLAN干擾和非WLAN干擾。WLAN干擾主要包括Rogue設備、鄰居WLAN網(wǎng)絡、Ad hoc網(wǎng)絡等。WLAN工作在ISM頻段,除了WLAN設備外,還有許多非WLAN設備也工作在該頻段,如微波爐、無繩電話、藍牙設備、無線攝像機、戶外微波鏈路、無線游戲控制器、Zigbee、WiMax等等。非WLAN干擾源會干擾WLAN信號,導致WLAN信號無法被正確接收。還有一些非ISM頻段上的設備會在ISM頻段上產(chǎn)生射頻信號泄露,當臨近距離很近的情況下,會對WLAN設備形成干擾。如3G基站,當和WLAN共存于一個機架,或者共用室內(nèi)饋路系統(tǒng)時。

          總的來說,一個WLAN網(wǎng)絡,影響它的干擾源可以從以下幾個方面來考慮:

          網(wǎng)絡自身的干擾

          自身的同頻干擾

          自身的鄰頻干擾

          來自外部的干擾

          二、無線干擾的檢測

          大型的WLAN網(wǎng)絡一般采用瘦AP架構(gòu)。對無線干擾的檢測和消減既可以利用提供接入服務的AP來掃描,也可以通過專門的設備組成的網(wǎng)絡來進行,甚至還可以配合專門的手持RF設備來進行干擾定位。后兩者屬于頻譜的范圍。手持RF設備的定位,一般適用于小的網(wǎng)絡或小范圍的精確定位。而大的網(wǎng)絡,一般需要部署專門的網(wǎng)絡來監(jiān)控。這種專門的網(wǎng)絡,其設備一般是處于Monitor狀態(tài)的AP,或者是專門的Sensor。這些設備會將從空口監(jiān)控到的數(shù)據(jù)發(fā)給服務器,進行、保存和處理。

          專門的檢測網(wǎng)絡和提供接入的網(wǎng)絡之間有兩種協(xié)作方式,其一是相互獨立方式,即檢測網(wǎng)絡的設備和接入網(wǎng)絡的設備是由不同控制器管理的,二者無任何交互;另一種是集成方式,即檢測網(wǎng)絡的設備和接入網(wǎng)絡的設備是由相同的控制器管理的,檢測網(wǎng)絡的服務器也能處理來自接入網(wǎng)絡的AP的監(jiān)控數(shù)據(jù)。集成方式的網(wǎng)絡相比較獨立方式的網(wǎng)絡來說,具有能夠統(tǒng)一管理、充分利用接入網(wǎng)絡的資源、檢測和定位方便等特點。

          無線干擾的檢測實際就是持續(xù)地監(jiān)視空口信號。當空口信號能量超過一定值后,就進行FFT變換,并進一步輸出給WLAN接收機和各種識別器(Classifier),前者判斷干擾是否為WLAN信號,并進一步分析MAC信息,后者判斷非WLAN干擾源的類型(如圖5所示)。

          三、無線干擾的避免和消減


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