WLAN干扰分析及抗干扰技术方案(抗干扰).ppt

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1、WLAN干扰分析及抗干扰技术方案研究院目录目录目录目录抗干扰技术方案抗干扰技术方案WLAN干扰类型干扰类型WLANWLAN系统干扰技术原理分析系统干扰技术原理分析系统干扰技术原理分析系统干扰技术原理分析WLANWLAN系统系统系统系统特点概述特点概述特点概述特点概述GSMGSMTD-TD-SCDMASCDMALTELTEWLANWLAN：11 a/g/n11 a/g/n频率占用方式LicenseLicenseLicenseUnlicense调制方式8PSK16QAMOFDMOFDM多址方式TDMACDMAOFDMACSMA中心接入点BTSNode BeNode BAP资源分配控制节点BSCRN

2、CeNode B无WLANWLAN更早采用了较先进的更早采用了较先进的OFDMOFDM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：网络设计，具有许多不足：非专用频率频段：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CSMACSMA竞争接入信道资源，效率低：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：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：无线资源管理能力弱：有中

3、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 与与蜂窝网对比蜂窝网对比WLANWLAN传输机制传输机制传输机制传输机制TimeDIFSContention WindowPLCP HeaderSIFSACK16usdata Frame34 us，用来，用来检测检测信道状态信道状态随机退避，随机退避，可根据链路情况调整，可根据链路情况调整，避免设备同时竞争产生冲突避免设备同时竞争产生冲突单个用户数据包传输过程单个用户数据包传输过程AP与终端是平等的，对于与终端是平等的，对于AP、终端都遵循此过程、终端都遵循此过程多用户传输机制

4、示意多用户传输机制示意载波监听载波监听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：干扰评估过程载波监听：干扰评估过程载波监听：干扰评估过程载波监听：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设备在发

5、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，结合判断信道是否被占用，根据标准规定根据标准规定如侦测到为如侦测到为WLAN信号，判决门限：信号，判决门限：-82dBm如未检测出如未检测出WLAN信号，判决门限：信号，判决门限：-62dBm隐藏节点隐藏节点：多见于终端与终端间：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产生干扰暴露节点暴露节点：多见于：多见于APAP与与APAP之间之间对于AP1、AP2，如在SE区域存在可互相感知AP设备，AP

6、1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SH区域载载波波监监听听带带来来的的干干扰扰问问题题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，而此用信道，而此过程本身的不准确即会造成干扰过程本身的不准确即会造成干扰SE区域随机退避机制：避免干扰随机退避机制：避免干扰随机退避机制：避免干扰随机退避机制：避免干扰n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，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

7、制随机退避算法采用了二进制随机退避算法来实现退避，回退值与来实现退避，回退值与CW设置相关设置相关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

8、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单单单AP 20AP 20用户吞吐量较用户吞吐量较用户吞吐量较用户吞吐量较1010用户下降用户下降用户下降用户下降30%30%！目录目录目录目录抗干扰技术方案抗干扰技术方案WLANWLANWLANWLAN干扰类型分类干扰类型分类干扰类型分类干扰类型分类WLANWLAN系统干扰技术原理分析系统干扰技术原理分析WLANWLAN干扰类型分类干扰类型分类干扰类型分类干扰类型分类系系系系统统统统内内内内干干干干扰扰扰扰系系系系统统统统外外外外干干干干扰扰扰扰同频干扰同频干扰：1、6、11同频点工作WLAN设备邻频

9、干扰邻频干扰：交叉频点配置WLAN设备蜂窝网干扰蜂窝网干扰：主要为TD-S/LTE E频段干扰其他设备干扰其他设备干扰:微波炉、无绳电话、蓝牙等两AP吞吐量之和22.318.318.418.221.141.7051015202530354045123456AP2信道号吞吐量(Mbps)干干扰扰源源干干扰扰源在源在APAP附近吞吐率附近吞吐率（MbpsMbps）干干扰扰源在源在终终端附近端附近 吞吐率吞吐率（MbpsMbps）无干无干扰扰有干有干扰扰无干无干扰扰有干有干扰扰4dBm4dBm蓝蓝牙牙信号信号8686686850504040微波炉微波炉8787404090902525干扰不仅导致原A

10、P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610dBPo=27dBm123端口间隔离度80dB以上即可主要干扰主要干扰目录目录目录目录抗干扰技术方案抗干扰技术方案抗干扰技术方案抗干扰技术方案WLANWLAN干扰类型分类干扰类型分类WLANWL

11、AN系统干扰技术原理分析系统干扰技术原理分析WLANWLAN抗干抗干抗干抗干扰扰扰扰方案方案方案方案WLANWLAN抗干扰方案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WLANWLAN干扰问题干扰问题微波炉、无绳电话、蓝牙干扰CCACCACCACCA检测门限优化检测门限优化检测门限优化检测门限优化动态功率控制动态功率控制动态信道调整动态信道调整DIFS/DIFS/DIFS/DIFS/竞争窗优化竞争窗优化竞争窗优化竞争窗优化RTS-CTSRTS-CTSRTS-CTSRTS-CTS机制机制机制机制现有常规优化手段现有常规优化手段现有常规优化手段现有常规优化手段由于由于由于由于WLANWLA

