WLAN干擾分析及抗干擾技術方案研究院目錄抗干擾技術方案WLAN干擾類型WLAN系統干擾技術原理分析WLAN系統特點概述GSMTD-SCDMALTEWLAN：11a/g/n頻率占用方式LicenseLicenseLicenseUnlicense調制方式8PSK16QAMOFDMOFDM多址方式TDMACDMAOFDMACSMA中心接入點BTSNodeBeNodeBAP資源分配控制節點BSCRNCeNodeB無WLAN更早采用了較先進的OFDM調制方式來提升頻譜利用率，但基于局域網方式的非電信蜂窩網絡設計，具有許多不足：非專用頻率頻段：多WLAN設備，其他通信設備共存，頻率資源無保障CSMA競爭接入信道資源，效率低：時分工作的方式使得同一時刻只能保證一個用戶進行有效傳輸，多用戶同時接入管理幀與數據幀同時傳輸，效率低無信道類型劃分：控制幀與數據幀混傳，控制幀開銷較大無線資源管理能力弱：有中心接入點AP，但無統一無線資源分配節點，無固定上下行信道劃分，造成不同于蜂窩網中的上下行競爭導致干擾更為嚴重WLAN與蜂窩網對比WLAN傳輸機制TimeDIFSContentionWindowPLCPHeaderSIFSACK16usdataFrame34us，用來檢測信道狀態隨機退避，可根據鏈路情況調整，避免設備同時競爭產生沖突單個用戶數據包傳輸過程AP與終端是平等的，對于AP、終端都遵循此過程多用戶傳輸機制示意載波監聽CSMA：發送前監聽載波，判斷信道是否可用，在DIFS時長內，檢測信道空閑，判斷此時信道可用沖突避免CA：在發送數據前，需要根據競爭窗設置隨機退避等待一段時間；重傳時，競爭窗設置拉大WLAN干擾來源于沖突與退避，干擾又加劇了沖突與退避：多個設備同時傳輸造成空口碰撞時，接收端無法正常解析報文，發送端重傳退避使得空閑等待時長拉長，降低信道占用率載波監聽：干擾評估過程CCA(clearchannelassessment)：WLAN設備在發送數據之前，通過信號能量檢測與特征檢測相結合判斷信道是否被占用，根據標準規定如偵測到為WLAN信號，判決門限：-82dBm如未檢測出WLAN信號，判決門限：-62dBm隱藏節點：多見于終端與終端間對于STA1，如在SH區域內存在同頻設備STA2，由于STA1、STA2互相無法偵聽到發出的信號，誤以為信道空閑兩終端同時發送，引起沖突，即對AP產生干擾暴露節點：多見于AP與AP之間對于AP1、AP2，如在SE區域存在可互相感知AP設備，AP1正在傳輸，AP2將誤以為信道不可用而此時實際情況，AP2與STA2可以互相通信SH區域載波監聽帶來的干擾問題WLAN干擾檢測作為載波監聽的基本機制，實際就是通過底層持續地監聽空口信號判定否占用信道，而此過程本身的不準確即會造成干擾SE區域隨機退避機制：避免干擾為避免多個節點在發現信道空閑后，同時發送數據而造成沖突，802.11采用了二進制隨機退避算法來實現退避，回退值與CW設置相關CW（競爭窗口）時間會在[0，CW-1]之間選擇一個隨機數，并乘以Slottime（9us）回退算法：CW為CWmax與CWmin的采用二進制回退算法CWmax=CWmin*2^(n-1)取值：CWmax最大不超過1024，CWmin最小值為32隨機退避為緩解干擾，也帶來了干擾的開銷多節點業務并發時，隨機退避效率較低，造成干擾嚴重，系統吞吐量下降用戶數增多，隨機退避到同一時刻競爭的概率增大，造成沖突概率變高CW取值而會隨著碰撞而指數倍放大，退避增多造成多用戶或多AP共存時網絡整體吞吐量的下降單AP20用戶吞吐量較10用戶下降30%！目錄抗干擾技術方案WLAN干擾類型分類WLAN系統干擾技術原理分析WLAN干擾類型分類系統內干擾系統外干擾同頻干擾：1、6、11同頻點工作WLAN設備鄰頻干擾：交叉頻點配置WLAN設備蜂窩網干擾：主要為TD-S/LTEE頻段干擾其他設備干擾:微波爐、無繩電話、藍牙等兩AP吞吐量之和22.318.318.418.221.141.7051015202530354045123456AP2信道號吞吐量(Mbps)干擾源干擾源在AP附近吞吐率（Mbps）干擾源在終端附近吞吐率（Mbps）無干擾有干擾無干擾有干擾4dBm藍牙信號86685040微波爐87409025干擾不僅導致原AP吞吐量下降明顯，總吞吐量也呈下降趨勢，說明整體信道利用率降低影響與同頻干擾類似，共享信道容量，但由于CCA判決機制，干擾程度更高藍牙系統性能下降約20%，微波爐下降50%以上施工時注意，AP天線位置遠離以上各類干擾源WLAN與現有GSM網絡、TD網絡，以及未來LTE網絡共址或者合路，產生雜散干擾，其中尤以2.3GHz頻段LTE對WLAN的干擾尤為嚴重E頻