xxx省电力公司变电站4g无线内网建设方案

xxx省电力公司变电站4g无线内网建设方案内容摘要：

X 电力公司变电站无线内网建设方案 18 / 57 具体的覆盖逻辑示意图如下： 无线干扰防护 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 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 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 5G 两个频段。 对某些国家或地区来说，仅有。 在 频段上，互不干扰的频段十分有限，通常只有 11 信道。 XXX 电力公司变电站无线内网建设方案 19 / 57 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。 同频 AP 之间如果可见，以 为基础的 WLAN，空 口是所有设备的公共传输媒介，两个 AP之间将根据 CSMA/CA 原则，进行互相退避，这势必会大大降低性能，两个 AP 的总性能将不会超过一个信道的性能。 如果同频 AP 之间不可见但覆盖区域有交集，则对处于交集区域的 Client而言可能会形成隐藏节点或暴露节点问题。 XXX 电力公司变电站无线内网建设方案 20 / 57 左图： AP1 给 client发送数据， AP2 不能感知，同时也发送数据，导致在AP1 的 client 处冲突。 右图： AP1 的 client要数据，但感知 AP2 正在发送，从而退避不能发送。 隐藏节点和暴露节点会产生两个方面的问题，其一是报文发送时需要退避或不断重传；其二是由于报文重传时会降低报文发送的物理速率，导致同一 AP 的影响范围扩大，也使得报文发送占用更多的空口时长，冲突几率加大，引起更多的重传。 2. 邻频干扰 根据 ， RF 信号发送时其频谱宽度有一定的要求。 以 为例，信号的频谱掩码如下图所示： 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 的 6 信道， 11a 的 16162 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。 XXX 电力公司变电站无线内网建设方案 21 / 57 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。 3. 来自 WLAN网络外部的干扰 来自 WLAN网络外部的干扰也分为 WLAN 干扰和非 WLAN干扰。 WLAN干扰主要包括 Rogue 设备、邻居 WLAN网络、 Ad hoc 网络等。 WLAN 工作在 ISM频段，除了 WLAN设备外，还有许多非 WLAN 设备也工作在该频段，如微波炉、无绳电话、蓝牙设备、无线摄像机、户外微波链路、无线游戏控制器、 Zigbee、 WiMax 等等。 非 WLAN 干扰源会干扰 WLAN信号，导致 WLAN信号无法被正确接收。 还有一些非 ISM频段上的设备会在 ISM 频段上产生射频信号泄露，当临近距离很近的情况下，会对 WLAN 设备形成干扰。 如 3G 基站 ，当和 WLAN 共存于一个机架，或者共用室内馈路系统时。 总的来说，一个 WLAN 网络，影响它的干扰源可以从以下几个方面来考虑：  网络自身的干扰  自身的同频干扰  自身的邻频干扰  来自外部的干扰  WLAN干扰 XXX 电力公司变电站无线内网建设方案 22 / 57  非 WLAN干扰 无线干扰的检测 大型的 WLAN网络一般采用瘦 AP 架构。 对无线干扰的检测和消减既可以利用提供接入服务的 AP 来扫描，也可以通过专门的设备组成的网络来进行，甚至还可以配合专门的手持 RF 设备来进行干扰定位。 后两者属于频谱分析的范围。 手持 RF 设备的定位，一般适用于小的网络或小范围的精确定位。 