WLAN 无线干扰排查

WLAN 干扰是个头疼的事情,尤其是 2.4G 干扰。5G 由于其本身的特点以及信道丰富的优势,干扰问题并不明显;但 2.4G 不仅自身同频干扰严重,还容易受到其他非 WLAN 的干扰。本文着重说明 2.4G 的干扰问题。

一、 何为无线干扰

WIFI 好不好用,信噪比(SNR)说了算,信噪比简称SNR,显示了接收信号的强度与底噪的差值,即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wifi网络性能的有效指示器。好用的WIFI=更强的信号+更少的干扰!

计算公式:
信噪比=10lg(S/N) 单位是 dB(分贝)
S/N:表示信号平均功率与噪声平均功率的比值

二、 无线干扰问题处理思路

无线干扰定位故障的思路一般如下:

第一步:区分无线干扰类似

是非 WLAN 的,还是同频干扰,排查方法可以通过检查 AP 空口利用率是否具有显著干扰特点,再通过滤波器、频谱分析仪、检查现场环境等方法验证。

第二步:借助设备信息及相关工具找到干扰源。

第三步:通过不同的手段优化,排除干扰。

在这里要弄清楚干扰的根源,即无线电频率失控,有了这个意识,后面的事情就好办啦!一般来说因为 2.4G 相对于 5G 存在公用频段使用多、可用信道少、终端数量大等特点,所以反馈的绝大部分无线干扰是 2.4G 频段的干扰。

三、 无线干扰的分类和来源

无线干扰按照类型可划分为WLAN干扰和非WLAN干扰。WLAN干扰是指干扰源发送的RF信号也符合802.11标准,除此之外都是非WLAN干扰。对WLAN干扰,可进一步按照频率范围分为同频干扰和邻频干扰。按照来源划分,可分为 WLAN 网络自身的互干扰和网络外的干扰。

四、 WLAN 干扰的排查方法

1、 WLAN 干扰特点

WLAN 干扰即 WLAN 网络自身的同频干扰,可进一步按照频率范围分为同频干扰和邻频干扰。

1) WLAN 网络自身的同频干扰

同频干扰是指两个工作在相同频率上的 WLAN 设备之间的相互干扰。WLAN 工作 ISM(Industry, Science and Medicine)频段,包括 2.4G 和 5G 两个频段。对某些国家或地区来说,仅有 2.4G 频段可用。在 2.4G 频段上,互不干扰的频段十分有限,通常只有 1、6、11 信道(如下图所示)。

2.4G 频段信道划分示意图

因此,对一个大的 WLAN 网络来说,尤其是高密度部署的网络,同一信道常常需要被不同 AP 使用。而这些 AP 之间存在着重复区域时,就存在互相干扰问题。图 2 是一幅学生公寓的 AP 部署信道排列图,由于墙壁隔离度差,不仅同一层楼的同信道 AP 之间可见,上下楼层之间的同 信道 AP 也存在互相干扰的情况。

学生公寓的 AP 部署信道排列图

2) 邻频干扰

根据 802.11 标准,RF 信号发送时其频谱宽度有一定的要求。以 2.4G 为例,信号的频谱掩 码如下图所示:

2.4G 信号的频谱掩码

其发射频宽为 22MHz,在距离中心频率 11MHz 之外时,要求衰减超过 30dB。对任何 WLAN 发射机来说,在发射频宽之外,信号也不可能马上降低为 0,而是逐渐衰减。如果两个中心频率 不同的 WLAN 设备之间的发射频宽有重叠的部分,就会产生相互影响,形成了邻频干扰。即使对 不重叠的相邻信道(如 2.4G 的 1、6 信道),如果两个设备之间距离过近且发送功率比较大,也 会产生影响。

对一个 WLAN 网络来说,邻频干扰包括自身的邻频干扰和来自邻居网络的邻频干扰。WLAN 网络应首先避免自身的邻频干扰,所有设备建议部署在不重叠的信道上,并且设备之间避免过近。 对 5G 来说,相邻设备最好部署为不相邻的信道,完全避免相邻信道之间可能产生的干扰。

