同頻架構(gòu)解決Wi-Fi規(guī)模難題

相信IEEE在定義802.11的時(shí)候也不曾想到，Wi-Fi的應(yīng)用會(huì)如此之廣。在人們?cè)缙诘挠∠笾校?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/Wi-Fi">Wi-Fi的特點(diǎn)是在小范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高吞吐率的無(wú)線連接，這也是Wi-Fi的設(shè)計(jì)初衷。

然而，隨著人們對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的需求日益膨脹，Wi-Fi熱點(diǎn)越來(lái)越多，逐漸形成多個(gè)AP組成的區(qū)域。如今，隨著運(yùn)營(yíng)商大規(guī)模部署，WLAN網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為和傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)同等地位的“新的大網(wǎng)”。這意味著WLAN的角色已經(jīng)從獨(dú)立的點(diǎn)覆蓋向大規(guī)模組網(wǎng)轉(zhuǎn)變。

微蜂窩難以支撐全速11n

伴隨這一轉(zhuǎn)變，問(wèn)題接踵而來(lái)。

首先是干擾問(wèn)題，其中影響最大的就是AP間的同頻干擾。目前，為了避免同頻干擾，運(yùn)營(yíng)商普遍采用錯(cuò)頻的方式，即微蜂窩構(gòu)架來(lái)部署WLAN網(wǎng)絡(luò)。然而，隨著802.11n標(biāo)準(zhǔn)的引入，這一組網(wǎng)方式受到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

用于802.11n部署的2.4GHz頻段共78MHz帶寬，互不干擾的頻段十分有限。如果以20MHz為帶寬，通常只有1、6、11三個(gè)信道可用(如圖)。在20MHz帶寬下，802.11n的最大吞吐率為150Mbps。而11n的一個(gè)特性就是支持MIMO，以40MHz為帶寬，網(wǎng)絡(luò)最大吞吐率可以達(dá)到300Mbps。但是，40MHz已經(jīng)占據(jù)了2.4GHz帶寬的大部分，采用微蜂窩構(gòu)架，將無(wú)法部署。目前我國(guó)運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)開(kāi)始大量集采802.11n設(shè)備，但由于受到頻譜和組網(wǎng)方式的限制，網(wǎng)絡(luò)的最大吞吐率只能達(dá)到150Mbps，無(wú)法實(shí)現(xiàn)300Mbps。

頻譜資源短缺問(wèn)題不僅局限于802.11n，802.11ac同樣也面臨頻譜資源不足的問(wèn)題。對(duì)此，國(guó)家頻譜管理研究所顧問(wèn)何廷潤(rùn)表示，目前，Wi-Fi頻譜緊張已經(jīng)成為一個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，Wi-Fi的頻譜資源一定是不足的。IEEE開(kāi)始設(shè)計(jì)802.11的時(shí)候，設(shè)計(jì)初衷就不是為蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的。2.4GHz是非許可頻段，大家互相競(jìng)爭(zhēng)，沒(méi)有電信級(jí)QoS保障，這一設(shè)計(jì)理念直到802.11n也沒(méi)有改變。

微蜂窩構(gòu)架vs同頻組網(wǎng)

在現(xiàn)有的無(wú)線環(huán)境下，運(yùn)營(yíng)商要大規(guī)模建設(shè)WLAN，只有在組網(wǎng)技術(shù)上創(chuàng)新。Meru大中華區(qū)及日本區(qū)總經(jīng)理司馬聰表示，同頻組網(wǎng)虛擬化能夠更好地利用頻譜資源。這種組網(wǎng)方式代表了Wi-Fi未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

然而，同頻組網(wǎng)如何解決相鄰AP的同頻干擾問(wèn)題呢?司馬聰表示，Meru認(rèn)為通過(guò)同頻算法能夠?qū)崿F(xiàn)Wi-Fi的同頻組網(wǎng)，這一方式已經(jīng)在實(shí)踐中獲得成功。采用同頻組網(wǎng)，802.11n就能夠在2.4GHz頻段實(shí)現(xiàn)300Mbps吞吐率了。如果采用三條流，吞吐率最大值能夠達(dá)到450Mbps。

克服了同頻干擾后，同頻組網(wǎng)使得WLAN網(wǎng)絡(luò)部署變得異常靈活。采用微蜂窩構(gòu)架，WLAN網(wǎng)絡(luò)的勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工都非常復(fù)雜，可謂“牽一發(fā)而動(dòng)全身”。而采用同頻組網(wǎng)，只需要把AP線性部署，哪里信號(hào)弱就可以加裝一個(gè)，像安裝電燈炮一樣簡(jiǎn)單。以往，為了降低同頻干擾，運(yùn)營(yíng)商往往會(huì)降低AP的功率。這樣一方面使得滿帶寬傳輸半徑變小;另一方面，覆蓋需要更多的AP，增加了運(yùn)營(yíng)商的投資成本。同時(shí)，由于微蜂窩方式相鄰AP的頻率是不同的，因此用戶在移動(dòng)過(guò)程中從一個(gè)AP切換到另一個(gè)AP，需要再進(jìn)行一次80

2.11認(rèn)證，這需要花去3毫秒至3秒的時(shí)間。而同頻組網(wǎng)通過(guò)將每個(gè)AP設(shè)置成相同的Mac Address，使終端在切換AP時(shí)無(wú)需再認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)了無(wú)縫漫游。同頻組網(wǎng)破解共建共享難題

在我國(guó)，機(jī)場(chǎng)、大學(xué)等大型公共場(chǎng)所的Wi-Fi建設(shè)仍處于無(wú)序狀態(tài)。以機(jī)場(chǎng)為例，往往機(jī)場(chǎng)同時(shí)部署了三家運(yùn)營(yíng)商的Wi-Fi。即使不同運(yùn)營(yíng)商分層部署，也會(huì)導(dǎo)致不同樓層間的同頻干擾，這都會(huì)嚴(yán)重影響到用戶的體驗(yàn)。司馬聰表示，如果采用同頻組網(wǎng)方式，則能夠很好地解決這個(gè)問(wèn)題。由三家運(yùn)營(yíng)商共同投資，機(jī)場(chǎng)方面負(fù)責(zé)統(tǒng)一建設(shè)Wi-Fi，每個(gè)樓層采用同頻組網(wǎng)，相鄰樓層采用不同的信道。這樣一來(lái)，無(wú)線環(huán)境將變得更加有序。網(wǎng)絡(luò)建好后，分配給每個(gè)運(yùn)營(yíng)商一個(gè)SSID，對(duì)收入進(jìn)行分成。雖然用戶仍然能看到不同的運(yùn)營(yíng)商Wi-Fi，但背后的基礎(chǔ)設(shè)施由機(jī)場(chǎng)建設(shè)，此舉能夠有效解決三家運(yùn)營(yíng)商爭(zhēng)搶部署Wi-Fi產(chǎn)生混亂。