無(wú)線組網(wǎng)的優(yōu)化與技術(shù)難點(diǎn)

龍志廣

摘 要：菲涅爾帶障礙物的影響、信號(hào)質(zhì)量的優(yōu)化、對(duì)準(zhǔn)天線的技巧，往往是平常施工中容易忽視的地方。也是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)施工中的技術(shù)難點(diǎn)。本文著重深入分析這三方面的原因，并提出解決措施，以助無(wú)線網(wǎng)絡(luò)工作者。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；無(wú)線組網(wǎng)；技術(shù)難點(diǎn)；菲涅爾帶；天線技巧

1 菲涅爾帶障礙物的影響與解決方法

菲涅爾帶的障礙物，像在穿過(guò)樹(shù)林或者建筑的環(huán)境信號(hào)會(huì)產(chǎn)生衍射干擾，這種情況需要提高信號(hào)塔的高度。下面分析一下根據(jù)菲涅爾帶的半徑推算AP的安裝方式。

從發(fā)射點(diǎn)AP1到接收點(diǎn)AP2之間，存在直線信號(hào)和反射信號(hào)，如果天線高度較低且距離較遠(yuǎn)時(shí)，直線信號(hào)路徑與反射信號(hào)路徑差較小，則反射信號(hào)將會(huì)產(chǎn)生破壞作用。實(shí)際傳播環(huán)境中，在這些反射點(diǎn)上反射信號(hào)和直線信號(hào)的路徑差小于半個(gè)波長(zhǎng)。在長(zhǎng)為d路徑上某一點(diǎn)（到發(fā)射點(diǎn)AP1距離為d1，到接收點(diǎn)AP2距離為d2）的第一菲涅爾區(qū)的半徑為

（λ為波長(zhǎng)，f為頻率）

例如：在兩地距離為3km的路徑上某點(diǎn)，假設(shè)該點(diǎn)離發(fā)射點(diǎn)AP為 1km，對(duì)于5800MHz頻率而言該點(diǎn)第一菲涅爾區(qū)半徑。為獲得最理想的傳輸效果，對(duì)5.8G來(lái)說(shuō)，在此距離的第一菲涅爾區(qū)半徑約為5.88m，這意味著基站天線底部要高出周?chē)h(huán)境5.88m。巧妙利用周邊障礙物或者建筑物的高度，可以推算出AP的最佳安裝方式。

2 信號(hào)質(zhì)量的優(yōu)化

長(zhǎng)距離通信意味著信號(hào)大幅度的衰落，干擾信號(hào)更容易入侵系統(tǒng)造成信號(hào)質(zhì)量惡化，嚴(yán)重的將導(dǎo)致通信中斷或丟包嚴(yán)重。實(shí)踐工程中，我們經(jīng)常會(huì)考慮怎樣才能使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳得更遠(yuǎn)。但是通信距離長(zhǎng)短跟發(fā)射機(jī)功率、接收機(jī)靈敏度、背景噪聲、天線增益、天線方向調(diào)試對(duì)準(zhǔn)、信號(hào)調(diào)制帶寬選擇、地理環(huán)境等諸多方面的因素。下面介紹兩種比較常見(jiàn)且可操作性強(qiáng)的信號(hào)優(yōu)化方法。

2.1 利用帶寬換信噪比（著名的香農(nóng)定理）

通常，速率越高的調(diào)制方式需要占用更多的帶寬，而設(shè)備的帶寬增益積始終是一個(gè)有限值，帶寬越寬的信號(hào)選擇性越差，且接收機(jī)解調(diào)對(duì)應(yīng)的靈敏度也越差。需要的解調(diào)門(mén)限電平也越高。通常提升天線的增益來(lái)得簡(jiǎn)單綠色環(huán)保，成本相對(duì)也低廉，應(yīng)該是首先策略。天線增益每增加3dB等效于發(fā)射功率或接收靈敏度性能提升一倍，每增加10dB則等效10倍，20dB為100倍。在沒(méi)有任何外援的情況下，減小帶寬也可以提高接收靈敏度或發(fā)射效率。

在有很強(qiáng)干擾或是背景噪聲很大的情況下，一味提高增益可能會(huì)陷入誤區(qū)。如果接收信號(hào)電平指示很強(qiáng)，通常大于-60dBm，但信號(hào)質(zhì)量卻很差，比如小于50%，而且兩點(diǎn)間的距離較長(zhǎng)，此時(shí)，很有可能是存在干擾?？梢試L試修改信道或者減小信道帶寬。事實(shí)上，只要看到信號(hào)質(zhì)量值較小，都可以考慮減小信道帶寬或更換其他頻率。一味地去增加天線增益或加大功能其實(shí)收效甚微。減小工作帶寬獲得了較好的靈敏度，降低了帶內(nèi)噪聲，躲避了強(qiáng)干擾。其本質(zhì)依然是帶寬換信噪比，提升了發(fā)射和接收信號(hào)質(zhì)量。