2、 WLAN 干扰判断方法

WLAN 同频干扰表现在空口利用率的 RxBusy 很高,但不会那么凑巧的所有信道都存在一样 程度的干扰。因此我们只需要更换信道,看看空口利用率是否有明显区别,尤其是一些偏门信道 比如 3、8、13 这样的,如果空口利用率不高,则说明之前那个信道受到的就是 WLAN 同频干扰。

1) 查看 AP 射频口上各信道的空口利用率是否过高

登录到 AP 上进入隐藏模式查看 2.4G 射频各信道(1、6、11)的空口利用率信息是否过高, crtlbusy 的值是否高于 60%。 如果更换多种信道(包括 3、8、13 类的非常规信道)后发现各信 道状况类似即可初步判断是非 WLAN 的干扰。如果更换多种信道(包括 3、8、13 类的非常规信 道)后发现空口利用率过高只出现在指定信道,则判断为同频干扰。

命令: 登陆到 AP 上进入隐藏模式

[H3C] _hide 

查看 AP 当前信道的空口利用率

[H3C-hidecmd] display ar5 2 channelbusy 

在 AP 的 radio 口下更改当前使用的信道

[H3C-wlan-ap-ap3-radio-2] channel 6 

例如:通过命令查看指定 AP 当前信道的空口利用率

2) 判断现场干扰为 WLAN 同频干扰

查看 AP 当前信道空口利用率中 RxBusy 过高随之带来 crtlbusy 的数值也很高,这种情况在更换多种不同的信道后效果出现明显变化,即只有指定的某个或几个信道出现空口利用率过高就可以判断当前环境存在 WLAN 的同频干扰。

WLAN 同频干扰是同一个信道上其他 WLAN 设备产生的干扰,换个角度看也不算干扰,说是空口竞争更为公平。WLAN同频干扰表现在空口利用率的RxBusy很高,但不会那么凑巧的所有信道都存在一样程度的干扰。因此我们只需要更换信道,看看空口利用率是否有明显区别,尤其是一些偏门信道比如 3、8、13这样的,如果空口利用率不高,则说明之前那个信道受到的就是WLAN同频干扰。另外,我们也可以在AP模板下配置device-detection enable,几分钟后通过 display wlan ids detected all 查看 AP 探测到的周围 WLAN 设备情况。如果确实能发现不少其他 WLAN 设备,也可以说明确实存在 WLAN 同频干扰

[H3C] display wlan ids detected all

例如:通过命令查看指定 AP 附近的所有信号状况

3、 解决办法

下面介绍最常用、效果可能最明显的几种方式,但不能保证一定有效果,实施后需要多观察对比。

1) 调整 AP 的信道

在无法改动环境的情况下,调整信道是最简单可靠的方式,选择个空闲信道即可。如果常用的 1、6、11 信道都忙,那么不妨选择 3、8、13 这样的信道。

2) 协调资源关闭或降低周围 WLAN 设备的信号

[H3C] wlan ap 2 model WA3628i-AGN
[H3C-wlan-ap2] device-detection enable

3) 通过 wlan option 来提高信道利用率

在 wlan option 下配置 wlan optionchannel-reuse这条配置,其功能是提高信道利用率,本质是忽视弱信号。配置这条命令后,可以看到空口利用率Rxbusy会下降。配置的阈值越小,Rxbusy下降的越厉害。既然是忽视弱信号,那么显而易见这就要求连接到 AP 上的 client 的 RSSI需要足够高。如果还要照顾那些 RSSI 只有 20 多的终端,那么这条命令就不能使用了。即开启该命令的前提条件要求终端的 RSSI 值足够高,一般建议在30 以上。

适用场景范围一般包括:AP 覆盖密度较大的场景,比如办公区,一个 AP 只需要负责方圆半径 10 米范围的 client,RSSI 足够高;或者室外 AP 连接 CPE的场景,双方都是大功率加定向天线,RSSI也是有保障的。wlan option channel-reuse 阈值建议配置 6 或者 5,配置后应当仔细判断是否产生副作用,比如用户无法接入、性能反而下降之类的。如果还要继续配置更小,谨慎对待

4) 通过 WMM 来调整报文优先级

通过配置 radio-policy,如下优化 WMM 竞争参数,应用在 radio 下。

优化 WMM 竞争参数的目的,是提高 AP 和 client 竞争空口的能力。802.11 协议对于不同 优先级报文建议了不同的空口竞争能力,能力越高越有机会优先使用空口发送报文。默认情况下, 绝大多数报文都是按照普通优先级处理的。以上配置,是把 AP 和 client 的所有报文都提高到了 高优先级。

