據(jù)國家有關(guān)部門的數(shù)據(jù)顯示，中國移動在2009年底進行的大規(guī)模WLAN采購已經(jīng)使其在2010年底之前能夠完成超過11萬個Wi-Fi熱點的部署規(guī)模，預計到2010年年底，中國將會部署大約28.5萬個Wi-Fi熱點。同時，由于用戶的需求，預計2010年中國Wi-Fi手機的總出貨量會超過2800萬臺。在2010-2015年期間，基于Wi-Fi的移動電視流量也將增加25倍，并促使移動電視產(chǎn)業(yè)在2015年前達到近70億美元的預期收入。此外，Strategy Analytics互聯(lián)家庭終端研究服務最新研究報告顯示，到2014年全球市場支持wi-fi功能的消費電子終端市場存量將超過26億部，而同年市場零售額規(guī)模將超過2500億美元。而ABI公司的數(shù)據(jù)顯示，2009年無線醫(yī)療市場普及率增長60%，2010年預計將增長70%，而2010年Wi-Fi芯片出貨量將達7.7億單位。越來越多的統(tǒng)計結(jié)果，力圖將一個趨勢清晰地顯示出來——今天的無線，更快，更強大且更具有可擴展性，因此必將成為企業(yè)網(wǎng)絡建設和人們在網(wǎng)絡應用中的重要組成部分。
隨著802.11n正式標準的頒布，以及各廠商紛紛調(diào)低802.11n無線產(chǎn)品價格，目前，802.11n已逐漸取代802.11a/b/g設備成為市場主流。在ABI近日發(fā)布的最新研究報告，目前幾乎所有筆記本電腦、上網(wǎng)本、移動互聯(lián)網(wǎng)設備（MID）與智能手機都開始內(nèi)建Wi-Fi芯片，由于802.11n的功能強大，加上芯片價格也一路下滑，2010年802.11n出貨量已超越802.11g成為市場主流。
射頻干擾是罪魁禍首
但有一個問題始終困擾著wi-fi的進一步普及，那就是可靠性。
沒有什么比用戶抱怨wi-fi性能不穩(wěn)定、覆蓋不好、經(jīng)常掉線，更讓網(wǎng)管人員崩潰的事了。wi-fi網(wǎng)絡看不到，摸不著，且傳輸環(huán)境不斷變化，的的確確讓射頻干擾成為了無線網(wǎng)絡的一個難題。
射頻干擾幾乎來自于所有能發(fā)出電磁信號的裝置 – 無繩電話、藍牙手機、微波爐乃至智能儀表。WLAN網(wǎng)絡使用的2.4GHz頻段在我國是公共頻段，其中對WLAN干擾最為嚴重的設備是2.4GHz無繩電話，其次為3米內(nèi)的微波爐，再次是藍牙設備如筆記本和PDA。?
但大多數(shù)企業(yè)都沒有意識到的是，最大的wi-fi的干擾源其實來自于wi-fi網(wǎng)絡本身。ARUBA公司中國區(qū)技術(shù)總監(jiān)王岳霖告訴記者，很多人認為無線強度越大越好，但這個觀點實際是不對的。因為很多設備和AP都是在同一頻段，所以功率很大的時候會有互相干擾的情況發(fā)生，國家無委會針對室內(nèi)無線產(chǎn)品的功率規(guī)定不得超過100毫瓦。“針對這種情況，我們一般會建議在搭建無線網(wǎng)絡的時候，不要把AP的功率調(diào)到最大，而是應該調(diào)整到中等程度，這樣即避免了相同頻段設備間的干擾，同時當有AP損壞的時候，周圍的AP可以自動向上調(diào)整功率來覆蓋已損壞AP的覆蓋范圍。”
RUCKUS WIRELESS 公司中國區(qū)技術(shù)總監(jiān)宣文威說：“wi-fi是一個任何人都可以使用的共享介質(zhì)，它工作在2.4Ghz和5Ghz這兩個免授權(quán)頻段。當一部無線客戶端設備偵聽到其它信號，無論該信號是否是WiFi信號，設備都會暫緩傳輸數(shù)據(jù)直到該信號消失。”這種數(shù)據(jù)傳輸中出現(xiàn)的干擾，會導致數(shù)據(jù)丟包，從而強制WiFi重傳數(shù)據(jù)。而不斷出現(xiàn)重傳會造成數(shù)據(jù)吞吐量下降，并給共享同一AP的用戶帶來普遍的影響。
射頻干擾的問題在新型無線標準802.11n的應用中變得更加嚴重。802.11n通常在一個AP中采用多個射頻信號在不同的方向和方位傳輸幾路wi-fi數(shù)據(jù)流，從而實現(xiàn)更高的連接速率。但基于這種稱為MIMO的多出多入技術(shù)，無線傳輸流量出現(xiàn)問題的機率也翻了幾倍。
