無線干擾的檢測 - WLAN抗干擾分析

　　大型的WLAN網(wǎng)絡(luò)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(wù)的AP來掃描，也可以通過專門的設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行，甚至還可以配合專門的手持RF設(shè)備來進(jìn)行干擾定位。后兩者屬于頻譜分析的范圍。手持RF設(shè)備的定位，一般適用于小的網(wǎng)絡(luò)或小范圍的精確定位。而大的網(wǎng)絡(luò)，一般需要部署專門的網(wǎng)絡(luò)來監(jiān)控。這種專門的網(wǎng)絡(luò)，其設(shè)備一般是處于Monitor狀態(tài)的AP，或者是專門的Sensor。這些設(shè)備會將從空口監(jiān)控到的數(shù)據(jù)發(fā)給服務(wù)器，進(jìn)行分析、保存和處理。

　　專門的檢測網(wǎng)絡(luò)和提供接入的網(wǎng)絡(luò)之間有兩種協(xié)作方式，其一是相互獨(dú)立方式，即檢測網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備和接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)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(luò)的設(shè)備和接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備是由相同的控制器管理的，檢測網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器也能處理來自接入網(wǎng)絡(luò)的AP的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。集成方式的網(wǎng)絡(luò)相比較獨(dú)立方式的網(wǎng)絡(luò)來說，具有能夠統(tǒng)一管理、充分利用接入網(wǎng)絡(luò)的資源、檢測和定位方便等特點(diǎn)。

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

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　　三、無線干擾的避免和消減

　　對無線干擾的避免和消減，目前有以下5種措施：

　　網(wǎng)絡(luò)部署勘測和優(yōu)化。即在部署網(wǎng)絡(luò)時(shí)需要勘測部署環(huán)境、各種阻擋物的衰減系數(shù)、規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用服務(wù)、規(guī)劃AP覆蓋范圍、選擇AP安裝位置、選擇合適的發(fā)射天線等。沒有良好的網(wǎng)絡(luò)部署，很難達(dá)到最佳的網(wǎng)絡(luò)性能。

　　RRM(射頻資源管理)。即對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)AP進(jìn)行功率優(yōu)化和信道優(yōu)化;

　　頻譜分析;

　　信道復(fù)用;

　　頻譜導(dǎo)航;即將雙頻用戶盡量引導(dǎo)到5G頻段上，降低2.4G上的負(fù)荷。5G上的非WLAN設(shè)備要相對少得多，信道數(shù)量多，能夠獲得非常好的性能。

　　1.RRM

　　RRM是WLAN網(wǎng)絡(luò)的頻譜資源管理模塊，負(fù)責(zé)空口噪聲、網(wǎng)絡(luò)外的WLAN干擾、空口利用率，以及AP和Client的流量交互等信息的監(jiān)控和分析，并根據(jù)這些信息動態(tài)調(diào)整AP的信道，選擇最佳信道進(jìn)行傳輸。信道調(diào)整必須進(jìn)行整網(wǎng)考慮，并需要考慮對Client的影響最小。如圖6所示，要覆蓋的目標(biāo)辦公區(qū)外有兩個(gè)其他網(wǎng)絡(luò)的AP，分別工作在信道11和信道6上，則RRM能夠根據(jù)空口掃描結(jié)果，將和它們臨近的AP自動調(diào)整到其他非干擾信道上。

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　　另一方面，RRM能夠監(jiān)控本網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)AP的鄰居信息、Client的RF信息等，并根據(jù)這些信息動態(tài)調(diào)整每個(gè)AP的發(fā)送功率。當(dāng)發(fā)現(xiàn)覆蓋黑洞時(shí)，將加大發(fā)射功率;當(dāng)發(fā)現(xiàn)同信道的鄰居AP的信號強(qiáng)度高于一定程度時(shí)，將降低發(fā)送功率，從而降低相互干擾(如圖7所示)。

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　　2.頻譜分析

　　頻譜分析能夠及時(shí)、全面地檢測出來自周圍環(huán)境的非WLAN干擾。當(dāng)頻譜分析檢測到新的干擾時(shí)，將會發(fā)出告警，并顯示干擾的類型、干擾的信道、干擾強(qiáng)度、占空比等信息，并可以進(jìn)一步定位干擾所在位置，便于及時(shí)排除。頻譜分析還能監(jiān)控整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的空口性能的情況，并適時(shí)發(fā)出告警。

　　頻譜分析和RRM結(jié)合，能夠使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)在無需人工介入的情況下，及時(shí)規(guī)避干擾信道，從而保證網(wǎng)絡(luò)的可用性。

　　3.信道復(fù)用

　　在高密度部署的環(huán)境中，如寬敞的會議大廳、學(xué)生宿舍、圖書館等，AP部署密度比較高，常會導(dǎo)致同信道的AP之間可見，相互干擾嚴(yán)重。利用信道復(fù)用技術(shù)，可以進(jìn)一步降低AP的覆蓋范圍，從而消彌相互干擾，提高信道重用程度。

　　信道復(fù)用實(shí)際上是提高AP的CCA門限并降低接收靈敏度。CCA，即信道空閑評估，是指WLAN芯片在向空口發(fā)射信號前需要評估信道是否為空閑。若為空閑，則在執(zhí)行完沖突退避算法后就可以發(fā)送報(bào)文;若為忙，則需等待。接收靈敏度是指要求到達(dá)WLAN接收機(jī)的RF信號強(qiáng)度不能低于一定值，才能被正確接收。實(shí)際上，當(dāng)RF信號強(qiáng)度低于接收靈敏度時(shí)，WLAN芯片將不啟動接收動作。

　　當(dāng)接收靈敏度降低時(shí)，將會縮小AP的覆蓋范圍，但同時(shí)能夠忽略同信道的鄰居AP信號，從而不影響各自范圍內(nèi)的接收。當(dāng)提高CCA門限時(shí)，即使同信道的鄰居AP在發(fā)送信號，只要信號強(qiáng)度不超過CCA門限，AP仍能夠發(fā)送自己的信號。此時(shí)只要該信號到達(dá)Client處能夠滿足SNR(信噪比)要求，仍能被Client正確接收。

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　　四、 其他無線干擾避免和消減措施

　　上述幾種技術(shù)給WLAN網(wǎng)絡(luò)性能能夠帶來非常大的性能改善，業(yè)界普遍都實(shí)現(xiàn)了這些技術(shù)特性。除了上述方法外，H3C公司還創(chuàng)新地實(shí)現(xiàn)了下述技術(shù)特點(diǎn)。這些技術(shù)特點(diǎn)從802.11報(bào)文傳輸或WLAN整網(wǎng)協(xié)調(diào)等細(xì)節(jié)上進(jìn)一步完善整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，降低相互干擾，對提高WLAN網(wǎng)絡(luò)性能也有很好的效果。這些技術(shù)特點(diǎn)包括：

　　報(bào)文發(fā)送速率調(diào)整;

　　逐包功率控制;

　　智能負(fù)載均衡技術(shù);