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1、 WLAN干扰分析及抗干扰技术方案 研究院 目录 抗干扰技术方案 WLAN干扰类型 WLAN系统干扰技术原理分析 WLAN系统特点概述 WLAN更早采用了较先进的OFDM调制方式来提升频谱利用率 但基于局域网方式的非电信蜂窝网络设计 具有许多不足 非专用频率频段 多WLAN设备 其他通信设备共存 频率资源无保障CSMA竞争接入信道资源 效率低 时分工作的方式使得同一时刻只能保证一个用户进行有效传输 多用户同时接入管理帧与数据帧同时传输 效率低无信道类型划分 控制帧与数据帧混传 控制帧开销较大无线资源管理能力弱 有中心接入点AP 但无统一无线资源分配节点 无固定上下行信道划分 造成不同于蜂窝网中
2、的上下行竞争导致干扰更为严重 WLAN与蜂窝网对比 WLAN传输机制 34us 用来检测信道状态 随机退避 可根据链路情况调整 避免设备同时竞争产生冲突 单个用户数据包传输过程 AP与终端是平等的 对于AP 终端都遵循此过程 多用户传输机制示意 载波监听CSMA 发送前监听载波 判断信道是否可用 在DIFS时长内 检测信道空闲 判断此时信道可用 冲突避免CA 在发送数据前 需要根据竞争窗设置随机退避等待一段时间 重传时 竞争窗设置拉大 WLAN干扰来源于冲突与退避 干扰又加剧了冲突与退避 多个设备同时传输造成空口碰撞时 接收端无法正常解析报文 发送端重传退避使得空闲等待时长拉长 降低信道占用率
3、 载波监听 干扰评估过程 CCA clearchannelassessment WLAN设备在发送数据之前 通过信号能量检测与特征检测相结合判断信道是否被占用 根据标准规定如侦测到为WLAN信号 判决门限 82dBm如未检测出WLAN信号 判决门限 62dBm 隐藏节点 多见于终端与终端间对于STA1 如在SH区域内存在同频设备STA2 由于STA1 STA2互相无法侦听到发出的信号 误以为信道空闲两终端同时发送 引起冲突 即对AP产生干扰 暴露节点 多见于AP与AP之间对于AP1 AP2 如在SE区域存在可互相感知AP设备 AP1正在传输 AP2将误以为信道不可用而此时实际情况 AP2与ST
4、A2可以互相通信 SH区域 载波监听带来的干扰问题 WLAN干扰检测作为载波监听的基本机制 实际就是通过底层持续地监听空口信号判定否占用信道 而此过程本身的不准确即会造成干扰 SE区域 随机退避机制 避免干扰 为避免多个节点在发现信道空闲后 同时发送数据而造成冲突 802 11采用了二进制随机退避算法来实现退避 回退值与CW设置相关CW 竞争窗口 时间会在 0 CW 1 之间选择一个随机数 并乘以Slottime 9us 回退算法 CW为CWmax与CWmin的采用二进制回退算法CWmax CWmin 2 n 1 取值 CWmax最大不超过1024 CWmin最小值为32 随机退避为缓解干扰
5、也带来了干扰的开销 多节点业务并发时 随机退避效率较低 造成干扰严重 系统吞吐量下降 用户数增多 随机退避到同一时刻竞争的概率增大 造成冲突概率变高CW取值而会随着碰撞而指数倍放大 退避增多造成多用户或多AP共存时网络整体吞吐量的下降单AP20用户吞吐量较10用户下降30 目录 抗干扰技术方案 WLAN干扰类型分类 WLAN系统干扰技术原理分析 WLAN干扰类型分类 系统内干扰 系统外干扰 同频干扰 1 6 11同频点工作WLAN设备 邻频干扰 交叉频点配置WLAN设备 蜂窝网干扰 主要为TD S LTEE频段干扰 其他设备干扰 微波炉 无绳电话 蓝牙等 干扰不仅导致原AP吞吐量下降明显 总吞