2.2 利用天線選擇性和增益改善信號(hào)質(zhì)量

借助天線性能提高增益是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化效費(fèi)比最高的手段。天線調(diào)整在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化工作中有很大的作用。

天線的重要參數(shù)有增益、頻段（帶寬）、方向性和駐波比等。其中優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)可以從增益、方向性、帶寬等3個(gè)方面入手。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于固定的頻率，天線的體積尺寸越大，其增益就越高；增益越高，其方向性就越尖銳。增益越高，傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，但是覆蓋的角度就越小。另外，天線的極化方向存在水平和垂直兩個(gè)方向，其方向圖也存在水平和垂直兩個(gè)增益參數(shù)。對(duì)于天線方向圖的副瓣增益，如果是避免干擾則是越少越好；若是兼顧覆蓋，副瓣增益高也并不是一件壞事。比如，大多數(shù)的柵格天線都存在一個(gè)較大的副瓣，在沙漠的凹地進(jìn)行中繼時(shí)，可以利用柵格天線進(jìn)行反射式MESH網(wǎng)中繼。柵格天線主瓣正好對(duì)準(zhǔn)15公里外的MPP（落地接入點(diǎn)）基站，而方向圖60°位置的副瓣則正好覆蓋近距離（3公里處）的另一個(gè)MAP（MESH接入點(diǎn)）。此時(shí)，壞處立刻變成了好處。

總之，天線的種類(lèi)五花八門(mén)，特性也各異，應(yīng)充分利用天線的這些固有特性，優(yōu)化信號(hào)質(zhì)量，不斷拓展傳輸距離。

3 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)安裝AP時(shí)，對(duì)準(zhǔn)天線的技巧

谷歌地球上確定兩點(diǎn)的位置和距離后，確保可視無(wú)遮攔，找出兩點(diǎn)間的大概參照物（這個(gè)很重要），以參照物為基準(zhǔn)，把兩邊的網(wǎng)橋先大概對(duì)準(zhǔn)方向，在一端的網(wǎng)橋上先水平角度緩慢移動(dòng)，找到信號(hào)最強(qiáng)的位置，再緩慢調(diào)整垂直角度讓信號(hào)最強(qiáng)，假如網(wǎng)橋收到信號(hào)太強(qiáng)的話，以1dBm為調(diào)整步進(jìn)，同時(shí)降低兩邊網(wǎng)橋的發(fā)射功率，然后再反復(fù)重復(fù)以上調(diào)整步驟，直到功率最小時(shí)信號(hào)最強(qiáng)時(shí)即可認(rèn)為是對(duì)準(zhǔn)了！

然后在另一側(cè)的網(wǎng)橋重復(fù)上述調(diào)整，確保兩側(cè)網(wǎng)橋都已經(jīng)對(duì)準(zhǔn)。

注意事項(xiàng)：

（1）在降低功率進(jìn)行精細(xì)調(diào)整時(shí)，一次只調(diào)整鏈路的一端。不要兩端同時(shí)調(diào)整。

（2）調(diào)整完成后確保鏈路兩端的信號(hào)強(qiáng)度相差不能過(guò)大，最好能達(dá)到1dB以?xún)?nèi)。

（3）調(diào)整后使用時(shí)不能一味使用大功率，在傳輸距離，環(huán)境，帶寬不變的情況下，盲目使用太大的發(fā)射功率對(duì)于增加傳輸帶寬沒(méi)有明顯改善，相反還會(huì)對(duì)周邊其他無(wú)線設(shè)備造成同頻或是鄰頻干擾，應(yīng)合理利用小功率進(jìn)行可靠穩(wěn)定的傳輸。

（4）確保架設(shè)的時(shí)候考慮進(jìn)去15db的偏差，不要架設(shè)的時(shí)候就把信號(hào)做的太理想化，那么遇到天氣原因你的網(wǎng)絡(luò)就無(wú)法使用了。

總之，以上3點(diǎn)是我們?cè)趯?shí)際無(wú)線組網(wǎng)工程項(xiàng)目中遇到困難又很難準(zhǔn)確考慮到的地方。經(jīng)過(guò)在多種環(huán)境中的實(shí)際操作以及技術(shù)經(jīng)驗(yàn)累積就能使得實(shí)施的無(wú)線組網(wǎng)工程更加穩(wěn)定可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]羅衛(wèi)兵.airMAX無(wú)線網(wǎng)絡(luò)原理、技術(shù)與應(yīng)用[M].陜西：西安電子科技大學(xué)出版社，2014.

[2]張西安.無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)優(yōu)化原理淺析[J].中國(guó)新通信，2014，（2）：7.

（作者單位：珠海力天電腦科技有限公司）