頻譜資源緊張 同頻架構(gòu)破解Wi-Fi規(guī)模難題

相信IEEE在定義802.11的時候也不曾想到，Wi-Fi的應(yīng)用會如此之廣。在人們早期的印象中，Wi-Fi的特點(diǎn)是在小范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高吞吐率的無線連接，這也是Wi-Fi的設(shè)計初衷。

然而，隨著人們對于無線網(wǎng)絡(luò)的需求日益膨脹，Wi-Fi熱點(diǎn)越來越多，逐漸形成多個AP組成的區(qū)域。如今，隨著運(yùn)營商大規(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，問題接踵而來。

首先是干擾問題，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)營商普遍采用錯頻的方式，即微蜂窩構(gòu)架來部署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，將無法部署。目前我國運(yùn)營商已經(jīng)開始大量集采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，無法實(shí)現(xiàn)300Mbps。

頻譜資源短缺問題不僅局限于802.11n，802.11ac同樣也面臨頻譜資源不足的問題。對此，國家頻譜管理研究所顧問何廷潤表示，目前，Wi-Fi頻譜緊張已經(jīng)成為一個嚴(yán)峻的問題。長遠(yuǎn)來看，Wi-Fi的頻譜資源一定是不足的。IEEE開始設(shè)計802.11的時候，設(shè)計初衷就不是為蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計的。2.4GHz是非許可頻段，大家互相競爭，沒有電信級QoS保障，這一設(shè)計理念直到802.11n也沒有改變。

微蜂窩構(gòu)架vs同頻組網(wǎng)

在現(xiàn)有的無線環(huán)境下，運(yùn)營商要大規(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未來的發(fā)展趨勢。

然而，同頻組網(wǎng)如何解決相鄰AP的同頻干擾問題呢?司馬聰表示，Meru認(rèn)為通過同頻算法能夠?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、設(shè)計、施工都非常復(fù)雜，可謂“牽一發(fā)而動全身”。而采用同頻組網(wǎng)，只需要把AP線性部署，哪里信號弱就可以加裝一個，像安裝電燈炮一樣簡單。以往，為了降低同頻干擾，運(yùn)營商往往會降低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)營商的投資成本。同時，由于微蜂窩方式相鄰AP的頻率是不同的，因此用戶在移動過程中從一個AP切換到另一個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秒的時間。而同頻組網(wǎng)通過將每個AP設(shè)置成相同的Mac Address，使終端在切換AP時無需再認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)了無縫漫游。同頻組網(wǎng)破解共建共享難題

在我國，機(jī)場、大學(xué)等大型公共場所的Wi-Fi建設(shè)仍處于無序狀態(tài)。以機(jī)場為例，往往機(jī)場同時部署了三家運(yùn)營商的Wi-Fi。即使不同運(yùn)營商分層部署，也會導(dǎo)致不同樓層間的同頻干擾，這都會嚴(yán)重影響到用戶的體驗。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問題。由三家運(yùn)營商共同投資，機(jī)場方面負(fù)責(zé)統(tǒng)一建設(shè)Wi-Fi，每個樓層采用同頻組網(wǎng)，相鄰樓層采用不同的信道。這樣一來，無線環(huán)境將變得更加有序。網(wǎng)絡(luò)建好后，分配給每個運(yùn)營商一個SSID，對收入進(jìn)行分成。雖然用戶仍然能看到不同的運(yùn)營商Wi-Fi，但背后的基礎(chǔ)設(shè)施由機(jī)場建設(shè)，此舉能夠有效解決三家運(yùn)營商爭搶部署Wi-Fi產(chǎn)生混亂。