6、吐量也呈下降趋势 说明整体信道利用率降低 影响与同频干扰类似 共享信道容量 但由于CCA判决机制 干扰程度更高 蓝牙系统性能下降约20 微波炉下降50 以上施工时注意 AP天线位置远离以上各类干扰源 WLAN与现有GSM网络 TD网络 以及未来LTE网络共址或者合路 产生杂散干扰 其中尤以2 3GHz频段LTE对WLAN的干扰尤为严重 E频段已合路的其它系统基站 WLANAP 插损约6 10dB Po 27dBm 1 2 3 端口间隔离度80dB以上即可 主要干扰 目录 抗干扰技术方案 WLAN干扰类型分类 WLAN系统干扰技术原理分析 WLAN抗干扰方案 WLAN抗干扰方案 隐藏终端 多设备
7、竞争导致传输效率低 暴露终端 WLAN干扰问题 微波炉 无绳电话 蓝牙干扰 CCA检测门限优化 动态功率控制 动态信道调整 DIFS 竞争窗优化 RTS CTS机制 现有常规优化手段 由于WLAN技术特点决定 WLAN系统的抗干扰性能较弱 除传统工程优化手段以外 可从检测及退避角度进行优化 避免被其他WLAN设备干扰 AP侧扫描各信道占用率 信号场强等情况 并考虑整网的信道分布 选择工作在质量好的信道AP切换工作信道后 会造成正在工作的用户断线 动态信道调整 WLAN常规抗干扰技术 TPC产品支持现状 目前产品通过协议静态方式可设置当前AP下的STA对大最大发射功率通过action字段实现的方
8、式目前并不支持 动态功率控制 隐藏终端避免 RTS CTS机制 RTS CTS机制 在发送数据报文之前 使用RTS CTS交互 进行信道的预约 以短包的形式对其他节点说明了信道的占用时 避免碰撞功能开启需求 要求AP 终端均支持参数设置 触发RTS开启包长门限 目前默认值为2347bytes 参照此设置 大多数包传输时将不会开启RTS CTS机制 造成无法避免隐藏终端问题 RTS CTS机制示意 RTS CTS可缓解隐藏终端干扰及大数据传输的碰撞影响 多用户 大包传输时开启 现网初测可提升15 24 终端数不同 在用户间干扰较少的环境 采用RTS CTS保护会增加了信令开销 系统性能略有降低在
9、多用户或多同频AP场景下 由于碰撞概率比较大 采用RTS保护能够有效的减小碰撞几率 引入握手机制 避免干扰 AP与终端虽均支持RTS CTS功能 但参数设置不合理 导致无实际效果AP侧建仪配置RTS CTS门限参数为1500下阶段将推动终端侧RTS CTS门限优化 避免暴露终端影响 动态CCA调整 调整CCA门限 在干扰环境下 通过AP根据对无线环境的检测 可适当调高CCA门限即使同信道上有其他AP或终端在发送信号 AP仍然发送数据 只要此信号可达到解调的SNR要求 就可完成正常通信 以降低暴露终端影响时 避免碰撞功能开启需求 要求AP AC软件功能开发 升级 初始AP持续向STA传输数据 信
10、号强度良好采用干扰信号源 AP观测 75dBm 制造持续的噪声 在开始的几秒钟内 由于CCA起作用 性能明显下降但几秒钟后 干扰消除机制生效 吞吐率恢复 动态检测门限调整 优化检测性能 动态CCA调整效果模拟 下阶段将开展动态CCA门限调整的产品开发及试验测试 监听到AP2 退避优化 竞争管理和竞争压制 通过调整帧间隔时间DIFS SIFS CWmin CWmax Ack等待时间等 避免同频干扰802 11e的WMM功能就采用了此种思想 即通过AIFS CWmin CWmax等参数的调整 达到增加信道竞争能力在AP上配置Client的QoS参数 在Beacon中通过字段来通告当前WLAN的Qo
11、S参数功能开启需求 要求AP AC 终端均支持 STA在收到Beacon帧中通告的QoS参数 终端根据此值更新相应参数理论上说AIFS CWmin CWmax越小 对信道的竞争能力越强注 调整过小可能加重竞争退避 AIFS值 2时 ping包效果最优 CWmin CWmax值越小 Ping包效果越好 优化退避参数 增强信道抢占能力 提升退避效率 退避参数调整效果模拟 抗干扰方案总结 另外 为根本解决WLAN系统的资源受限造成干扰难以避免的现状 正积极联合产业界推动5Ghz频段355M频率的为WLAN系统开放 WLAN抗干扰新方案 需要AP AC软件功能开发 目前正在联合厂家开发 推动产品实现 感谢聆听
