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擺脫Wi-Fi信號干擾的對策

2010/08/04

　　在過去十年里，802.11技術取得了長足的進步----更快、更強、更具擴展性。但是有一個問題依在困擾著Wi-Fi：可靠性。

　　對于網絡管理員來說，最讓他們沮喪的莫過于用戶抱怨Wi-Fi性能不佳，覆蓋范圍不穩(wěn)定，經常掉線。應對一個你無法看到并且經常發(fā)生變化的Wi-Fi環(huán)境是一個棘手的難題。這一問題的元兇就是無線電頻率干擾。

　　幾乎所有發(fā)射電磁信號的設備都會產生無線電頻率干擾。這些設備包括無繩電話、藍牙設備、微波爐，甚至還有智能電表。大多數公司并沒有意識到Wi-Fi干擾的一個最大干擾源是他們自己的Wi-Fi網絡。

　　與經授權的無線電頻譜不同，Wi-Fi是一個共享的媒介，其在2.4GHz和5GHz之間，無需無線電頻率授權。

　　當一部802.11客戶端設備聽到了其它的信號，無論這一信號是否是Wi-Fi信號，它都會遞延傳輸，直到該信號消失。傳輸中發(fā)生了干擾還會導致數據包丟失，迫使Wi-Fi重新傳輸。這些重新傳輸將使得吞吐速度放緩，導致共享同一個接入點(AP)的用戶出現大幅延遲。

　　盡管一些AP已經整合了頻譜分析工具，以幫助IT人員看到和識別Wi-Fi干擾，但是如果不真正解決干擾問題，那么這些舉措根本沒有什么用處。

　　新的802.11n標準使得無線電干擾問題進一步惡化。為了能夠向不同方向同時傳輸多個Wi-Fi流以取得更快的連接性，802.11n通常在一個AP上使用多個發(fā)射設備。

　　同樣，錯誤也翻了兩倍。如果這些信號中只有一個出現了干擾，802.11n的兩個基礎技術--空間多路傳輸或是綁定信道的性能都會出現下降。

　　解決干擾的常用辦法

　　目前有三個解決無線電干擾的常用辦法，其中包括降低物理數據傳輸率，減少受干擾AP的傳輸功率和調整AP的信道分配。在特定情況下，上述三種方法每一種都很管用，但是這三種方法沒有一種能夠從根本上解決無線電干擾這一問題。

　　如今市場上銷售的AP絕大部分使用的是的全向偶極天線。這些天線在所有方向上的發(fā)射和接收速率相當。由于在任何情況下這些天線的傳輸和接收速度相同，因此當出現了干擾，這些設備唯一的選擇就是與干擾進行對抗。它們必須要降低物理數據傳輸速率，直到數據包丟失率達到一個可接受的水平。

　　然而降低AP的數據傳輸速率并不能達到預期的效果。數據包滯空時間變得更長，這意味著需要花費更多的時間進行接收，因此掉包的機率更大。這反而讓它們對周期性干擾更為敏感。這一解決辦法基本上沒有什么效果，這導致所有共用這一AP的用戶都受到了影響。

　　另一個方法是降低AP傳輸功率以更好的使用有限的信道。這需要減少共用同一個AP的設備的數量，這樣做可以提高性能。但是降低了傳輸功率也會降低信號的接收強度。這就變成了降低數據傳輸率，同時Wi-Fi覆蓋將出現漏洞。這些漏洞需要使用更多的AP進行填補�？梢韵胂�，增加AP的數量將會導致更多的干擾。

　　請不要改變信道

　　最后，多數WLAN廠商會讓你相信解決Wi-Fi干擾的最佳辦法是“改變信道”。但是當無線電干擾增加后，可供AP自動選擇的“干凈”信道又在哪里呢?