而大的网络，一般需要部署专门的网络来监控。 这种专门的网络，其设备一般是处于 Monitor 状态的 AP，或者是专门的 Sensor。 这些设备会将从空口监控到的数据发给服务器，进行分析、保存和处理。 专门的检测网络和提供接入的网络之间有两种协作方式，其一 是相互独立方式，即检测网络的设备和接入网络的设备是由不同控制器管理的，二者无任何交互；另一种是集成方式，即检测网络的设备和接入网络的设备是由相同的控制器管理的，检测网络的服务器也能处理来自接入网络的 AP 的监控数据。 集成方式的网络相比较独立方式的网络来说，具有能够统一管理、充分利用接入网络的资源、检测和定位方便等特点。 无线干扰的检测实际就是持续地监视空口信号。 当空口信号能量超过一定值后，就进行 FFT变换，并进一步输出给 WLAN接收机和各种识别器（ Classifier），前者判断干扰是否为 WLAN 信号，并进一 步分析 MAC 信息，后者判断非 WLAN干扰源的类型。 XXX 电力公司变电站无线内网建设方案 23 / 57 无线干扰的避免和消减 对无线干扰的避免和消减，目前有以下 5种措施： 网络部署勘测和优化。 即在部署网络时需要勘测部署环境、各种阻挡物的衰减系数、规划网络的应用服务、规划 AP 覆盖范围、选择AP 安装位置、选择合适的发射天线等。 没有良好的网络部署，很难达到最佳的网络性能。  RRM（射频资源管理）。 即对整个网络中的各个 AP进行功率优化和信道优化；  频谱分析 ；  信道复用 ；  频谱导航 ；即将双频用户尽量引导到 5G频段上，降低 负荷。 5G上的非 WLAN设备要相对少得多，信道数量多，能够获得非常好的性能。 1. RRM RRM 是 WLAN 网络的频谱资源管理模块，负责空口噪声、网络外的 WLAN 干扰、空口利用率，以及 AP 和 Client 的流量交互等信息的监控和分析，并根据这些信息动态调整 AP 的信道，选择最佳信道进行传输。 信道调整必须进行整网考虑，并需要考虑对 Client 的影响XXX 电力公司变电站无线内网建设方案 24 / 57 最小。 如图 6 所示，要覆盖的目标办公区外有两个其他网络的 AP，分别工作在信道 11和信道 6 上，则 RRM 能够根据空口扫描结果，将和它们临近的 AP自动调整到其他非干扰信道上。 信 道自动调整示意图 另一方面， RRM 能够监控本网络中各个 AP 的邻居信息、 Client的 RF 信息等，并根据这些信息动态调整每个 AP 的发送功率。 当发现覆盖黑洞时，将加大发射功率；当发现同信道的邻居 AP 的信号强度高于一定程度时，将降低发送功率，从而降低相互干扰。 发送功率调整后，两个同频 AP不再干扰 2. 频谱分析 频谱分析能够及时、全面地检测出来自周围环境的非 WLAN 干扰。 当频谱分析检测到新的干扰时，将会发出告警，并显示干扰的类型、干扰的信道、干扰强度、占空比等信息，并可以进一步定位干扰所在XXX 电力公司变电站无线内网建设方案 25 / 57 位置，便于及时排 除。 频谱分析还能监控整个网络的空口性能的情况，并适时发出告警。 频谱分析和 RRM结合，能够使得整个网络在无需人工介入的情况下，及时规避干扰信道，从而保证网络的可用性。 3. 信道复用 在高密度部署的环境中，如宽敞的会议大厅、学生宿舍、图书馆等， AP 部署密度比较高，常会导致同信道的 AP 之间可见，相互干扰严重。 利用信道复用技术，可以进一步降低 AP 的覆盖范围，从而消弥相互干扰，提高信道重用程度。 信道复用实际上是提高 AP 的 CCA 门限并降低接收灵敏度。 CCA，即信道空闲评估，是指 WLAN 芯片在向空口发射信号前需要评估信道是否为空闲。 若为空闲，则在执行完冲突退避算法后就可以发送报文；若为忙，则需等待。 接收灵敏度是指要求到达 WLAN 接收机的 RF 信号强度不能低于一定值，才能被正确接收。 实际上，当 RF 信号强度低于接收灵敏度时， WLAN芯片将不启动接收动作。 