WLAN設(shè)備引發(fā)干擾的思考和建議

徐行至

近年來，我國無線通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)事業(yè)飛速發(fā)展，為社會(huì)發(fā)展提供了極大的推動(dòng)力量。相較于傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更加靈活、便捷、高速，逐漸成為立體化網(wǎng)絡(luò)建設(shè)部署的重要環(huán)節(jié)。無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)種類繁多，其中無線局域網(wǎng)絡(luò)（WLAN，Wireless Local Area Network）屬于應(yīng)用較為廣泛的一種。它以無線多址信道作為傳輸媒介，可以實(shí)現(xiàn)用戶隨時(shí)、隨地的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入，廣泛應(yīng)用于餐飲零售、倉儲(chǔ)管理、監(jiān)視系統(tǒng)等領(lǐng)域。隨著WLAN的大規(guī)模建設(shè)，也帶來了一系列由此引發(fā)的無線電干擾事件。本文將通過一起由塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)引起的干擾案例，對(duì)WLAN可能產(chǎn)生的無線電干擾進(jìn)行分析討論，并尋找合理的解決和規(guī)避途徑。

一、案例介紹

1.1干擾排查過程

2013年11月9日，第四屆環(huán)太湖國際公路自行車賽第八賽段在常州開賽。中央電視臺(tái)體育頻道選擇此賽段比賽進(jìn)行現(xiàn)場直播。常州市無線電管理處負(fù)責(zé)承擔(dān)比賽的無線電安全保障工作。

為確保中央電視臺(tái)直播過程中的無線電頻率安全，保證航拍圖像傳輸信道的暢通，管理處在賽前做了周密部署，組織對(duì)賽道周邊電磁環(huán)境做了全面監(jiān)測。11月1日，根據(jù)央視工作人員的反映，并結(jié)合電磁環(huán)境監(jiān)測結(jié)果，技術(shù)人員在比賽出發(fā)點(diǎn)（淹城春秋樂園正門）發(fā)現(xiàn)2370MHz頻點(diǎn)存在干擾信號(hào)。該信號(hào)強(qiáng)度較弱，登上直播車云臺(tái)（距離地面10多米高空）后方可測得，大約為-120.3dBm。隨后，技術(shù)人員驅(qū)車搜尋，在相距5公里外的招商花園城工地發(fā)現(xiàn)信號(hào)達(dá)到最大，為-43.6dBm。經(jīng)過查找，干擾信號(hào)來自于工地塔吊所安裝的安全監(jiān)控系統(tǒng)。技術(shù)人員立即與工地負(fù)責(zé)方進(jìn)行交涉，要求其在賽事期間關(guān)閉該系統(tǒng)，避免對(duì)直播造成影響。在隨后的幾天中，技術(shù)人員又陸續(xù)在聚緣公寓、星河丹堤等三處工地發(fā)現(xiàn)了類似干擾，并逐一處理，從而為賽事直播掃清了障礙，營造了良好的電磁環(huán)境。

1.2塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)

據(jù)悉，由于建筑行業(yè)是安全事故的多發(fā)行業(yè)，為了加強(qiáng)施工安全管理，國務(wù)院于2010年下發(fā)了《國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知》（國發(fā)〔2010〕23號(hào)），要求“強(qiáng)制推行先進(jìn)適用的技術(shù)裝備，大型起重機(jī)械要安裝安全監(jiān)控管理系統(tǒng)”。所以，目前常州市在建工地塔吊上都安裝了這種安全監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以記錄存儲(chǔ)塔吊的工作狀態(tài)，進(jìn)行安全監(jiān)控報(bào)警，并進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，從而有效預(yù)防塔吊因錯(cuò)誤操作、超載等引起的安全事故。

1、系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由監(jiān)控點(diǎn)和監(jiān)控中心組成。（圖1）

2、工作原理

塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)依托WLAN技術(shù)，采用IEEE 802.11b/g標(biāo)準(zhǔn)，通過2.4GHz無線網(wǎng)橋?qū)嵭悬c(diǎn)對(duì)點(diǎn)的圖像數(shù)據(jù)傳輸。

