解决Wi-Fi无线信号干扰的方法

在过去十年里，802.11技术取得了长足的进步----更快、更强、更具扩展性。但是有一个问题依在困扰着wi-fi：可靠性。
对于网络管理员来说，最让他们沮丧的莫过于用户抱怨wi-fi性能不佳，覆盖范围不稳定，经常掉线。应对一个你无法看到并且经常发生变化的wi-fi环境是一个棘手的难题。这一问题的元凶就是无线电频率干扰。
几乎所有发射电磁信号的设备都会产生无线电频率干扰。这些设备包括无绳电话、蓝牙设备、微波炉，甚至还有智能电表。大多数公司并没有意识到wi-fi干扰的一个最大干扰源是他们自己的wi-fi网络。
与经授权的无线电频谱不同，wi-fi是一个共享的媒介，其在2.4GHz和5GHz之间，无需无线电频率授权。
当一部802.11客户端设备听到了其它的信号，无论这一信号是否是wi-fi信号，它都会递延传输，直到该信号消失。传输中发生了干扰还会导致数据包丢失，迫使wi-fi重新传输。这些重新传输将使得吞吐速度放缓，导致共享同一个接入点(AP)的用户出现大幅延迟。
尽管一些AP已经整合了频谱分析工具，以帮助IT人员看到和识别wi-fi干扰，但是如果不真正解决干扰问题，那么这些举措根本没有什么用处。
新的802.11n标准使得无线电干扰问题进一步恶化。为了能够向不同方向同时传输多个wi-fi流以取得更快的连接性，802.11n通常在一个AP上使用多个发射设备。
同样，错误也翻了两倍。如果这些信号中只有一个出现了干扰，802.11n的两个基础技术--空间多路传输或是绑定信道的性能都会出现下降。
解决干扰的常用办法
目前有三个解决无线电干扰的常用办法，其中包括降低物理数据传输率，减少受干扰AP的传输功率和调整AP的信道分配。在特定情况下，上述三种方法每一种都很管用，但是这三种方法没有一种能够从根本上解决无线电干扰这一问题。
如今市场上销售的AP绝大部分使用的是的全向偶极天线。这些天线在所有方向上的发射和接收速率相当。由于在任何情况下这些天线的传输和接收速度相同，因此当出现了干扰，这些设备唯一的选择就是与干扰进行对抗。它们必须要降低物理数据传输速率，直到数据包丢失率达到一个可接受的水平。
然而降低AP的数据传输速率并不能达到预期的效果。数据包滞空时间变得更长，这意味着需要花费更多的时间进行接收，因此掉包的机率更大。这反而让它们对周期性干扰更为敏感。这一解决办法基本上没有什么效果，这导致所有共用这一AP的用户都受到了影响。
另一个方法是降低AP传输功率以更好的使用有限的信道。这需要减少共用同一个AP的设备的数量，这样做可以提高性能。但是降低了传输功率也会降低信号的接收强度。这就变成了降低数据传输率，同时wi-fi覆盖将出现漏洞。这些漏洞需要使用更多的AP进行填补。可以想象，增加AP的数量将会导致更多的干扰。
请不要改变信道
最后，多数WLAN厂商会让你相信解决wi-fi干扰的最佳办法是“改变信道”。但是当无线电干扰增加后，可供AP自动选择的“干净”信道又在哪里呢?
尽管在应对特定频率上出现持续干扰时改变信道是一种有用技术，但是干扰通常都具有间歇性和变化无常的特点。由于可供改变的信道数量有限，这一种技术反而会带来更多的问题。
在wi-fi 使用最为广泛多的2.4GHz频段上，仅有三个互不干扰的信道。即使是在5GHz频段上，在排除了动态频率选择后，也仅有4个互不重叠的40MHz宽的信道。

802.11在5GHz频谱范围的可用信道
AP改变信道需要连接的客户端断开连接，重新进行连接，这会导致音频和视频应用出现中断。改变信道还会产生多米诺效应，因为邻近的AP也需要随之改变信道以避免同信道干扰。
在设备使用相同的信道或是无线电频率传输和接收wi-fi信号时，这些设备会彼此干扰，这种干扰称为同信道干扰。为了最大程度的降低同信道干扰，网络管理员在架设网络时会让这些AP相隔足够远，以确保它们无法彼此听到或是干扰对方。然而wi-fi信号不会仅仅限于这些网络中，它们会四处发散。
改变信道也不能被认为是最适合用户的一种方法。在这些场景中，干扰是由那些处于优势位置的AP所决定的。客户看到了什么呢?转向一个干净的信道真的对用户有用吗?
希望：更强的信号和更少的干扰
预测wi-fi系统性能如何的通用单位是信噪比(SNR)。SNR显示了接收信号的强度与底噪的差值。通常在高SNR的情况下，极少出现误码，吞吐量也较高。但是随着干扰的出现，网络管理员还需要考虑信号与干扰和噪声比(SINR)。
SINR是信号与干扰之间的差值。由于能够显示出无线电干扰对用户吞吐量带来的负面影响，SINR成为了衡量wi-fi网络性能的有效指示器。高SINR意味碰上更高的数据传输率和更强的频谱性能。
为了取得高SINR值，wi-fi系统必须要增加信号增益或是减少干扰。问题是通常的wi-fi系统只是通过增加功率或是连接高增益定向天线来增加信号强度。在自适应天线阵列领域内的最新wi-fi创新可以让网络管理员在不增加AP数量的情况下通过定向天线优势获得增益与信道。
利用智能天线减少干扰
wi-fi解决干扰的良方是拥有将wi-fi信号直接定向一名用户并监视该信号确保以最高吞吐率传输，同时经常性的重新定向wi-fi传输的信号路径，在不改变信道的情况下使用干净的信号路径。
结合了动态波束成型和微型化智能天线阵型的新wi-fi技术成为了最佳解决方案。
基于天线的动态波束成型是一种新技术，其可以改变来自AP的射频能量的形态与方向。动态波束成型能够调节wi-fi信号，当发生干扰后自动“驾驭”它们避开干扰。
对于每一个客户来说，这些系统使用的是不同的天线，当出现问题后它们会调整天线。比如说，当出现干扰，智能天线会在干扰方向选择带有衰变的信号模式，以此来增加SINR和避免降低物理数据传输速率。
波束成型使用了大量的定向天线以在AP和用户间创建数千种天线模式。由于射频能量能以最佳路径传输，因此可以带来最高的数据传输速度和最低的掉包率。
标准的wi-fi媒体访问控制(MAC)客户端回执能够监视和确定所选择路径的信号强度、吞吐速率和误包率。这确保了AP能够准确知道用户的体验，如果发生了干扰，AP能够自动调整以找到最佳路径。智能天线阵列也对于抵御干扰有着积极的作用。

支持波束成形的自动抗干扰
或许这种新技术的最大好处是在运作中免去了人工操作或是人为的介入。
对于网络管理员来说，随着大批的wi-fi设备进入到企业网络中，减少无线电干扰正变得越来越重要。与此同时，用户对能够支持流多媒体应用的高可靠性wi-fi连接的期望也越来越高。
解决无线电干扰的一个关键是解决企业发展中出现的这方面弊端。这也意味着采取更为智能的自适应方法以应对推动控制的无线电频率，因为无线电频率失控是这些问题产生的根源。