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文档简介
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
2、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,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
3、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
4、信道不可用 而此时实际情况,AP2与STA2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10
5、24,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
6、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610dB,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
7、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
8、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,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)
9、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
10、,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, P
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