H3CWLAN抗干擾技術(shù)為校園網(wǎng)絡(luò)護(hù)航

戴爽

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(biāo)準(zhǔn)，除此之外都是非WLAN干擾。對WLAN干擾，可進(jìn)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(luò)自身的互干擾和網(wǎng)絡(luò)外的干擾。

1.WLAN網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(luò)來說，尤其是高密度部署的網(wǎng)絡(luò)，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(fù)區(qū)域時，就存在互相干擾問題。圖2是一幅學(xué)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(shè)備的公共傳輸媒介，兩個AP之間將根據(jù)CSMA/CA原則，進(jìn)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。

2.鄰頻干擾

根據(jù)802.11標(biāo)準(zhǔn)，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3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(jī)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(shè)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），如果兩個設(shè)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(luò)來說，鄰頻干擾包括自身的鄰頻干擾和來自鄰居網(wǎng)絡(luò)的鄰頻干擾。WLAN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)首先避免自身的鄰頻干擾，所有設(shè)備建議部署在不重疊的信道上，并且設(shè)備之間避免過近。對5G來說，相鄰設(shè)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(luò)外部的干擾

來自WLAN網(wǎng)絡(luò)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(shè)備、鄰居WLAN網(wǎng)絡(luò)、Ad hoc網(wǎng)絡(luò)等。WLAN工作在ISM頻段，除了WLAN設(shè)備外，還有許多非WLAN設(shè)備也工作在該頻段，如微波爐、無繩電話、藍(lán)牙設(shè)備、無線攝像機(jī)、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(dǎo)致WLAN信號無法被正確接收。還有一些非ISM頻段上的設(shè)備會在ISM頻段上產(chǎn)生射頻信號泄露，當(dāng)臨近距離很近的情況下，會對WLAN設(shè)備形成干擾。如3G基站，當(dāng)和WLAN共存于一個機(jī)架，或者共用室內(nèi)饋路系統(tǒng)時。

總的來說，一個WLAN網(wǎng)絡(luò)，影響它的干擾源可以從以下兩個方面來考慮：

一是網(wǎng)絡(luò)自身的干擾：

（1）自身的同頻干擾；（2）自身的鄰頻干擾。

二是來自外部的干擾：

（1）WLAN干擾；（2）非WLAN干擾。

二、無線干擾的避免和消減

1.網(wǎng)絡(luò)部署勘測和優(yōu)化

即在部署網(wǎng)絡(luò)時需要勘測部署環(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、調(diào)整AP的信道和功率、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。

2.頻譜分析

頻譜分析能夠及時、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，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，便于及時排除。頻譜分析還能監(jiān)控整個網(wǎng)絡(luò)的空口性能的情況，并適時發(fā)出告警。

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)用實際上是提高AP的CCA門限并降低接收靈敏度。

當(dāng)接收靈敏度降低時，將會縮小AP的覆蓋范圍，但同時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，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。

4.報文發(fā)送速率調(diào)整

報文發(fā)送速率調(diào)整就是動態(tài)計算每個報文發(fā)送速率。H3C AP能夠針對每個Client每次發(fā)送報文或重傳報文時，都會考慮Client的信號強(qiáng)度、歷史發(fā)送信息等，動態(tài)計算當(dāng)前報文合適的發(fā)送速率。當(dāng)發(fā)送失敗時，可以根據(jù)不同環(huán)境采用不同的速率調(diào)整算法。例如，高密度部署環(huán)境下，當(dāng)采用高速率導(dǎo)致報文發(fā)送失敗時，不會采用非常低的速率來重發(fā)報文。這是由于高密度環(huán)境下，報文發(fā)送失敗一般是由報文沖突引起的，采用非常低的發(fā)送報文時，只會導(dǎo)致發(fā)送報文的空口時長變長，影響的范圍更大，從而導(dǎo)致更大可能的沖突，引起其他AP也進(jìn)一步降低發(fā)送速率，使得整個網(wǎng)絡(luò)處于低性能狀態(tài)。而只采用高速率重傳，即使多次發(fā)送不成功，也可以利用上層的重傳機(jī)制，最終不影響上層應(yīng)用的可用性。

5.逐包功率控制

逐包功率控制的目的在于減少同頻AP之間的干擾。H3C AP在發(fā)送每個報文時，都會根據(jù)Client的RF狀態(tài)調(diào)整當(dāng)前報文的發(fā)送功率。逐包功率控制能夠最大程度減小信號發(fā)送影響的范圍，還能同時保證AP的覆蓋范圍。

6.智能負(fù)載均衡技術(shù)

智能負(fù)載均衡技術(shù)不同于簡單的負(fù)載均衡技術(shù)，無線控制器會根據(jù)Client的位置進(jìn)行判斷，只有處于兩個AP重疊區(qū)域的Client才啟動均衡，讓其Client接入到負(fù)載輕的AP上。智能負(fù)載均衡能夠減輕單個AP的負(fù)荷，從而降低這個AP下各個Client的沖突比例。

7.降低低質(zhì)量用戶的影響

因用戶所使用網(wǎng)卡的差異（或者所處位置等其他差異），同一AP下各用戶的表現(xiàn)往往也有差異，常會出現(xiàn)個別用戶的速率非常低的情況。如果某AP下存在一個高速率用戶，一個低速率用戶，則由于兩個人搶到的空口機(jī)會差不多相等，導(dǎo)致高速率每次快速發(fā)完自己的數(shù)據(jù)后都要等待低速用戶慢騰騰地發(fā)完它的數(shù)據(jù)。所以高速率用戶的性能受到了低速率用戶的很大制約。因此通過抑制低速率用戶占用的空口時間，降低其對空口的影響，從而提高整個網(wǎng)絡(luò)的吞吐性能。

目前校園無線網(wǎng)絡(luò)通過增補(bǔ)AP解決無線高密覆蓋問題，但AP建設(shè)的越密集，干擾越大，系統(tǒng)容量反而下降。而WLAN外部的干擾問題也制約無線信號的質(zhì)量。隨著校園無線網(wǎng)的AP數(shù)量、AP覆蓋面積的增大，如何解決WLAN干擾問題是我們當(dāng)前以及未來需要長期考慮的問題。endprint