時間：2023-02-28 15:56:37
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近幾年來，隨著手機的普及，移動通信用戶激增，這就要求網絡規(guī)模不斷擴大。但是由于頻率資源有限，規(guī)劃或地理位置等原因，在多小區(qū)情況下就會產生同頻、鄰頻干擾，使通信質量下降，網絡服務性能變差。無線電波的傳播特性決定其在通信過程中必然受到外界多種因素的影響。但是網絡內部原因的存在，使其在一定程度上還受到網絡內部因素的影響，如同頻干擾、鄰頻干擾，以及其它因網絡參數(shù)設定不當而造成的干擾。這些干擾的存在給網絡的正常運行帶來了不良影響。作為網絡優(yōu)化的核心問題，解決無線干擾就顯得越來越重要。對產生無線干擾的原因進行了分析，介紹了日常測試干擾的方法，并給出了解決方案。
2干擾產生的原因分析
網絡干擾的原因主要分為兩大類：外界頻率干擾和設備交調干擾。
2.1外界頻率干擾
外界頻率干擾的主要表現(xiàn)為小區(qū)規(guī)劃不合理、天線參數(shù)選擇不合理以及小區(qū)參數(shù)調整不當，致使用戶在同一地點收到相同或相連的頻點，在通信過程中產生嚴重的背景噪音甚至掉話。
(l)頻率規(guī)劃或頻點設定不正確，造成同頻、鄰頻干擾現(xiàn)象在短距離范圍內存在，從而造成干擾。這種現(xiàn)象主要出現(xiàn)在地區(qū)邊界和省際邊界的地方，在網絡擴容工程結束初期該現(xiàn)象出現(xiàn)。
(2)頻率復用不當或頻率復用的兩小區(qū)之間的距離不夠，造成同頻干擾。
(3)MS—TXPRW—MAX—CCH、BS—TXPWR—CCH、BS—TXPWR—MAX、BS—TXPWR—MIN等小區(qū)功率參數(shù)設置不合理。如MS—TXPWR—MAX—CCH參數(shù)設置過高，則在基站附近的移動臺會對本小區(qū)造成較大的鄰信道干擾，影響小區(qū)中其它移動臺的接通質量和通話質量；參數(shù)設置過小在小區(qū)邊緣的手機將很難占上信道，且受外界干擾更大。BS—TX-PWR—MAX—CCH參數(shù)設置過大則會與相鄰小區(qū)產生覆蓋交疊，造成信道干擾，手機占用信道困難，通話質量差，過小又會產生盲區(qū)。
(4)同心圓內小區(qū)參數(shù)設置不當，而使得圓內小區(qū)的頻點覆蓋過大，而與鄰小區(qū)產生的同頻或鄰頻干擾。
(5)基站天線高度及俯仰角設計不合理，導致覆蓋范圍的不合理，使小區(qū)的覆蓋范圍超出設計覆蓋范圍，從而與鄰小區(qū)產生同頻干擾或鄰頻干擾。
2.2交調干擾
交調干擾主要由設備本身的非線性以及設備故障引起。設備在長期運行過程中由于缺少定期的指標測試與調整，致使交調干擾在一定范圍存在。
(l)發(fā)射部分雜散輻射及接收部分雜散響應較大，從而造成對本信道和其它信道的干擾，嚴重的將不能正常通話。
(2)STSE板子內13MHz時鐘頻偏較大，超過了0．65Hz，造成實際輸出信道頻率與定義頻率不相符，手機無法占上信道，即使占上信道通話質量也極差。
(3)FUMO板中某個時隙損壞而導致在通信過程中產生嚴重的背景噪音。
(4)天線饋線系統(tǒng)駐波比過大，導致通信質量下降。
(5)RXGD、FEG8接收部分的設備損壞，致使通信質量下降。
3干擾測試
在維護與優(yōu)化工作中衡量干擾程度的大小主要是通過小區(qū)上下行質量Quality的大小即誤碼率的大小來測評測，通過對質量的研究分析，查找網絡中存在的問題確定頻率規(guī)劃、收發(fā)信設備是否有問題并進行調整與處理。下面對干擾的測試方法作一介紹。
3.1手機現(xiàn)場撥打測試
