揭密RF 频谱中的干扰问题

    作者：美国福禄克网络公司

    在网络治理员努力理解RF频谱中的干扰问题时，他们会听到有关干扰对无线网络的影响的传言。

    此白皮书帮助揭密网络治理员在探索干扰问题时碰到的10大传言。

    作为一名网络治理员，您关心WLAN的性能。您希望优化其性能以尽量减少最终用户对速度和（或）连通性的抱怨。在设计和部署无线网络时，您听到与无线网络中干扰问题相关的很多“传言”或“传闻”。本白皮书澄清了与无线网络相关的10 大传言。

    第1条-“仅 802.11 网络会产生干扰问题。”

    全世界安装有大量802.11设备，其它802.11 网络可能对您的无线网络产生干扰。这种干扰称为同信道干扰和邻信道干扰。因为所有 802.11 设备遵循相同的协议，因此它们具有协作倾向– 即相同信道上的两个接入点 (AP) 将共享信道容量。

    还有很多类型的设备工作于802.11网络工作所在的未经许可的ISM（工业、科学和医学）频带。这些设备包括微波炉、无绳电话、蓝牙设备、无线摄像机、户外微波链路、无线游戏控制器、Zigbee、荧光灯和WiMax 等等。甚至不良电气连接也可导致宽 RF 频谱发射（干扰）。

    这些非802.11干扰源一般不会和802.11 设备协作，并可导致802.11 网络中吞吐量大幅损失。此外，它们还可能导致二次效应，例如速率补偿 – 在这种效应中，由干扰引起的重新传输会使 802.11 设备错误地认为应该使用比预期值低的数据率。

    总结：未经许可的ISM频带是FCC 在非管制频带共享方面的试验。我们仍然在等待它正式出台。使 802.11 网络达到优化工作状态的最佳方法是消除或尽量减少影响网络的干扰源。

    第2条-“看起来我的网络工作正常，因此干扰可能不会导致问题。”

    802.11协议设计为能耐受一定程度的干扰。当802.11设备在开始传输前检测到突发干扰，它将暂停传输，直到突发干扰结束为止。假如在 802.11 传输过程中途突发干扰（并导致数据包接收不良），则发射器会因为未收到确认数据包而重新发送数据包。结果，通常可以完成数据包传送。

    这些暂停和重新传输的动作导致无线网络的吞吐量受到严重影响。例如，微波炉在50%忙闲度下发射干扰（因为它们随着60 赫兹交流电源进行开关循环）。这意味着工作于与您 802.11 接入点 (AP) 相同频率下的微波炉可以使您网络的有效吞吐量降低 50%。因此，假如您的网络设计为达到 24 Mbps，则它在微波炉四周工作时可能降低到 12 Mbps。

    假如您在WLAN上的唯一应用为便利的数据联网（如网上冲浪），这种吞吐量损失可能并不明显。但是，假如您向网络中加入诸如无线局域网语音(VoWLAN) 等对容量和延时敏感的应用，控制干扰的影响就将成为要害问题。

    图2：802.11b无线网络设计的最大数据率为 11 Mbs （曲线图 A ），一般可维持的数据率所导致的吞吐速率最高约为最大数据率的 60% ，即约 6 Mbs 。一旦数据率超过最大值的 60% ，网络性能就会大幅下降到无法使用的程度。曲线图 B 所示为 802.11b 无线网络可维持的 60% 吞吐量。曲线图 C 所示为具有典型网络流量和干扰问题的802.11b 无线网络。拿曲线图 C 来说，假如不消除干扰问题，则可用容量不足以添加诸如 VoWLAN 等高要求或要害任务应用。

    总结：干扰是存在的…或许您WLAN 的容量掩盖了问题。假如您向无线网络中添加诸如 VoWLAN 等高要求的应用，则干扰很可能会导致问题。

    第3条-“我在部署前进行过 RF 扫描。因此我已找到所有干扰源。”

    关于干扰最麻烦的一个问题就是它们在本质上是间歇性的。干扰可能只会在天天的特定时间发生（当某人使用干扰设备–例如无绳耳机或微波炉时）或在每星期的某几天发生。除非持久进行初始RF 扫描，否则很轻易漏掉间歇性干扰源。

    即使进行了广泛的RF扫描（例如在每个区域进行24 小时测量），但事情会随时间变化。人们很轻易向您的无线环境中引入干扰设备，例如 Blueberry 耳机。不管进行多少定期扫描也无法保证您的环境无论何时均无干扰。

    总结：您无法完全消除干扰问题。您需要一个快速简便的方法来定期检查影响无线网络的干扰问题。

    第4条-“我的基础设施设备自动处理干扰。”

    很多较新的基于交换机的WLAN基础设施产品自称能治理RF 干扰问题。实际上，它们在一定程度上受它们所基于的 802.11 芯片集以及 802.11 协议本身限制。

    使用802.11芯片集，基础设施供给商可以检测非802.11 信号 – 干扰的存在。为应对这种干扰，他们尝试更改受干扰影响区域的 AP 的 802.11 信道。

    这种方法的问题在于它并未真正解决问题。如图4所示，某些干扰设备（例如蓝牙、无绳电话和802.11FH）的频率是跳动的，不可能更改信道以避开这些类型的设备 – 它们在整个频带中无处不在。即使对于工作于静态频率的设备，也很难治理大型蜂窝网络中的信道分配。

    要真正解决问题，要害在于能够分析干扰源（即识别干扰设备及其物理位置）以确定处理干扰的最佳措施。在许多情况下，此“最佳措施”是从楼宇中清除该设备。在其它情况下，可以移动或屏蔽该设备使其不影响网络。

