无线网络智能优化技术详解(1)

　　近年来基于IEEE802.11标准系列的无线局域网技术发展速度迅猛。但随着接入点AP(Access Point)数目的不断增多，AP之间距离的不断减小，同频段的干扰问题将会严重影响到无线局域网的总容量。传统蜂窝小区的网络优化方法对于无线局域网已经不再适用，这是因为无线局域网AP数目多，且结构可能并不稳定，即AP可能根据业务需要增加、减少甚至移动。智能网络优化技术是指通过在AP之间动态地分配频率、功率、用户以及业务流量使得整个无线网络的容量最大，性能最佳。它将是未来无线局域网应用的关键技术之一。本文介绍了智能网络优化技术的内容、发展现状以及发展方向。

　　无线局域网 智能网络优化 WLAN 802.11b AP(Access Point) DFC TPC

　　一、无线局域网发展趋势和技术需求

　　WLAN是无线局域网的英文缩写，是近年来发展迅猛的无线数据通信技术。它的发展从1997年6月制订第一个WLAN标准IEEE802.11[1]开始，到1999年8月，IEEE推出了新的高速标准802.11b[2]和802.11a进入快速发展。IEEE802.11b在2.4GHz频段提供最高11Mbps的速率;IEEE802.11a则在5.8GHz频段提供54Mbps的数据传输速率。2001年11月，IEEE试验性地批准了802.11g，用以兼容802.11b和802.11a。几乎同时，欧洲电信标准化协会(ETSI)的宽带无线电接入网络(BRAN)小组也着手制订Hiper(High Performance Radio)接入标准，并推出HiperLAN1和HiperLAN2。

　　IEEE802.11和HiperLAN家族在技术上的突破及WLAN产品成本的大幅下降，使得无线局域网在宽带无线接入中可以大显身手，不仅企业把WLAN作为他们有线LAN的延伸，机场、酒店、会议中心、咖啡厅等地也将成为WLAN应用的重点。截至目前，采用802.11b和HiperLAN1的WLAN已经覆盖了北美和欧洲越来越多的地区。据专家预测，全球WLAN市场总销售额将于2004年达到近22亿美元，每年平均增幅高达25%左右，同时，WLAN应用范围不断拓展，不仅扩展了有线LAN，甚至在某些情况下取而代之。

　　随着人们对于无线数据业务的需求的增大，在将来，大部分热点地区仅仅有一个或者两三个WLAN接入点AP(Access Point)是不够的。因此在业务繁忙的地区，需要布置一个能够满足业务带宽需求的小型无线网络。这种网络的特点在于：网络接入点AP数目比较多;AP位置比较不确定，可能根据需要增加、减少或者移动节点。

　　由于AP数目比较多，而可用的频段相对的少(在802.11b/g标准中相互独立无干扰的频段只有3个)，因此，部分AP之间将会存在相互干扰，这种干扰随着AP间的距离越近对于系统容量的影响越大。如何在AP间分配频率和功率资源，使得AP间的干扰最小、容量最大是必须解决的关键技术之一：无线网络优化。

　　现有的2G网络优化主要采用小区建模计算和实地路测结合的方式进行，但是这种方法用在WLAN上是不可行的。因为WLAN的特点是：网络节点数多，使得建模和路测的工作量大大增加;节点数目和位置可能变化，导致上述网络优化的工作经常需要重新进行。

　　在这种背景的需求下，智能网络优化技术将成为新的研究热点。智能网络优化技术是指通过在AP之间动态实时地分配频率、功率、用户以及业务流量使得整个无线网络的容量最大，性能最佳。它无疑将是未来无线局域网大规模应用的关键技术。

　　二、无线局域网的自干扰情况

　　1. 无线局域网的频率资源情况

　　下面我们以现在应用最为广泛的802.11b标准为例，说明为什么在多个AP之间会存在相互干扰。

　　我们可以看到频段1和频段2～5之间都有部分频谱重叠，频谱重叠就意味着这两个频段之间相互有干扰存在。干扰的大小取决于两个频段重叠的多少，以及发射信号的频谱特性。总之频段序号之间的差大于等于5的频段之间没有干扰，小于5的频段之间存在干扰。

　　2. 频段之间具体干扰因子

　　根据802.11b物理层发射信号的频谱特性，我们可以估计出频段两两之间的干扰大小。

　　对于频带内的干扰频谱积分，可以得到邻频段干扰因子K，即如果邻频段总信号能量为单位1，则本频段内收到此邻频段的干扰信号的能量为K(K<1)。下表是相邻频段的干扰因子列表：

　　我们可以看到邻频段的干扰在频段序号差小于3时相当大，大于等于4的时候则可以忽略不计了。