当接收灵敏度降低时，将会缩小 AP 的覆盖范围，但同时能够忽略同信道的邻居 AP 信号，从而不影响各自范围内的接收。 当提高 CCA门限时，即使同信道的邻居 AP 在发送 信号，只要信号强度不超过 CCA门限， AP 仍能够发送自己的信号。 此时只要该信号到达 Client处能够满足 SNR（信噪比）要求，仍能被 Client正确接收。 XXX 电力公司变电站无线内网建设方案 26 / 57 采用信道复用后， AP 的覆盖效果以及不同距离内的吞吐性能对比 其他无线干扰避免和消减措施 上述几种技术给 WLAN 网络性能能够带来非常大的性能改善，业界普遍都实现了这些技术特性。 除了上述方法外， H3C 公司还创新地实现了下述技术特点。 这些技术特点从 WLAN整网协调等细节上进一步完善整个网络，降低相互干扰，对提高 WLAN 网络性能也有很好的效果。 这些技术特点包括：  报文发送速率调整；  逐包功率控制；  智能负载均衡技术；  降低低质量用户的影响。 报文发送速率调整就是动态计算每个报文发送速率。 H3C AP 能够针对每个 Client每次发送报文或重传报文时，都会考虑 Client 的信号强度、 历史发送信息等，动态计算当前报文合适的发送速率。 当发送失败时，可以根据不同环境采用不同的速率调整算法。 例如，高密度部署环境下，当采用高速率导致报文发送失败时，不会采用非常XXX 电力公司变电站无线内网建设方案 27 / 57 低的速率来重发报文。 这是由于高密度环境下，报文发送失败一般是由报文冲突引起的，采用非常低的发送报文时，只会导致发送报文的空口时长变长，影响的范围更大，从而导致更大可能的冲突，引起其他 AP 也进一步降低发送速率，使得整个网络处于低性能状态。 而只采用高速率重传，即使多次发送不成功，也可以利用上层的重传机制，最终不影响上层应用的可用性。 逐包功率控 制和 RRM动态调整 AP 功率的目的一样，在于减少同频 AP 之间的干扰。 H3C AP 在发送每个报文时，都会根据 Client 的RF 状态调整当前报文的发送功率。 逐包功率控制能够最大程度减小信号发送影响的范围，还能同时保证 AP的覆盖范围。 智能负载均衡技术不同于简单的负载均衡技术，无线控制器会根据 Client 的位置进行判断，只有处于两个 AP重叠区域的 Client 才启动均衡，让其 Client 接入到负载轻的 AP 上。 智能负载均衡能够减轻单个 AP 的负荷，从而降低这个 AP下各个 Client的冲突比例。 因用户所使用网卡的差异（或 者所处位置等其他差异），同一 AP下各用户的表现往往也有差异，常会出现个别用户的速率非常低的情况。 如果某 AP 下存在一个高速率用户，一个低速率用户，则由于两个人抢到的空口机会差不多相等，导致高速率每次快速发完自己的数据后都要等待低速用户慢腾腾地发完它的数据。 所以高速率用户的性能受到了低速率用户的很大制约。 因此通过抑制低速率用户占用的空口时间，降低其对空口的影响，从而提高整个网络的吞吐性能。 XXX 电力公司变电站无线内网建设方案 28 / 57 无线供电设计 目前主流的三种供电方式有三类 ：  POE 交换机供电  POE 适配器供电  设备强电取电 本次项目 AP 主要为室外安装 ，设备周围无法直接通过强电取电，必须采用 POE供电的方式。 POE交换机适合大量 AP统一供电的情况，根据目前实际情况，每个 变电站 需要部署的 AP 数目较少，采用 POE交换机的性价比不高，因此推荐采用 POE适配器供电的方式。 每 个 AP 配置 1 个 POE 适配器 ，采用单端口 POE 注入单元。 该 POE注入单元集成 2（ 1进 1 出）个千兆以太网端口，最大输出功率 25W，可以直接给 1 个 AP供电。 覆盖效果设计 在 WLAN 工程建设中，有着不同的覆盖方式，不同覆盖方式设备的覆盖距离需通过预估计算或模拟测试来确定。 根据 AP 和终端网卡设备接收灵敏度，。