本篇部分內容來源自世界無線局域網(wǎng)應用發(fā)展聯(lián)盟（WAA）同名白皮書原文。

在河套IT Talk第100期，我們解讀了WAA在其夏季論壇上發(fā)布的《企業(yè)典型場景高品質WLAN網(wǎng)絡建設白皮書》。白皮書介紹了非常多構建高品質WLAN的技術。我們會通過幾期展開談談這個話題。之前已經聊過了：《射頻資源管理——無線局域網(wǎng)竟然也需要紅綠燈管理??？》，《獅吼功還有一招大喇叭——覆蓋增強技術》，《WLAN資源調度——網(wǎng)紅餐廳的調度秘籍》，以及《無感漫游：不用費盡找Wi-Fi信號啦！》。今天，咱們就談談干擾抑制技術。

干擾，顧名思義，就是指無線信號的傳播受到其他無線設備或外部因素的干擾，導致信號質量下降，從而影響無線通信的穩(wěn)定性和性能。

隨著WLAN（無線局域網(wǎng)）技術的普及和應用，特別是WLAN網(wǎng)絡在企業(yè)園區(qū)的規(guī)模使用，WLAN網(wǎng)絡干擾問題也日益凸顯。以下是一些常見的干擾形成原因：

由于WLAN工作的ISM（Industry, Science and Medicine）頻段，也會被藍牙、Zigbee、WiMax、微波等技術使用。這使得許多非WLAN的電子設備、無線電設備或電磁輻射源也工作在該頻段，如：微波爐、無線攝像機、射頻識別設備、藍牙設備、戶外微波鏈路、無線游戲控制器等，導致這些設備產生的電磁波信號與WLAN網(wǎng)絡信號產生沖突。導致WLAN的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(tǒng)時。

• WLAN干擾：干擾源發(fā)送的RF信號符合802.11協(xié)議規(guī)范的干擾。

  • 共頻干擾（Co-Channel Interference）：在同一頻道上有多個AP或無線設備同時工作，爭奪同一頻譜資源，造成信號互相干擾。比如一個辦公大樓中，很多層，每層都有很多AP，所有同層的同頻AP存在干擾情況，上下樓層之間的同頻AP也存在互相干擾的狀況。

  • 鄰頻干擾（Adjacent Channel Interference）：在相鄰頻道上有其他無線設備工作，信號波形可能會發(fā)生重疊，導致信號受到干擾。之所以會發(fā)生重疊，是因為每個信號都是有一定的中心發(fā)射頻率和發(fā)射頻寬，而且即便在發(fā)射頻寬之外，信號也不可能立即衰減為零，而是逐漸衰減，這就導致中心頻率不同但頻段相鄰的AP，是很可能發(fā)生重疊而相互干擾的情況的。

• 非WLAN干擾：

總體來說，WLAN面臨的干擾狀況還是非常復雜的。WLAN網(wǎng)絡干擾往往會影響網(wǎng)絡的穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)傳輸速度和網(wǎng)絡連接質量，甚至導致網(wǎng)絡中斷等問題。為了避免干擾并提高無線網(wǎng)絡的性能，需要采取抗干擾的技術來進行干擾管理和避免。

從干擾避免和消除的技術來看，首先要做好預管理，也就是在WLAN部署之初，就要認真勘測部署環(huán)境，了解現(xiàn)場其他非WLAN干擾現(xiàn)狀，在規(guī)劃網(wǎng)絡AP覆蓋的時候，還需要考慮到如何最大程度規(guī)避同頻干擾和鄰頻干擾。

• 頻譜規(guī)劃：通過合理的頻道規(guī)劃，將AP分配到不同的非重疊頻道，減少共頻和鄰頻干擾。頻道規(guī)劃可以在AP上手動配置，也可以借助自動頻道選擇（Auto Channel Selection）功能。

• 功率調整：調整AP的信道和功率，，確保信號覆蓋區(qū)域內信號強度適中，避免信號過強造成相鄰頻道干擾或漫游不及時的問題。

• 安裝和天線設置：選擇合適的安裝位置，采用合適的發(fā)射天線，比如使用定向天線或扇形天線來調整信號覆蓋范圍和方向等等。盡量減少信號的重疊覆蓋區(qū)域和干擾。