針對這一問題，通常情況下網(wǎng)絡管理人員會采用頻譜分析的辦法加以解決。例如采用wi-spy等頻譜分析工具，用于掃描并顯示2.4G和5G頻段的信號活動情況。它能夠快速確定是否存在干擾，找到閑置的信道，并對信號的質(zhì)量進行分析。
wi-spy分析儀包括兩個部分， chanalyzer分析軟件和硬件wi-spy usb卡，wi-spy usb卡將捕獲的2.4G頻譜信號(包括802.11信號，無繩電話，zigbee，無線廣播,藍牙和其它2.4G信號)送交chanalyzer進行可視化分析，這種可視化分析是交互的，用戶可以按照自己的方式對特定的信號進行相關(guān)分析。通過這種分析，用戶可以很容易地看到網(wǎng)絡中存在的問題，對網(wǎng)絡布置和優(yōu)化是很大的便利。
通過捕獲通信數(shù)據(jù)包，以信號學的特性來分析他們，wi-spy可以觀測到當前環(huán)境中的無線信號帶寬的使用率、干擾情況和其它相關(guān)的信號學特征。但宣文威指出：“雖然頻譜分析工具可以集成在AP中幫助IT部門觀察并甄別wi-fi干擾，但如果他們不切實解決干擾問題，就沒有什么實際意義。這些信號中如果有一路信號受到干擾，那么作為802.11n用于顯著提高數(shù)據(jù)傳輸速率的基本技術(shù)——空間復用和信道綁定將全部失效。”

難以掌控的信號
通常解決射頻干擾的方法包括降低物理數(shù)據(jù)率，降低受影響AP的發(fā)射功率，以及改變AP的信道分配三種方式。雖然這些方法有他們各自的專長，但沒有一個是直接針對射頻干擾問題的。
目前市場上的AP大量采用全向雙極天線，這些天線從各個方向發(fā)送和接收信號。由于這些天線總是不分環(huán)境，不分場合地發(fā)送和接收信號，一旦出現(xiàn)干擾，這些系統(tǒng)除了與干擾做斗爭以外沒有其它辦法。它們不得不降低物理數(shù)據(jù)傳輸速率，直至達到可接受的丟包水平為止，但隨之而來的是，共享該AP的所有用戶將會感受到無法忍受的性能下降。雖然在一定程度上解決了干擾的問題，但卻犧牲了傳輸效率，對于無線網(wǎng)絡來說，無異于飲鴆止渴。
北京精睿學校信息中心網(wǎng)絡工程師岳維鑫認為，降低AP的數(shù)據(jù)速率實際上還會產(chǎn)生與期望相反的結(jié)果。“數(shù)據(jù)包在空中停留的時間更長。這就意味著需要花更長的時間接收這些數(shù)據(jù)包，從而增加丟包的風險，使它們在周期性干擾中變得更加脆弱。”
另一種為wi-fi抗干擾的通常做法是降低AP的發(fā)射功率，從而更好地利用有限的信道數(shù)量。這樣做可以減少共享一臺AP的設備數(shù)量，以提高AP的性能。但是降低發(fā)射功率的同時也會降低客戶端接收信號的強度，這就轉(zhuǎn)變成了更低的數(shù)據(jù)速率和更小范圍的wi-fi覆蓋，進而導致覆蓋空洞的形成。而這些空洞必須通過增加更多的AP來填補。而增加更多AP，又會制造更多的干擾。
另外，大多數(shù)WLAN廠商宣稱，解決wi-fi干擾的最佳方案是"改變信道"。就是當射頻干擾增加時，AP會自動選擇另一個"干凈"的信道來使用。
但宣文威對此提出了不同的看法，他認為，改變信道雖然是一種在特定頻率上解決持續(xù)干擾的有效方法，但干擾更傾向于不斷變化且時有時無。通過在有限的信道中跳轉(zhuǎn)，引發(fā)的問題甚至比它解決的問題還要多。
在使用最廣泛的2.4GHz頻段，總共只有三個非干擾信道。即使是在5GHz頻段，在去除動態(tài)頻率選擇(DFS)之后也只有4個非重疊40MHz寬信道，DFS是一種允許非授權(quán)設備與現(xiàn)有雷達系統(tǒng)共享頻譜的機制。
圖：針對802.11工作在5GHz頻段的可用信道
“AP執(zhí)行的改變信道操作需要將連接的客戶端脫離并再次關(guān)聯(lián)。這將引起語音和視頻類應用的中斷，并導致由于相鄰AP為防止同信道干擾而變換信道而引發(fā)的多米諾骨牌效應。”宣文威說。