段已合路的其它系統基站WLANAP插損約6～10dBPo=27dBm123端口間隔離度80dB以上即可主要干擾目錄抗干擾技術方案WLAN干擾類型分類WLAN系統干擾技術原理分析WLAN抗干擾方案WLAN抗干擾方案隱藏終端多設備競爭導致傳輸效率低暴露終端WLAN干擾問題微波爐、無繩電話、藍牙干擾CCA檢測門限優化動態功率控制動態信道調整DIFS/競爭窗優化RTS-CTS機制現有常規優化手段由于WLAN技術特點決定，WLAN系統的抗干擾性能較弱，除傳統工程優化手段以外，可從檢測及退避角度進行優化避免被其他WLAN設備干擾：AP側掃描各信道占用率、信號場強等情況，并考慮整網的信道分布，選擇工作在質量好的信道AP切換工作信道后，會造成正在工作的用戶斷線動態信道調整WLAN常規抗干擾技術TPC產品支持現狀：目前產品通過協議靜態方式可設置當前AP下的STA對大最大發射功率通過action字段實現的方式目前并不支持目的方案支持情況下行：AP側功控控制AP間可見程度靜態調整：檢測同頻AP，并調整功率已實現，企標已要求控制AP對STA發送功率AP自調整：通過上行接收包強度及下行發送情況，調整部分廠家已實現，擬納入企標要求協議動態方式：TPC通過action字段，由終端配合調整未實現*上行：終端側功控控制對AP發送功率協議靜態方式：TPC通過Beacon或ProbeResponseAssociationResponse下發STA最大功率值已實現，現網未明確配置協議動態方式：TPC通過action字段擴展未實現注：cisco私有CCX協議可支持該功能動態功率控制隱藏終端避免：RTS-CTS機制性能1個802.11NSTA@屏蔽房1個802.11nSTA@現網環境32個802.11nSTA@屏蔽房32個802.11nSTA@現網環境RTS保護58Mbps47Mbps46Mbps31Mbps無RTS保護60Mbps38Mbps37Mbps27MbpsRTS/CTS機制：在發送數據報文之前，使用RTS/CTS交互，進行信道的預約，以短包的形式對其他節點說明了信道的占用時，避免碰撞功能開啟需求：要求AP、終端均支持參數設置：觸發RTS開啟包長門限，目前默認值為2347bytes，參照此設置，大多數包傳輸時將不會開啟RTS-CTS機制，造成無法避免隱藏終端問題RTS-CTS機制示意RTS-CTS可緩解隱藏終端干擾及大數據傳輸的碰撞影響，多用戶、大包傳輸時開啟，現網初測可提升15-24%（終端數不同）在用戶間干擾較少的環境，采用RTS-CTS保護會增加了信令開銷，系統性能略有降低在多用戶或多同頻AP場景下，由于碰撞概率比較大，采用RTS保護能夠有效的減小碰撞幾率引入握手機制，避免干擾AP與終端雖均支持RTS-CTS功能，但參數設置不合理，導致無實際效果AP側建儀配置RTS-CTS門限參數為1500下階段將推動終端側RTS-CTS門限優化避免暴露終端影響：動態CCA調整調整CCA門限：在干擾環境下，通過AP根據對無線環境的檢測，可適當調高CCA門限即使同信道上有其他AP或終端在發送信號，AP仍然發送數據，只要此信號可達到解調的SNR要求，就可完成正常通信，以降低暴露終端影響時，避免碰撞功能開啟需求：要求AP/AC軟件功能開發、升級初始AP持續向STA傳輸數據，信號強度良好采用干擾信號源（AP觀測-75dBm）制造持續的噪聲，在開始的幾秒鐘內，由于CCA起作用，性能明顯下降但幾秒鐘后，干擾消除機制生效，吞吐率恢復動態檢測門限調整，優化檢測性能動態CCA調整效果模擬下階段將開展動態CCA門限調整的產品開發及試驗測試監聽到AP2退避優化：競爭管理和競爭壓制通過調整幀間隔時間DIFS、SIFS、CWmin、CWmax、Ack等待時間等，避免同頻干擾802.11e的WMM功能就采用了此種思想，即通過AIFS、CWmin、CWmax等參數的調整，達到增加信道競爭能力在AP上配置Client的QoS參數，在Beacon中通過字段來通告當前WLAN的QoS參數功能開啟需求：要求AP/AC、終端均支持STA在收到Beacon幀中通告的QoS參數，終端根據此值更新相應參數理論上說AIFS、CWmin、CWmax越小，對信道的競爭能力越強注：調整過小可能加重競爭退避AIFS值=2時，ping包效果最優CWmin/CWmax值越小，Ping包效果越好優化退避參數，增強信道搶占能力，提升退避效率退避參數調整效果模擬抗干擾方案總結抗干擾技術方案方案應用條件應用場景動態功率調整AP側功控：僅需AP支持終端側功控：AP、終端需改造目前主要在布網初期，規劃網絡覆蓋與頻點配置時使用動態信道調整AP支持RTS-CTS參數優化：AP、終端支持，并配置合理門