    总结：自动应对干扰是一种理想状态，但在今天还不切实际。

    第5条-“我可以通过拥有高密度 AP 克服干扰问题。”

    802.11接入点廉价的特性使极高密度部署很具诱惑力。例如，某些网络中，在每个房间中部署一个AP。这种部署类型的优点在于通过答应频谱“空间复用”极大地增加了网络容量。直观看来，通过四处遍布更多AP，即使存在干扰，客户端也更可能顺利运行。

    不幸的是，当密集部署AP网络时，必须降低每个接入点的发射信号功率。否则，接入点会相互产生干扰– 这称为同信道干扰。

    AP发射功率的减小正好抵消了干扰免疫性的潜在优势。因此，实际上密集部署AP的网络在干扰免疫性上并不明显优于较低密度部署的网络。

    总结：过度设计您网络的容量是合理的，但这无法解决干扰问题。

    第6条-“我可以使用数据包嗅探器分析干扰问题。”

    802.11数据包嗅探器具有和WLAN基础设施设备相同的问题。它们仅可看见 802.11 芯片告诉它们的信息，而且仅可向您报告干扰的二次指标，例如增加的重新传输和降低的速率。但它们无法分析干扰问题、确定干扰原因和帮您找出干扰设备的物理位置。

    来自802.11芯片的数据的第二个难题在于它们的功率测量值未经校准。因此，您接收的来自802.11 芯片的关于 AP（或其它设备）信号强度的数据无法采用绝对 dBm 单位表示。这使您很难为它们报告的数量赋予意义。要使用绝对 dBm 单位精确表示信号强度，您需要诸如频谱分析仪等校准的测量设备。

    总结：您需要分析干扰的正确工具–易于使用的频谱分析仪。

    第7条-“我的无线策略不答应干扰设备进入楼宇。”

    制订无线策略是处理干扰问题的良好开端。但是，任何策略必须付诸实施才有效。因此，您如何实施一个“不答应无线设备的策略”呢？

    无线设备的一个重大属性在于其廉价易得。结果是，员工非常轻易购买这些设备（Blackberry设备、无绳电话）并带到工作场所。在很多情况下，员工并非有意造成问题，甚至不知道特定设备可能对您的无线网络造成干扰。

    请注重诸如无绳耳机和微波炉等设备可能是您的业务所必需的，因此不可能完全禁止它们。

    总结：您不得不预期，干扰设备将潜入您的楼宇。您需要一种方法来找出这些未授权的设备并通过清除或屏蔽来处理它们造成的干扰。

    第8条-“5 GHz 频带上无干扰。”

    确实，与2.4GHz频带相比，目前 5 GHz 频带的干扰设备较少。但是，这种情况将随时间改变。就像大家都从 900 MHz 转向 2.4GHz 以避免干扰一样，这种“频带跳跃”效应也将赶上 5 GHz 频带。

    5GHz频带上已经有某些设备，包括无绳电话、雷达、视野计传感器和数字卫星。

    总结：目前在5GHz频带上干扰尚未造成问题，但将来总会的。

    第9条-“我可以聘请顾问解决碰到的所有干扰问题。”

    假如您运行WLAN已有时日，就了解网络经常无法完美运行。若无法洞察干扰情况，您就不得不猜测干扰是否是问题所在。缺乏洞察对IT 人员来说是个问题 – 非凡是当 CEO 问到为何他昨天连接到会议室时碰到麻烦的时候。

    此外，超出控制问题的是，请顾问来解决此类问题即费时又费钱。一份访问和差旅报告就可能花费$5,000-10,000（美元）。

    总结：您无法负担依靠第三方解决网络干扰问题的花费。您需要能够快速方便地找出并定位网络中的干扰。

    第10条-“我放弃。RF 分析对我来说太难理解。”

    不要泄气。现在有工具使RF分析变得较易理解，即使对那些自认为是有线网络专家而非无线网络专家的人来说也是如此。例如，FlukeNetworks 的 AnalyzeAir™Wi-Fi 频谱分析仪可以检测、识别并定位您 802.11WLAN 中的物理干扰源。有关更多信息， 请访问www.flukenetworks.com.cn/analyzeair/cn 。

    总结：正确的工具，例如AnalyzeAirWi-Fi频谱分析仪，将极大地简化您检测、识别和定位 802.11 WLAN中 RF 干扰的任务。

    AnalyzeAir™Wi-Fi频谱分析仪

    检测、识别和定位802.11WLAN中的 RF 干扰AnalyzeAir 让 IT 网络专家可以透视隐藏在深处的 RF 内部世界，让他们能够以一种更加智能的可视方式查看频谱。AnalyzeAir 软件让您可以查看、监控、分析和治理所有影响您的 Wi-Fi 网络性能和安全性的 RF 源和无线设备，即使这些设备是未经授权或暂时性的。

    您是否收到最终用户有关WLAN性能的抱怨？携带AnalyzeAir 到这类故障位置，可以快速解决妨碍无线连接性能的物理层 RF 问题。AnalyzeAir 设备查找器功能能够找到问题设备，从而帮助您快速确定出现问题或未经授权的问题设备的位置。

    您是否正在预备部署新的无线网络或是扩展现有无线网络？提前了解您的RF频谱将有助于预防以后的性能问题。有助于找出可能产生干扰的设备，以便在用户开始抱怨之前拆除或屏蔽这些设备。

    AnalyzeAir软件降低了频谱分析的成本，简化了频谱分析的过程。许多单功能RF分析仪或昂贵工具只能提供不含设备识别和定位的 RF 信息，而 AnalyzeAir 则提供了方便理解、上手轻易的解决方案，可帮助用户迅速解决妨碍 WLAN 连接并影响性能的 RF 问题。