攝像機(jī)將拍攝的圖像經(jīng)視頻編碼器調(diào)制后由無線視頻發(fā)射天線發(fā)出，再由無線視頻接收天線將接收的數(shù)據(jù)通過有線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控中心就可以實(shí)時(shí)監(jiān)看每個(gè)塔吊的現(xiàn)場情況。同時(shí)，監(jiān)控中心可以通過指令發(fā)射器、指令發(fā)射天線以及安裝在監(jiān)控點(diǎn)的指令接收天線等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控點(diǎn)的遠(yuǎn)程控制。

其中，點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)無線網(wǎng)橋所使用的頻段為2290～2510MHz，有十二個(gè)子信道，中心頻率分別為：2290MHz、2310MHz、2330MHz、2350MHz、2370MHz、2390MHz、2410MHz、2430MHz、2450MHz、2470MHz、2490MHz、2510MHz，發(fā)射功率分為1W和3W兩種。

1.3干擾原因分析

2.4GHz頻段為非授權(quán)公共開放頻段，設(shè)備的最大發(fā)射功率及其天線的最大增益都應(yīng)遵守《關(guān)于短距離微功率元線電設(shè)備使用2400MHz頻段有關(guān)問題的通知》（信部無〔2001〕653號(hào)）的規(guī)定，等效全向福射功率（EIRP）在天線增益<10dBi時(shí)，必須小于20dBm（100mW）；在天線增益>10dBi時(shí)，必須小于27dBm（500mW）。而塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)的無線傳輸功率都在1W以上，大于規(guī)定值，加之天線架設(shè)在高空，導(dǎo)致信號(hào)輻射范圍擴(kuò)大，從而對(duì)周邊其他使用相同或相近信道的WLAN設(shè)備產(chǎn)生了無線電干擾。

二、對(duì)WLAN產(chǎn)生無線電干擾的思考

WLAN憑借出色的靈活性、便利性，在人們的生活工作中發(fā)揮著越來越重要的作用。但是，由于2.4GHz為開放頻段，導(dǎo)致部分WLAN產(chǎn)品在生產(chǎn)、使用環(huán)節(jié)缺失監(jiān)管，很可能會(huì)對(duì)相同或相近頻段的其他無線電業(yè)務(wù)產(chǎn)生干擾。通過研究發(fā)現(xiàn)，WLAN可能產(chǎn)生的干擾主要有同頻干擾、鄰頻干擾、雜散干擾和互調(diào)干擾四種。

2.1同頻干擾

無用信號(hào)頻率與有用信號(hào)頻率相同，接收機(jī)不能將所有的有用信號(hào)區(qū)分出來，而造成的干擾稱為同頻干擾。

目前，我國WLAN網(wǎng)絡(luò)工作以2.4GHz頻段為主，根據(jù)《關(guān)于短距離微功率元線電設(shè)備使用2400MHz頻段有關(guān)問題的通知》（信部無（〔2001〕653號(hào)）的規(guī)定，該頻段屬于非授權(quán)公共開放頻段，頻率范圍為2.4GHz至2.4835GHz，劃分為13個(gè)信道（14信道最高頻率超過2.4835GHz，不在中國使用）。

但是，目前由于部分違規(guī)廠商不經(jīng)國家無線電管理部門許可，擅自更改設(shè)備發(fā)射頻率，例如案例中的塔吊安全監(jiān)控系統(tǒng)，采用2290～2510MHz頻段用作圖像傳輸，超出了國家對(duì)WLAN的頻率規(guī)劃范圍，非法占用了其他業(yè)務(wù)的頻段，其中就包括部分TD-LTE（中國移動(dòng)2320-2370 MHz頻段，中國聯(lián)通2300-2320 MHz頻段和中國電信2370-2390 MHz頻段）、藍(lán)牙、RFID等頻段，并將對(duì)上述無線電業(yè)務(wù)產(chǎn)生同頻干擾。

