WLAN抗干擾分析

一個沒有經過仔細設計、部署和維護的WLAN網絡，其整體性能將會大打折扣，因此發現和解決干擾一直是伴隨WLAN發展的任務之一。

WLAN抗干擾分析

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

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網絡自身的互干擾和網絡外的干擾

1. WLAN網絡自身的同頻干擾

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網絡來說，尤其是高密度部署的網絡，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為基礎的WLAN，空口是所有設備的公共傳輸媒介，兩個AP之間將根據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域有交集，則對處于交集區域的Client而言可能會形成隱藏節點或暴露節點問題(如圖3所示)。

隱藏節點和暴露節點會產生兩個方面的問題，其一是報文發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送的物理速率，導致同一AP的影響范圍擴大，也使得報文發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802.11標準，RF信號發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發射機來說，在發射頻寬之外，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設備之間的發射頻寬有重疊的部分，就會產生相互影響，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送功率比較大，也會產生影響。

對一個WLAN網絡來說，鄰頻干擾包括自身的鄰頻干擾和來自鄰居網絡的鄰頻干擾。WLAN網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生的干擾。

3.來自WLAN網絡外部的干擾

來自WLAN網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網絡、Ad hoc網絡等。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，或者共用室內饋路系統時。

總的來說，一個WLAN網絡，影響它的干擾源可以從以下幾個方面來考慮：

網絡自身的干擾

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網絡一般采用瘦AP架構。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。后兩者屬于頻譜分析的范圍。手持RF設備的定位，一般適用于小的網絡或小范圍的精確定位。而大的網絡，一般需要部署專門的網絡來監控。這種專門的網絡，其設備一般是處于Monitor狀態的AP，或者是專門的Sensor。這些設備會將從空口監控到的數據發給服務器，進行分析、保存和處理。

專門的檢測網絡和提供接入的網絡之間有兩種協作方式，其一是相互獨立方式，即檢測網絡的設備和接入網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，即檢測網絡的設備和接入網絡的設備是由相同的控制器管理的，檢測網絡的服務器也能處理來自接入網絡的AP的監控數據。集成方式的網絡相比較獨立方式的網絡來說，具有能夠統一管理、充分利用接入網絡的資源、檢測和定位方便等特點。

無線干擾的檢測實際就是持續地監視空口信號。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