同頻架構解決Wi-Fi規模難題

相信IEEE在定義802.11的時(shí)候也不曾想到，Wi-Fi的應用會(huì )如此之廣。在人們早期的印象中，Wi-Fi的特點(diǎn)是在小范圍內實(shí)現高吞吐率的無(wú)線(xiàn)連接，這也是Wi-Fi的設計初衷。

然而，隨著(zhù)人們對于無(wú)線(xiàn)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組成的區域。如今，隨著(zhù)運營(yíng)商大規模部署，WLAN網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)成為和傳統蜂窩網(wǎng)絡(luò )同等地位的“新的大網(wǎng)”。這意味著(zhù)WLAN的角色已經(jīng)從獨立的點(diǎn)覆蓋向大規模組網(wǎng)轉變。

微蜂窩難以支撐全速11n

伴隨這一轉變，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，運營(yíng)商普遍采用錯頻的方式，即微蜂窩構架來(lái)部署WLAN網(wǎng)絡(luò )。然而，隨著(zhù)802.11n標準的引入，這一組網(wǎng)方式受到了嚴峻的挑戰。

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 )最大吞吐率可以達到300Mbps。但是，40MHz已經(jīng)占據了2.4GHz帶寬的大部分，采用微蜂窩構架，將無(wú)法部署。目前我國運營(yíng)商已經(jīng)開(kāi)始大量集采802.11n設備，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到150Mbps，無(wú)法實(shí)現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。對此，國家頻譜管理研究所顧問(wèn)何廷潤表示，目前，Wi-Fi頻譜緊張已經(jīng)成為一個(gè)嚴峻的問(wèn)題。長(cháng)遠來(lái)看，Wi-Fi的頻譜資源一定是不足的。IEEE開(kāi)始設計802.11的時(shí)候，設計初衷就不是為蜂窩網(wǎng)絡(luò )結構設計的。2.4GHz是非許可頻段，大家互相競爭，沒(méi)有電信級QoS保障，這一設計理念直到802.11n也沒(méi)有改變。

微蜂窩構架vs同頻組網(wǎng)

在現有的無(wú)線(xiàn)環(huán)境下，運營(yíng)商要大規模建設WLAN，只有在組網(wǎng)技術(shù)上創(chuàng )新。Meru大中華區及日本區總經(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。

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認為通過(guò)同頻算法能夠實(shí)現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300Mbps吞吐率了。如果采用三條流，吞吐率最大值能夠達到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。采用微蜂窩構架，WLAN網(wǎng)絡(luò )的勘測、設計、施工都非常復雜，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(xiàn)性部署，哪里信號弱就可以加裝一個(gè)，像安裝電燈炮一樣簡(jiǎn)單。以往，為了降低同頻干擾，運營(yíng)商往往會(huì )降低AP的功率。這樣一方面使得滿(mǎn)帶寬傳輸半徑變小;另一方面，覆蓋需要更多的AP，增加了運營(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(hù)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設置成相同的Mac Address，使終端在切換AP時(shí)無(wú)需再認證，實(shí)現了無(wú)縫漫游。同頻組網(wǎng)破解共建共享難題

在我國，機場(chǎng)、大學(xué)等大型公共場(chǎng)所的Wi-Fi建設仍處于無(wú)序狀態(tài)。以機場(chǎng)為例，往往機場(chǎng)同時(shí)部署了三家運營(yíng)商的Wi-Fi。即使不同運營(yíng)商分層部署，也會(huì )導致不同樓層間的同頻干擾，這都會(huì )嚴重影響到用戶(hù)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(gè)問(wèn)題。由三家運營(yíng)商共同投資，機場(chǎng)方面負責統一建設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(xiàn)環(huán)境將變得更加有序。網(wǎng)絡(luò )建好后，分配給每個(gè)運營(yíng)商一個(gè)SSID，對收入進(jìn)行分成。雖然用戶(hù)仍然能看到不同的運營(yíng)商Wi-Fi，但背后的基礎設施由機場(chǎng)建設，此舉能夠有效解決三家運營(yíng)商爭搶部署Wi-Fi產(chǎn)生混亂。