同信道干擾是在不同的設備使用同一個信道或用同一無線頻段發(fā)射和接收wi-fi信號時產(chǎn)生的設備間干擾。為了將同信道干擾降至最低，網(wǎng)管人員需要對網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)進行更好地設計，而針對有限的可用頻譜，一般通過將AP部署的間距拉到足夠遠的方式，達到讓它們之間無法偵聽或無法相互干擾的目的。然而，wi-fi信號不會停止也不會受這些架構(gòu)的限制，同時，改變信道的方法也無法保證客戶的使用感受。

“天線陣列”大有文章
一種預測wi-fi系統(tǒng)性能的技術(shù)指標就是信噪比(SNR)。SNR是接收信號水平與背景噪音強度的差值。通常，信噪比越高，誤碼率越低且吞吐量越高。但是，一旦干擾發(fā)生，還會有一些其它的問題令網(wǎng)管人員擔心，即信號與干擾加噪聲比，也稱作SINR。
SINR是信號水平與干擾水平的差值。由于反映了射頻干擾對用戶吞吐量的負面影響，因此SINR是一個更好的指標，用來反映一個wi-fi系統(tǒng)能夠達到何種性能。SINR值越高，數(shù)據(jù)傳輸率就越高，頻譜容量就越大。
圖：SINR是決定wi-fi系統(tǒng)性能的重要指標
為了獲得更高的SINR指標，wi-fi系統(tǒng)必須通過提高信號增益或降低干擾來實現(xiàn)。但問題是傳統(tǒng)的wi-fi系統(tǒng)只能通過提高功率或在AP上豎起高增益定向天線來增加某個方向上的信號強度，但這卻限制了對小區(qū)域的覆蓋。
wi-fi的理想目標是將一個wi-fi信號直接發(fā)送給某個用戶，并監(jiān)控該信號，確保它以最大速率傳送給用戶。新的wi-fi創(chuàng)新技術(shù)采用的自適應天線陣列利用定向天線的優(yōu)勢獲得增益和信道，而且用更少的AP實現(xiàn)了對同一區(qū)域的覆蓋，它能夠不斷在信號路徑上重定向wi-fi傳輸，而該路徑是干凈的且無需變換信道。
波速成型給無線強身健體
新型wi-fi技術(shù)結(jié)合了動態(tài)波束形成技術(shù)和小型智能天線陣列(即所謂的"智能wi-fi")，可以實現(xiàn)最接近于理想狀態(tài)的無線傳輸。
波束形成技術(shù)是一種新開發(fā)的動態(tài)天線技術(shù)，用于改變由AP發(fā)出的射頻能量的形態(tài)和方向。動態(tài)波束形成技術(shù)專注于wi-fi信號，干擾出現(xiàn)時會自動"引導"他們繞過周圍的干擾。
系統(tǒng)為每個客戶端應用提供不同的天線模式，當問題出現(xiàn)時可改變天線模式。比如在出現(xiàn)干擾時，智能天線可以選擇一種在干擾方向衰減的信號模式，從而提升SINR并避免采用降低物理數(shù)據(jù)率的方法。
基于天線的波束形成技術(shù)采用了多個定向天線元在AP和客戶端之間提供數(shù)千種天線模式或路徑。射頻能量可以通過最佳路徑輻射，從而獲得最高的數(shù)據(jù)速率和最低的丟包率。
對標準wi-fi介質(zhì)訪問控制，客戶端確認監(jiān)控可以決定信號的強度、吞吐量和所選路徑的丟包率。這就保證了AP能夠確切地了解客戶的體驗，并且在遇到干擾時，AP可以完全控制AP傳輸選擇最佳路徑。
智能天線陣列也會主動拒絕干擾。由于wi-fi只允許同一時刻服務一個用戶，因此，這些天線并非用于給某一個指定的客戶端傳輸數(shù)據(jù)之用，而是用于所有客戶端，這樣才能忽略或拒絕那些通常會抑制wi-fi傳輸?shù)母蓴_信號。結(jié)果是在某些情況下可以獲得高達17dB的信號增益。
圖：采用動態(tài)波束形成技術(shù)自動回避干擾
翻譯：通過主動避免干擾，可獲得額外的信號增益，達-17dB;集成了智能天線陣列的AP;動態(tài)優(yōu)化的天線模式;通過波束成型，信號可增強至10dBi。
這項新技術(shù)的最大好處是它可以自動運行，無需手工調(diào)節(jié)或人工干預。對于網(wǎng)管人員來說，由于大量新型wi-fi設備對企業(yè)網(wǎng)的沖擊，解決射頻干擾問題正在變得越來越重要。同時，用戶對wi-fi連接可靠性的要求越來越高，對支持流媒體應用的需求更是與日俱增。解決射頻干擾問題是企業(yè)發(fā)展中順應這一趨勢的關(guān)鍵。但要實現(xiàn)它，就意味著要采用更加智能和更具適應性的方法來處理失控的無線頻率。