良好的網(wǎng)絡部署是干擾避免和消除的基礎，可以講，好的網(wǎng)絡部署已經解決了大部分潛在的干擾問題。

但干擾抑制絕對不是一個一勞永逸的工作，單純依賴部署是不行的，需要后續(xù)持續(xù)不斷去監(jiān)測周圍環(huán)境中的干擾源，并對干擾源進行定位，以便進一步采取干擾避免措施。下面就介紹四種典型的WLAN干擾抑制技術：

電磁波在傳播過程中會隨著距離的增加而逐漸衰減，這是因為信號在傳輸過程中會受到空氣、障礙物等影響而減弱。接收端測量到的接收信號強度RSSI（Received Signal Strength Indicator）與發(fā)送端的信號強度相減，得到的差值就是所謂的“路損”。路損可以衡量信號在傳播過程中的衰減程度，通常情況下，傳播距離越遠，路損越大。由于空氣近似于均勻介質，射頻信號在空氣中傳播時，路損的大小可以用來大致估算信號的傳輸距離。這個估算不是非常精確，但可以用來判斷信號的傳播范圍和衰減情況，從而有助于調整無線網(wǎng)絡的布局和優(yōu)化。

傳統(tǒng)射頻調優(yōu)基于AP間互相測量得到的信號強度，根據(jù)AP兩兩之間的路損推斷它們之間的距離和相對位置關系，建立邏輯上的二維拓撲關系。通過這樣的拓撲關系，可以了解AP之間的鄰居關系，即哪些AP在信號覆蓋范圍內相互靠近，從而建立一個簡單的“AP-AP”鄰居關系圖。

在上述基礎上，傳統(tǒng)射頻調優(yōu)算法會根據(jù)這些“AP-AP”鄰居關系和信號強度信息，通過一些規(guī)則和算法來優(yōu)化無線網(wǎng)絡的布局和設置。目標是使得AP之間的信號干擾盡可能小，同時保持較好的覆蓋范圍和傳輸性能。

調優(yōu)的基本原則是避免近距離鄰居分配相同信道，在保障信號覆蓋的前提下，功率也要適當?shù)慕档?，盡量降低干擾和保證及時漫游。由于AP安裝環(huán)境復雜，二維網(wǎng)絡拓撲不能完全反映AP間的準確關系，因此傳統(tǒng)射頻調優(yōu)對復雜點位AP的調優(yōu)結果不理想。有代表性的是AP間遮擋及AP高掛場景。

• AP間遮擋場景：如果物理上相鄰的兩個AP之間存在橫梁、拐角等對信號影響較大的遮擋物（路損比無遮擋場景偏大8dB及以上），彼此無法互相感知或者感知較弱，傳統(tǒng)調優(yōu)算法會誤認為這兩個AP相距較“遠”，可能分配相同的工作信道，從而導致在終端側出現(xiàn)同頻干擾嚴重、有信號卻無法上網(wǎng)的問題。

• AP高掛場景：由于高掛（與地面距離＞5m），導致終端接收AP信號弱、速率低、漫游掉線等問題。

立體射頻調優(yōu)算法解決了這些問題。以終端反饋的歷史測量數(shù)據(jù)為參考，能適應上述復雜的空間環(huán)境。立體射頻調優(yōu)算法借助于802.11k終端的LM測量能力（Link Measurement，鏈路測量），構造“AP-終端-AP”之間的三維拓撲關系，能夠更真實地反映無線信號在空間中傳播情況以及信號對終端和AP的影響。更好地適應復雜多變的空間環(huán)境，實現(xiàn)了立體射頻調優(yōu)，對AP間遮擋和AP高掛場景進行了優(yōu)化，提升用戶體驗：

• AP間遮擋場景：對于鄰居AP間有遮擋的場景，基于終端的LM測量結果，調優(yōu)算法可以更準確地識別這兩個AP之間的鄰居關系，分配不同的工作信道，保障終端側業(yè)務體驗。

• AP高掛場景：經過一段時間的采樣，剔除粘性終端的數(shù)據(jù)以后，調優(yōu)算法對終端上報的數(shù)據(jù)樣本（數(shù)據(jù)來自關聯(lián)AP）進行統(tǒng)計分析。如果有10%以上樣本的下行RSSI＜-70dBm，則認為此點位為高掛場景，并以這10%樣本中最強的RSSI≥-65dBm為目標調高關聯(lián)AP的發(fā)射功率，從而提高終端側的業(yè)務體驗。

AP和AP之間可以進行信道優(yōu)化選擇、AP 發(fā)射功率調整、負載均衡、 空間復用、時域和頻域的協(xié)調規(guī)劃，小區(qū)間的干擾協(xié)調等等協(xié)同方法，來有效降低AP之間的干擾，極大的提升空口資源的利用率。下面就介紹三個典型的AP間協(xié)同技術：