該方法主要用于用戶反應強烈的熱點地區(qū)，解決背景噪音問題，查找壞的頻點時隙。手機可以采用西門子S4、S6手機，也可以采用CD928+手機，但最好能夠使用薩基姆手機，以便更
，好的鎖定頻點進行測試。
3.2亞倫無線場強測試儀
在干擾嚴重的地區(qū)，可以直接使用亞倫無線場強測試儀進行測試，直接觀察某一地點的場強的大小和各候選小區(qū)頻點與場強的大小，以確定是否存在干擾以及干擾的來源。
3.3HP頻率計數(shù)器
測試小區(qū)的STSE時鐘板上時鐘是否超過±0.65Hz指標范圍，以確定小區(qū)的頻點是否漂移。
3.4Kl103信令分析儀
在基站與BSC之間的ABIS接口跟蹤的結果分析中，干擾體現(xiàn)在上下行質量的大小上，質量的大小是通過誤碼率的高低來衡量的，定義情況如下：
QUALTY(質量)KRRORBIT(誤碼率)
0＜0.2％l＜0．4％
2＜0．8％3＜1．6％
4＜3．2％5＜6．4％依據(jù)Kll03在ABIS口上的跟蹤結果，借助DAFNE軟件對小區(qū)的測量質量進行統(tǒng)計，并取平均值確定小區(qū)各個頻點質量的大小。
在實際工作中一般認為在一個BTS中如果僅是少部分頻點的QUALTY值在l左右是頻率干擾引起的，如果是大部分頻點值均在l左右，在檢查無頻率干擾的情況下，一般認為是COMBINER或天線系統(tǒng)的原因。QUALITY值在3以上就認為是收發(fā)信部分的硬件有問題，需要更換硬件設備。
利用Kl103還可以依據(jù)測量到的TA值的大小確定小區(qū)覆蓋范圍，檢查小區(qū)覆蓋的基本依據(jù)是TA(TIMEADVANCE)的分布情況。為了彌補手機上下行信號發(fā)射的時間差，保證同步，基站均會根據(jù)手機距離基站的遠近，來確定信號發(fā)射提前的時間，TA計算的依據(jù)是：
從基站發(fā)出信號到手機接收延時T，然后將該值除以2，再乘以光速300000000米／秒，即得到基站與手機的相對直線距離。TA原指的是時間值，但實際上是用距離來代替了時間，即用不同距離的代表值表示它的大小，具體表示如下：
TA值距離值
0550米
ll100米
21650米
(用550米表示一個級別)
某點TA的采樣次數(shù)，基本反映了該點的話務量的大小，同時結合該點的RXLEV—DL、RXLEV—UL值的大小，綜合確定小區(qū)的覆蓋范圍是否合理，并據(jù)此進行進一步的調整，不斷優(yōu)化小區(qū)的覆蓋，提高網絡服務質量不同的測試方法適合于不同的問題，在工作中要依據(jù)實際情況進行選擇，綜合使用排查問題。
4減小干擾的方法分析
借助亞倫無線場強測試儀、HP頻率計數(shù)器、Kl103等工具，以及OMC—R的參數(shù)調整窗口，CQT呼叫質量撥打測試結果，對產生干擾的原因具體分析，可以根據(jù)實際情況采取不同的措施減小干擾，提高通信質量，改善網絡的運行環(huán)境。
(l)利用亞倫無線場強測試儀表，對干擾嚴重的小區(qū)進行實地測試，查出干擾源及受干擾的程度。在小區(qū)參數(shù)調整效果不明顯的情況可以，可以通過A955無線規(guī)劃軟件，確定是否需要更改小區(qū)的頻點，以及更改后的頻點。
(2)通過K1103測量出的TA值的大小確定小區(qū)的覆蓋范圍，判斷是否因覆蓋不合理造成干擾。對于天線較高的小區(qū)可以適當調整BTS發(fā)射功率參數(shù)，BS—TXPWR—MAX、BS—TXPWR—MIN、BS—TXPWR—MAX—CCH以降低基站發(fā)射功率，改變基站覆蓋范圍，減小對相鄰基站的干擾。在保證小區(qū)邊緣處移動臺有一定的接入成功率的前提下，盡可能減小移動臺的接入電平(MS—TXPWR—MAX、MS—TXPWR—MIN)，以減小對相鄰小區(qū)的干擾?？梢酝ㄟ^多次CQT測試，根據(jù)測試結果修正設計值，最終得出小區(qū)設置最佳參數(shù)。