2.2鄰頻干擾和雜散干擾

在發(fā)射有用信號(hào)時(shí)，由于發(fā)射機(jī)的非完美性，會(huì)有一部分信號(hào)泄漏到設(shè)定頻段以外，對(duì)其他無線電設(shè)備產(chǎn)生干擾，鄰頻干擾和雜散干擾就屬于這類干擾。其中，鄰頻干擾是由于發(fā)射機(jī)鄰道功率衰減不夠，鄰道信號(hào)落入其他無線電設(shè)備頻帶內(nèi)產(chǎn)生的；雜散干擾則是由于發(fā)射機(jī)輸出大功率信號(hào)，在發(fā)射信號(hào)頻帶外產(chǎn)生了較高的雜散信號(hào)而引起的。由于WLAN設(shè)備使用頻段與無繩電話、藍(lán)牙、Zigbee、TD-LTE等頻段相近，若WLAN設(shè)備的濾波器、功率放大器、混頻器等器件的性能不理想，就很可能造成鄰頻干擾或雜散干擾。

2.3互調(diào)干擾

當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)干擾信號(hào)同時(shí)加到接收機(jī)時(shí)，由于非線性作用，干擾信號(hào)組合產(chǎn)生的新頻率有時(shí)會(huì)恰好等于或接近有用信號(hào)頻率，對(duì)通信系統(tǒng)構(gòu)成互調(diào)干擾，其中三階互調(diào)最嚴(yán)重。例如，在2.4G頻段中，WLAN使用1、6、11三個(gè)頻點(diǎn)，中心頻率分別為2412MHz，2437MHz，2462MHz。根據(jù)三階互調(diào)計(jì)算公式，，得出三階互調(diào)產(chǎn)物2362MHz、2387MHz正好分別落入了中國移動(dòng)2320-2370 MHz和中國電信2370-2390 MHz頻段內(nèi)，造成了互調(diào)干擾。

三、WLAN干擾的規(guī)避途徑

由于WLAN產(chǎn)生的干擾會(huì)直接造成其他被干擾系統(tǒng)的性能降低，所以在WLAN布局過程中，需要采取有效措施，增加系統(tǒng)隔離度，將WLAN產(chǎn)生的干擾控制在可承受的范圍之內(nèi)。目前，常用的規(guī)避方式有三種。

1、控制發(fā)射功率。通過限制WLAN發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率，縮小WLAN信號(hào)的覆蓋范圍，提高頻率利用率。

2、加裝高精度濾波器。在WLAN發(fā)射端增加濾波器，降低發(fā)射機(jī)的鄰道、雜散以及互調(diào)產(chǎn)物；在受干擾設(shè)備的接收端增加濾波器，抑制帶外強(qiáng)信號(hào)，避免系統(tǒng)間干擾。

3、加大5GHz頻段推廣力度。802.11b/g協(xié)議在2.4G頻段只有1、6、11這三個(gè)可用不重疊信道，而802.11a協(xié)議在5GHz頻段有五個(gè)可用信道，通過推廣802.11a協(xié)議的應(yīng)用，則可以進(jìn)一步增加頻譜的選擇性，同時(shí)，也能夠提高頻率的隔離度。

四、小結(jié)

近年來，伴隨著WLAN的興起，市場上出現(xiàn)了許多參數(shù)不符合國家有關(guān)規(guī)定的WLAN產(chǎn)品，為無線通信事業(yè)的發(fā)展埋下了極大隱患。

因此，建議無線電管理部門要加強(qiáng)監(jiān)督管理，從源頭抓起，以《中華人民共和國無線電管理?xiàng)l例》和有關(guān)技術(shù)規(guī)范性文件為指導(dǎo)，以專業(yè)技術(shù)和行政執(zhí)法為手段，強(qiáng)化與工商、質(zhì)監(jiān)等各部門間的聯(lián)動(dòng)機(jī)制，有效規(guī)范WLAN設(shè)備的生產(chǎn)、銷售和使用環(huán)節(jié)，共同促進(jìn)WLAN產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展，營造良好的電磁環(huán)境秩序。