注:如果其他的 WLAN 设备也都是经过调整使用最高优先级的竞争参数,那大家又是相同起 跑线了。该命令提高体验的前提是周围其他 wlan 设备使用默认的报文优先级。如果其他的 WLAN 设备也都是不管三七二十一都使用最高优先级的竞争参数,那大家又是相同起跑线了。

五、 非 WLAN 干扰的排查方法

1、 非 WLAN 干扰的特点

典型的非 WLAN 干扰具有两种体现:第一种是 AP 当前信道空口利用率中 crtlbusy 的数值 远大于 TX 与 RX 之和,一般差值大于 30%。第二种是 AP 当前信道空口利用率 Rxbusy 异常高。 并且两种情况更换信道状况相似。以上情况即为非 WLAN 干扰的典型特征。

例如:通过命令查看,当前 AP 的空口利用率 ctrlbusy 已经大于 60%属于信道繁忙,且ctrlbusy 的数值远大于 TX 与 RX 之和,更换信道后情况类似。

例如:通过命令查看,当前 AP 的空口利用率 Rxbusy 异常高,导致 ctrlbusy 随之增高,且更换 信道后效果类似。

2、 判断方法

由于无线环境较为脆弱,尤其是 2.4G 频段干扰源较多,运营商 4G、微波炉等都会造成对 WLAN 的干扰,若怀疑是非 WLAN 的干扰除了使用 AP 当前空口信道利用率的两种非 wlan 干扰 的典型状况来判读外也可以采用下列方式进行确认。

1) 使用频谱分析仪扫描现场无线环境

通过使用专业无线勘测仪器频谱分析仪配合高性能天线对现场无线环境进行勘测,尤其是 2.4G 临近频段的信号波动。如果有较为强烈的电磁波信号,可以判断临近有较为强烈的干扰源。 如下图中具有明显的波峰:

2) 通过在现有 AP 上加装滤波器,通过对比加装前后的空口利用率来确认非 WLAN 干扰源

滤波器属于有源设备,需要加装在 AP 与天线之间,通过过滤固定频段的电磁波来达到屏蔽 干扰的效果,市面上滤波器的规格参差不齐,一般选取过滤 2.4Ghz 临近频段的滤波器为宜。如下图所示:

3) 通过现场物理观察与测试确认是否存在非 WLAN 的干扰源

通过对现场的观察,如果 AP 部署的临近有明显的非 WLAN 干扰源比如运营商天线或微波炉 等,尤其是无线使用问题出现前后环境有变动比如运营商开了 4G,则可以判断现场存在非 WLAN 的无线干扰。可以通过关闭或降低干扰源的信号对比 AP 的信道利用率来确认是否存在干扰。如 下图所示:

3、 解决办法

确认现场存在非 WLAN 的干扰后可以通过下面几种方式来进行优化:

1) 在物理层次上远离干扰源

无论是调整我们的设备或者调整干扰源的位置,只有在物理上远离干扰源才会从根本上降低对无线设备的干扰。

2) 在 AP 上加装滤波器

可以通过在 AP 上加装滤波器来过滤一定频段的干扰,来降低空口利用率。但一般适用于 AP数量不多的小型局点。

3) 使用抗干扰能力更强的 AP 款型

不同型号的 WLAN 芯片以及不同型号的 AP,抵御非 wlan 的干扰能力也是不同的。可以有针对性的更换 AP 进行对比测试,一般来说新款性的 AP 抗干扰性会强一些

六、 新 WIFI 技术-智能天线

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。当出现了干扰,我们无线设备唯一的选择就是与干扰进行对抗。

基于天线的动态波束成型是一种新技术,可以改变来自AP的射频能量的形态与方向。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。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。

对于网络管理员来说,随着大批的 wifi 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,用户对能够支持多媒体应用的高可靠性 wifi 的期望也越来越高。

决无线干扰的关键是解决无线电频率失控问题,这也意味着必须得采取更为智能的自适应方法来应对,因为无线电频率失控是这些问题产生的根源。

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