WLAN干扰分析及抗干扰技术方案(抗干扰)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,GSM,TD-SCDMA,LTE,WLAN,：,11 a/g/n,频率占用方式,License,License,License,Unlicense,调制方式,8PSK,16QAM,OFDM,OFDM,多址方式,TDMA,CDMA,OFDMA,CSMA,中心接入点,BTS,Node B,eNode B,AP,资源分配控制节点,BSC,RNC,eNode B,无,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,Time,DIFS,Contention,Window,PLCP,Header,SIFS,ACK,16us,data,Frame,34 us,，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,载波监听：干扰评估过程,CCA(clear channel assessment),：,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,S,H,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,STA2,可以互相通信,S,H,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,S,E,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，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,AP 20,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/LTE E,频段干扰,其他设备干扰,:,微波炉、无绳电话、蓝牙等,两,AP,吞吐量之和,22.3,18.3,18.4,18.2,21.1,41.7,0,5,10,15,20,25,30,35,40,45,1,2,3,4,5,6,AP2,信道号,吞吐量,(Mbps),干扰源,干扰源在,AP,附近吞吐率,（,Mbps,）,干扰源在终端附近 吞吐率,（,Mbps,）,无干扰,有干扰,无干扰,有干扰,4dBm,蓝牙信号,86,68,50,40,微波炉,87,40,90,25,干扰不仅导致原,AP,吞吐量下降明显，总吞吐量也呈下降趋势，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,WLAN AP,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,字段实现的方式目前并不支持,目的,方案,支持情况,下行：,AP,侧功控,控制,AP,间可见程度,静态调整：,检测同频,AP,，并调整功率,已实现，企标已要求,控制,AP,对,STA,发送功率,AP,自调整：,通过上行接收包强度及下行发送情况，调整,部分厂家已实现，拟纳入企标要求,协议动态方式：,TPC,通过,action,字段，由终端配合调整,未实现*,上行：终端侧功控,控制对,AP,发送功率,协议静态方式：,TPC,通过,Beacon,或,Probe Response Association Response,下发,STA,最大功率值,已实现，现网未明确配置,协议动态方式：,TPC,通过,action,字段扩展,未实现,注：,cisco,私有,CCX,协议可支持该功能,动态功率控制,隐藏终端避免：RTS-CTS机制,性能,1,个,802.11N STA,屏蔽房,1,个,802.11n,STA,现网环境,32,个,802.11n STA,屏蔽房,32,个,802.11n,STA,现网环境,RTS,保护,58Mbps,47Mbps,46Mbps,31Mbps,无,RTS,保护,60Mbps,38Mbps,37Mbps,27Mbps,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,QoS,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,抗干扰技术方案,方案应用条件,应用场景,动态功率调整,AP,侧功控：仅需,AP,支持,终端侧功控：,AP,、终端需改造,目前主要在布网初期，规划网络覆盖与频点配置时使用,动态信道调整,AP,支持,RTS-CTS,参数优化：,AP,、终端支持，并配置合理门限参数,各场景均适用，主要解决,隐藏终端,较多场景,CCA,门限动态调整,新功能开发：,AP/AC,支持,各场景均适用，主要解决,暴露终端,较多场景,提升退避效率,新功能开发,：,AP/AC,、终端支持,多运营商密集共存，,退避较多,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