4.1 基本服務集著色機制（BSS Coloring）

Bss color，在Wi-Fi 6 標準提出了bss 著色技術，用于解決同頻率下BSS 重疊，提升空間重用率的方法，減少因為BSS重疊導致的空口競爭開銷。Bss color 信息同時被添加在WLAN 報文的PHY 層和MAC 層，設備在競爭時，根據(jù)檢測到PHY 層頭部的bss color 字段來分配MAC 層的競爭行為，主要分為相同BSS（intra-bss）和重疊BSS（inter-bss）。如果顏色相同，則認為是同一BSS內的干擾信號，發(fā)送將推遲；如果顏色不同，則認為兩者之間無干擾，兩個Wi-Fi設備可同信道同頻并行傳輸。引入的自適應CCA 機制，通過提高inter-bss 信號檢測閾值，同時保持intra-bss 較低檢測閾值，來減少MAC 層競爭，提升MAC 層效率。

4.2 多AP 間發(fā)射功率協(xié)同

多AP 間發(fā)射功率協(xié)同，在高密辦公場景中，AP 部署比較密集，存在一定的同頻干擾，當某AP 發(fā)送數(shù)據(jù)時，會影響周圍的同頻AP 正常發(fā)送數(shù)據(jù)。通過AP 間協(xié)同，控制AP 發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)射功率來消除對周圍同頻AP 的干擾，使周圍同頻AP可同時發(fā)送數(shù)據(jù)，從而提升整網(wǎng)的容量。

4.3 多AP協(xié)同時間分割多址接入

協(xié)同時間分割多址接入（Co-TDMA）：允許多個AP在不同的時間片段上發(fā)送數(shù)據(jù)，通過協(xié)同調度和分配時間資源，避免了AP之間的沖突和干擾，減少傳輸延遲，并提供更穩(wěn)定和可靠的連接，提高網(wǎng)絡容量和頻譜利用效率。

在網(wǎng)絡使用過程中，終端個數(shù)會動態(tài)變化，業(yè)務大小也是動態(tài)變化。EDCA是一種用于Wi-Fi網(wǎng)絡中的分布式信道訪問機制，它基于優(yōu)先級的方式管理不同類型的數(shù)據(jù)包的發(fā)送。通過檢測終端數(shù)目和整機業(yè)務大小，對EDCA參數(shù)進行動態(tài)調整，可以適應網(wǎng)絡負載的變化，減少干擾。

在終端數(shù)目少，業(yè)務單一情況下適當調小EDCA窗口，減少不必要的退避，提高空口使用效率，而在終端數(shù)目多，業(yè)務多樣時，差異化調整不同優(yōu)先級業(yè)務的EDCA參數(shù)，一方面對高優(yōu)先級業(yè)務進行一個空口保障，另外減少空口的沖突競爭。

802.11協(xié)議定義了CCA機制以實現(xiàn)信道閑/忙的狀態(tài)監(jiān)測。信道忙閑狀態(tài)的準確判斷對于避免干擾和沖突非常重要。當監(jiān)測到信道空閑時，WLAN設備才開始發(fā)送報文，進行信道競爭搶占動作，減少因為信道狀態(tài)未知而發(fā)送報文導致的沖突。通過CCA機制可以避免在有干擾時發(fā)送信號，避免信號與干擾發(fā)生沖突，從而減少干擾對WLAN性能的影響，提升傳輸效率。然而在不同場景下，使用相同的默認CCA門限值，取得的實際效果存在差異。動態(tài)CCA機制能夠根據(jù)場景差異，動態(tài)調整AP設備的CCA門限，來減少沖突概率、提升AP并發(fā)率，從而提升整網(wǎng)的用戶體驗。

今天我們介紹了四種典型的WLAN干擾抑制技術，但并不意味著WLAN干擾抑制技術就這四種。除了上述四種，還可能有自適應調制和編碼、動態(tài)信道選擇等等其他干擾抑制和消除技術。在現(xiàn)實部署場景中，這些抗干擾技術可以綜合應用，以提高無線網(wǎng)絡的抗干擾能力，優(yōu)化網(wǎng)絡性能，并為用戶提供更穩(wěn)定、高效的無線連接體驗。

好了，今天我們就先聊到這兒，下次我們再來談談WLAN中的其他技術。

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