(3)調整天線的高度與天線的俯仰角來改變小區(qū)的覆蓋范圍以減少頻率干擾。盡量減少覆蓋交疊和覆蓋盲區(qū)的現(xiàn)象。
(4)在通話過程中，可以選擇語音間歇系統(tǒng)的非連續(xù)傳送(DTX)方式，降低對無線信道的干擾，使網絡的平均通話質量得以改善且可以減小手機的功率損耗，增加電池使用時間。
(5)利用HP頻率計數(shù)器，調整BTS的13MHz時鐘，使其頻偏越小越好，減小所使用信道受其它信道的干擾，提高通信質量及系統(tǒng)指標。
(6)檢查BTS中COMBINKR、TXGM、RXGD等收發(fā)信系統(tǒng)減少雜散發(fā)射與響應，提高收發(fā)信系統(tǒng)的性能，減小干擾。
(7)檢查頻率復回情況。對于有頻率復用的基站盡量增大兩者之間的距離；同時注意兩小區(qū)的“U—TIME—ADVANCE”參數(shù)設定值，避免出現(xiàn)同頻干擾現(xiàn)象。
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，sp;(8)啟用新技術。在維護工作中發(fā)現(xiàn)，功率控制、調頻等新技術的運用，對于減小干擾，提高通信質量以及改善網絡指標均能起十分積極的作用。
5總結
1 引言
近幾年來，隨著手機的普及，移動通信用戶激增，這就要求網絡規(guī)模不斷擴大。但是由于頻率資源有限，規(guī)劃或地理位置等原因，在多小區(qū)情況下就會產生同頻、鄰頻干擾，使通信質量下降，網絡服務性能變差。無線電波的傳播特性決定其在通信過程中必然受到外界多種因素的影響。但是網絡內部原因的存在，使其在一定程度上還受到網絡內部因素的影響，如同頻干擾、鄰頻干擾，以及其它因網絡參數(shù)設定不當而造成的干擾。這些干擾的存在給網絡的正常運行帶來了不良影響。作為網絡優(yōu)化的核心問題，解決無線干擾就顯得越來越重要。本文對產生無線干擾的原因進行了分析，介紹了日常測試干擾的方法，并給出了解決方案。
2 干擾產生的原因分析
網絡干擾的原因主要分為兩大類：外界頻率干擾和設備交調干擾。
2.1 外界頻率干擾
外界頻率干擾的主要表現(xiàn)為小區(qū)規(guī)劃不合理、天線參數(shù)選擇不合理以及小區(qū)參數(shù)調整不當，致使用戶在同一地點收到相同或相連的頻點，在通信過程中產生嚴重的背景噪音甚至掉話。
(l)頻率規(guī)劃或頻點設定不正確，造成同頻、鄰頻干擾現(xiàn)象在短距離范圍內存在，從而造成干擾。這種現(xiàn)象主要出現(xiàn)在地區(qū)邊界和省際邊界的地方，在網絡擴容工程結束初期該現(xiàn)象出現(xiàn)。
(2)頻率復用不當或頻率復用的兩小區(qū)之間的距離不夠，造成同頻干擾。
(3)MS— TXPRW—MAX— CCH、 BS— TXPWR— CCH、 BS— TXPWR— MAX、 BS— TXPWR— MIN等小區(qū)功率參數(shù)設置不合理。如 MS— TXPWR— MAX— CCH參數(shù)設置過高，則在基站附近的移動臺會對本小區(qū)造成較大的鄰信道干擾，影響小區(qū)中其它移動臺的接通質量和通話質量；參數(shù)設置過小在小區(qū)邊緣的手機將很難占上信道，且受外界干擾更大。 BS— TX-PWR— MAX— CCH參數(shù)設置過大則會與相鄰小區(qū)產生覆蓋交疊，造成信道干擾，手機占用信道困難，通話質量差，過小又會產生盲區(qū)。