12、N技术特点决定，技术特点决定，技术特点决定，技术特点决定，WLANWLAN系统的抗干扰性能较弱，除传统工程优化手段以外，可系统的抗干扰性能较弱，除传统工程优化手段以外，可系统的抗干扰性能较弱，除传统工程优化手段以外，可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从检测及退避角度进行优化从检测及退避角度进行优化从检测及退避角度进行优化避免被其他避免被其他WLANWLAN设备干扰：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动

13、态信道调整动态信道调整动态信道调整WLANWLAN常规抗干扰技术常规抗干扰技术常规抗干扰技术常规抗干扰技术TPC产品支持现状：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目的方案方案支持情况支持情况下行：下行：AP侧功控侧功控控制控制AP间可见程度间可见程度静态调整：静态调整：检测同频检测同频AP，并调整功率，并调整功率已实现，企标已要求已实现，企标已要求控制控制AP对对STA发送功率发送功率AP自调整：自调整：通过上行接收包强度及下行发送情况，通过上行接收包强度及下行发送情况，调整调整部分厂家已实现，拟纳部分厂家

14、已实现，拟纳入企标要求入企标要求协议动态方式：协议动态方式：TPC通过通过action字段，由终端配合字段，由终端配合调整调整未实现未实现*上行：终端上行：终端侧功控侧功控控制对控制对AP发送功率发送功率协议静态方式：协议静态方式：TPC通过通过Beacon或或Probe Response Association Response 下发下发STA最大最大功率值功率值已实现，现网未明确配已实现，现网未明确配置置协议动态方式：协议动态方式：TPC通过通过action字段扩展字段扩展未实现未实现注：注：cisco私有私有CCX协议可支协议可支持该功能持该功能动态功率控制动态功率控制动态功率控制动态功

15、率控制隐藏终端避免：隐藏终端避免：隐藏终端避免：隐藏终端避免：RTS-CTSRTS-CTS机制机制机制机制性能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58Mbps47Mbps46Mbps31Mbps无RTS保护60Mbps38Mbps37Mbps27MbpsRTS/CTSRTS/CTS机制机制：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：功能开启需求：要求APAP、终端、终端均支持参数设置参数设置：触发R

16、TS开启包长门限，目前默认值为2347bytes2347bytes，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）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，避免干扰引入握手机制，避免干扰引入握手机

17、制，避免干扰引入握手机制，避免干扰APAP与终端虽均支持与终端虽均支持与终端虽均支持与终端虽均支持RTS-CTSRTS-CTS功能，但参数设置不合理，导致无实际效果功能，但参数设置不合理，导致无实际效果功能，但参数设置不合理，导致无实际效果功能，但参数设置不合理，导致无实际效果 APAP侧建仪配置侧建仪配置侧建仪配置侧建仪配置RTS-CTSRTS-CTS门限参数为门限参数为门限参数为门限参数为15001500 下阶段将推动终端侧下阶段将推动终端侧下阶段将推动终端侧下阶段将推动终端侧RTS-CTSRTS-CTS门限优化门限优化门限优化门限优化避免暴露终端影响：动态避免暴露终端影响：动态避免暴露终

18、端影响：动态避免暴露终端影响：动态CCACCA调整调整调整调整n调整调整CCACCA门限：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n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降低暴露终端影响时，避免碰撞n功能开启需求：功能开启需求：要求AP/AC软件功能开发、升级软件功能开发、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，

19、优化检测性能动态检测门限调整，优化检测性能动态检测门限调整，优化检测性能动态检测门限调整，优化检测性能动态动态动态动态CCACCA调整效果模拟调整效果模拟调整效果模拟调整效果模拟下阶段将开展动态下阶段将开展动态下阶段将开展动态下阶段将开展动态CCACCA门限调整的产品开发及试验测试门限调整的产品开发及试验测试门限调整的产品开发及试验测试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退避优化：竞争管理和竞争压制退避优化：竞争管理和竞争压制退避优化：竞争管理和竞争压制n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

20、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n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n功能开启需求：功能开启需求：要求AP/AC、终端、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，提升退避效率优化退避参数，增强信道抢占能力，提升退避效率优化退避

21、参数，增强信道抢占能力，提升退避效率优化退避参数，增强信道抢占能力，提升退避效率退避参数调整效果模拟退避参数调整效果模拟退避参数调整效果模拟退避参数调整效果模拟抗干抗干抗干抗干扰扰扰扰方案方案方案方案总结总结总结总结抗干扰技术方案抗干扰技术方案方案应用条件方案应用条件应用场景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，主要解决隐藏终端隐藏终端较多场景CCA门限动态调整新功能开发：新功能开发：AP/AC支持各场景均适用，主要解决暴

22、露终端暴露终端较多场景提升退避效率新功能开发新功能开发：AP/AC、终端支持多运营商密集共存，多运营商密集共存，退避较多退避较多另外，为根本解决另外，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界推动5Ghz频段频段355M频率的为频率的为WLAN系统开放！系统开放！WLANWLAN抗干扰新方案，需要抗干扰新方案，需要抗干扰新方案，需要抗干扰新方案，需要AP/ACAP/AC软件功能开发，目前正在联合厂家开发，推动产品实现软件功能开发，目前正在联合厂家开发，推动产品实现软件功能开发，目前正在联合厂家开发，推动产品实现软件功能开发，目前正在联合厂家开发，推动产品实现感 谢 聆 听！