Wi-Fi直面射频信号干扰的挑战

    802.11技术在过去10年已经取得了长足的发展:更快、更强大且更具有可扩展性。但有一个问题依然困扰着Wi-Fi,即可靠性。没有什么比用户抱怨Wi-Fi性能不稳定、覆盖不好、经常掉线更让网管人员崩溃的事了。射频干扰几乎来自于所有能发出电磁信号的装置(无绳电话、蓝牙手机、微波炉乃至智能仪表)。但大多数企业都没有意识到的是,最大的Wi-Fi干扰源是他们自己的Wi-Fi网络。

    当一部802.11客户端设备侦听到其它信号,无论该信号是否是Wi-Fi信号,该设备都会暂缓传输数据直到该信号消失。如果在数据传输中出现干扰则会导致数据丢包,从而强制Wi-Fi重传数据。重传数据会造成数据吞吐量下降,并给共享同一访问接入点(AP)的用户带来普遍的影响。

    通常解决射频干扰的方法包括降低物理数据率,降低受影响AP的发射功率,以及改变AP的信道分配三种方式。虽然这些方法都有它们各自的专长,但没有一种是直接针对射频干扰问题的。同信道干扰是在不同的设备使用同一个信道或用同一无线频段发射和接收Wi-Fi信号时产生的设备间干扰。为将同信道干扰降至最低,网管人员试图更好地设计他们的网络。而针对有限的可用频谱,则通过将AP部署的间距拉到足够远,来达到它们之间无法侦听或无法相互干扰的目的。不过,Wi-Fi信号不会停止也不会受这些架构限制。

    一种预测Wi-Fi系统性能的技术指标就是信噪比(SNR),SNR是接收信号水平与背景噪声强度的差值。通常,信噪比越高,则误码率越低且吞吐量越高。但问题是传统的Wi-Fi系统只能通过提高功率或在AP上竖起高增益定向天线来增加某个方向上的信号强度,但这却限制了对小区域的覆盖。最新的Wi-Fi创新技术所采用的自适应天线阵列为网管人员带来了福音,它利用定向天线的优势获得增益和信道,而且用更少的AP实现了对同一区域的覆盖。

    Wi-Fi的理想目标是将一个Wi-Fi信号直接发送给某个用户,并监控该信号,确保它以最大速率传送给用户。它不断在信号路径上重定向Wi-Fi传输,而该路径是干净且无需变换信道的。新型Wi-Fi技术结合了动态波束形成技术和小型智能天线阵列(即所谓的“智能Wi-Fi”),成为最接近无线理想境界的解决方案。动态的、基于天线的波束形成技术是一种新开发的技术,用于改变由AP发出的射频能量的形态和方向。动态波束形成技术专注于Wi-Fi信号,只有在他们需要时,即干扰出现时才自动“引导”他们绕过周围的干扰。

    这些系统为每个客户端运用了不同的天线模式,当问题出现时就会改变天线模式。比如在出现干扰时,智能天线可以选择一种在干扰方向衰减的信号模式,从而提升SINR并避免采用降低物理数据率的方法。

    基于天线的波束形成技术采用了多个定向天线元在AP和客户端之间提供数千种天线模式或路径。射频能量可以通过最佳路径辐射,从而获得最高的数据速率和最低的丢包率。对标准Wi-Fi介质访问控制(MAC)客户端确认的监控可以决定信号的强度、吞吐量和所选路径的丢包率。这样就保证了AP能够确切了解客户的体验,并且在遇到干扰时,AP可以完全控制去选择最佳路径。智能天线阵列也会主动拒绝干扰。由于Wi-Fi只允许同一时刻服务一个用户,因此,这些天线并非用于给某一个指定的客户端传输数据,而是用于所有客户端,这样才能忽略或拒绝那些通常会抑制Wi-Fi传输的干扰信号。结果是在某些情况下可以获得高达17dB的信号增益。或许这项新技术的最大好处是它可以自动运行,无需手工调节或人工干预。