(4)同心圓內小區(qū)參數(shù)設置不當，而使得圓內小區(qū)的頻點覆蓋過大，而與鄰小區(qū)產生的同頻或鄰頻干擾。
(5)基站天線高度及俯仰角設計不合理，導致覆蓋范圍的不合理，使小區(qū)的覆蓋范圍超出設計覆蓋范圍，從而與鄰小區(qū)產生同頻干擾或鄰頻干擾。
2.2 交調干擾
交調干擾主要由設備本身的非線性以及設備故障引起。設備在長期運行過程中由于缺少定期的指標測試與調整，致使交調干擾在一定范圍存在。
(l)發(fā)射部分雜散輻射及接收部分雜散響應較大，從而造成對本信道和其它信道的干擾，嚴重的將不能正常通話。
(2)STSE板子內 13MHz時鐘頻偏較大，超過了 0．65Hz，造成實際輸出信道頻率與定義頻率不相符，手機無法占上信道，即使占上信道通話質量也極差。
(3) FUMO板中某個時隙損壞而導致在通信過程中產生嚴重的背景噪音。
(4)天線饋線系統(tǒng)駐波比過大，導致通信質量下降。
(5) RXGD、 FEG8接收部分的設備損壞，致使通信質量下降。
3 干擾測試
在維護與優(yōu)化工作中衡量干擾程度的大小主要是通過小區(qū)上下行質量 Quality的大小即誤碼率的大小來測評測，通過對質量的研究分析，查找網絡中存在的問題確定頻率規(guī)劃、收發(fā)信設備是否有問題并進行調整與處理。下面對干擾的測試方法作一介紹。
3.1 手機現(xiàn)場撥打測試
該方法主要用于用戶反應強烈的熱點地區(qū)，解決背景噪音問題，查找壞的頻點時隙。手機可以采用西門子 S4、 S6手機，也可以采用 CD928+手機，但最好能夠使用薩基姆手機，以便更好的鎖定頻點進行測試。
3.2 亞倫無線場強測試儀
在干擾嚴重的地區(qū)，可以直接使用亞倫無線場強測試儀進行測試，直接觀察某一地點的場強的大小和各候選小區(qū)頻點與場強的大小，以確定是否存在干擾以及干擾的來源。
3.3 HP頻率計數(shù)器
測試小區(qū)的STSE時鐘板上時鐘是否超過±0.65Hz指標范圍，以確定小區(qū)的頻點是否漂移。
3.4 Kl103信令分析儀
在基站與 BSC之間的 ABIS接口跟蹤的結果分析中，干擾體現(xiàn)在上下行質量的大小上，質量的大小是通過誤碼率的高低來衡量的，定義情況如下：
QUALTY(質量) KRROR BIT(誤碼率)
0 ＜ 0.2％
l ＜ 0．4％
2 ＜ 0．8％
3 ＜ 1．6％
4 ＜ 3．2％
5 ＜ 6．4％
6 ＜ 12．8％
7 ＜ 25．6％
依據(jù) Kll03在 ABIS口上的跟蹤結果，借助DAFNE軟件對小區(qū)的測量質量進行統(tǒng)計，并取平均值確定小區(qū)各個頻點質量的大小。
在實際工作中一般認為在一個 BTS中如果僅是少部分頻點的QUALTY值在 l左右是頻率干擾引起的，如果是大部分頻點值均在 l左右，在檢查無頻率干擾的情況下，一般認為是 COMBINER或天線系統(tǒng)的原因。 QUALITY值在3以上就認為是收發(fā)信部分的硬件有問題，需要更換硬件設備。
利用 Kl103還可以依據(jù)測量到的 TA值的大小確定小區(qū)覆蓋范圍，檢查小區(qū)覆蓋的基本依據(jù)是 TA(TIME ADVANCE)的分布情況。為了彌補手機上下行信號發(fā)射的時間差，保證同步，基站均會根據(jù)手機距離基站的遠近，來確定信號發(fā)射提前的時間，TA計算的依據(jù)是：
從基站發(fā)出信號到手機接收延時T，然后將該值除以 2，再乘以光速 300000000米／秒，即得到基站與手機的相對直線距離。TA原指的是時間值，但實際上是用距離來代替了時間，即用不同距離的代表值表示它的大小，具體表示如下：
TA值
距離值
550米
l
l100米
2
1650米
(用 550米表示一個級別)