　　盡管在應對特定頻率上出現持續(xù)干擾時改變信道是一種有用技術，但是干擾通常都具有間歇性和變化無常的特點。由于可供改變的信道數量有限，這一種技術反而會帶來更多的問題。

　　在Wi-Fi 使用最為廣泛多的2.4GHz頻段上，僅有三個互不干擾的信道。即使是在5GHz頻段上，在排除了動態(tài)頻率選擇后，也僅有4個互不重疊的40MHz寬的信道。
802.11在5GHz頻譜范圍的可用信道

802.11在5GHz頻譜范圍的可用信道

　　AP改變信道需要連接的客戶端斷開連接，重新進行連接，這會導致音頻和視頻應用出現中斷。改變信道還會產生多米諾效應，因為鄰近的AP也需要隨之改變信道以避免同信道干擾。
　　在設備使用相同的信道或是無線電頻率傳輸和接收Wi-Fi信號時，這些設備會彼此干擾，這種干擾稱為同信道干擾。為了最大程度的降低同信道干擾，網絡管理員在架設網絡時會讓這些AP相隔足夠遠，以確保它們無法彼此聽到或是干擾對方。然而Wi-Fi信號不會僅僅限于這些網絡中，它們會四處發(fā)散。

　　改變信道也不能被認為是最適合用戶的一種方法。在這些場景中，干擾是由那些處于優(yōu)勢位置的AP所決定的�？蛻艨吹搅耸裁茨�?轉向一個干凈的信道真的對用戶有用嗎?

　　希望：更強的信號和更少的干擾

　　預測Wi-Fi系統(tǒng)性能如何的通用單位是信噪比(SNR)。SNR顯示了接收信號的強度與底噪的差值。通常在高SNR的情況下，極少出現誤碼，吞吐量也較高。但是隨著干擾的出現，網絡管理員還需要考慮信號與干擾和噪聲比(SINR)。

　　SINR是信號與干擾之間的差值。由于能夠顯示出無線電干擾對用戶吞吐量帶來的負面影響，SINR成為了衡量Wi-Fi網絡性能的有效指示器。高SINR意味碰上更高的數據傳輸率和更強的頻譜性能。

　　為了取得高SINR值，Wi-Fi系統(tǒng)必須要增加信號增益或是減少干擾。問題是通常的Wi-Fi系統(tǒng)只是通過增加功率或是連接高增益定向天線來增加信號強度。在自適應天線陣列領域內的最新Wi-Fi創(chuàng)新可以讓網絡管理員在不增加AP數量的情況下通過定向天線優(yōu)勢獲得增益與信道。

　　用智能天線減少干擾

　　Wi-Fi解決干擾的良方是擁有將Wi-Fi信號直接定向一名用戶并監(jiān)視該信號確保以最高吞吐率傳輸，同時經常性的重新定向Wi-Fi傳輸的信號路徑，在不改變信道的情況下使用干凈的信號路徑。

　　結合了動態(tài)波束成型和微型化智能天線陣型的新Wi-Fi技術成為了最佳解決方案。

　　基于天線的動態(tài)波束成型是一種新技術，其可以改變來自AP的射頻能量的形態(tài)與方向。動態(tài)波束成型能夠調節(jié)Wi-Fi信號，當發(fā)生干擾后自動“駕馭”它們避開干擾。

　　對于每一個客戶來說，這些系統(tǒng)使用的是不同的天線，當出現問題后它們會調整天線。比如說，當出現干擾，智能天線會在干擾方向選擇帶有衰變的信號模式，以此來增加SINR和避免降低物理數據傳輸速率。

　　波束成型使用了大量的定向天線以在AP和用戶間創(chuàng)建數千種天線模式。由于射頻能量能以最佳路徑傳輸，因此可以帶來最高的數據傳輸速度和最低的掉包率。

　　標準的Wi-Fi媒體訪問控制(MAC)客戶端回執(zhí)能夠監(jiān)視和確定所選擇路徑的信號強度、吞吐速率和誤包率。這確保了AP能夠準確知道用戶的體驗，如果發(fā)生了干擾，AP能夠自動調整以找到最佳路徑。智能天線陣列也對于抵御干擾有著積極的作用。
支持波束成形的自動抗干擾

支持波束成形的自動抗干擾

　　或許這種新技術的最大好處是在運作中免去了人工操作或是人為的介入。

　　對于網絡管理員來說，隨著大批的Wi-Fi設備進入到企業(yè)網絡中，減少無線電干擾正變得越來越重要。與此同時，用戶對能夠支持流多媒體應用的高可靠性Wi-Fi連接的期望也越來越高。

　　解決無線電干擾的一個關鍵是解決企業(yè)發(fā)展中出現的這方面弊端。這也意味著采取更為智能的自適應方法以應對推動控制的無線電頻率，因為無線電頻率失控是這些問題產生的根源。
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