某點TA的采樣次數(shù)，基本反映了該點的話務量的大小，同時結合該點的 RXLEV—DL、RXLEV— UL值的大小，綜合確定小區(qū)的覆蓋范圍是否合理，并據(jù)此進行進一步的調整，不斷優(yōu)化小區(qū)的覆蓋，提高網絡服務質量不同的測試方法適合于不同的問題，在工作中要依據(jù)實際情況進行選擇，綜合使用排查問題。
4 減小干擾的方法分析
借助亞倫無線場強測試儀、HP頻率計數(shù)器、Kl103等工具，以及 OMC— R的參數(shù)調整窗口，CQT呼叫質量撥打測試結果，對產生干擾的原因具體分析，可以根據(jù)實際情況采取不同的措施減小干擾，提高通信質量，改善網絡的運行環(huán)境。
(l) 利用亞倫無線場強測試儀表，對干擾嚴重的小區(qū)進行實地測試，查出干擾源及受干擾的程度。在小區(qū)參數(shù)調整效果不明顯的情況可以，可以通過 A955無線規(guī)劃軟件，確定是否需要更改小區(qū)的頻點，以及更改后的頻點。
(2) 通過 K1103測量出的 TA值的大小確定小區(qū)的覆蓋范圍，判斷是否因覆蓋不合理造成干擾。對于天線較高的小區(qū)可以適當調整BTS發(fā)射功率參數(shù)，BS—TXPWR— MAX、 BS— TXPWR— MIN、 BS—TXPWR—MAX— CCH以降低基站發(fā)射功率，改變基站覆蓋范圍，減小對相鄰基站的干擾。在保證小區(qū)邊緣處移動臺有一定的接入成功率的前提下，盡可能減小移動臺的接入電平( MS— TXPWR— MAX、 MS—TXPWR— MIN)，以減小對相鄰小區(qū)的干擾?？梢酝ㄟ^多次 CQT測試，根據(jù)測試結果修正設計值，最終得出小區(qū)設置最佳參數(shù)。
(3) 調整天線的高度與天線的俯仰角來改變小區(qū)的覆蓋范圍以減少頻率干擾。盡量減少覆蓋交疊和覆蓋盲區(qū)的現(xiàn)象。
(4) 在通話過程中，可以選擇語音間歇系統(tǒng)的非連續(xù)傳送(DTX)方式，降低對無線信道的干擾，使網絡的平均通話質量得以改善且可以減小手機的功率損耗，增加電池使用時間。
(5) 利用 HP頻率計數(shù)器，調整BTS的 13MHz時鐘，使其頻偏越小越好，減小所使用信道受其它信道的干擾，提高通信質量及系統(tǒng)指標。
(6) 檢查 BTS中COMBINKR、 TXGM、 RXGD等收發(fā)信系統(tǒng)減少雜散發(fā)射與響應，提高收發(fā)信系統(tǒng)的性能，減小干擾。
(7) 檢查頻率復回情況。對于有頻率復用的基站盡量增大兩者之間的距離；同時注意兩小區(qū)的“U— TIME— ADVANCE”參數(shù)設定值，避免出現(xiàn)同頻干擾現(xiàn)象。
(8) 啟用新技術。在維護工作中發(fā)現(xiàn)，功率控制、調頻等新技術的運用，對于減小干擾，提高通信質量以及改善網絡指標均能起十分積極的作用。
5 總結
解決無線網絡干擾問題是目前網絡維護與優(yōu)化的核心問題，以上幾點是本人在解決干擾問題上的一點認識。隨著技術水平的不斷提高，更多的新技術、新設備將會更好的解決這一問題。如智能天線的運用、設備性能的提高、小區(qū)參數(shù)有效調整等。
參考文獻
前言：TD-LTE是多家公司研發(fā)的一種移動通信技術標準，其在通信領域中的應用十分廣泛，但TD-LTE無線網絡多場景覆蓋問題一直是制約TD-LTE發(fā)展的重要問題。基于以上，本文簡要探討了TD-LTE無線網絡的多場景覆蓋解決方案，旨在促進TD-LTE無線網絡的進一步發(fā)展和應用。
一、TD-LTE關鍵技術分析
1.1 TDD雙工方式分析
TDD指的是時分雙工技術，其在通信系統(tǒng)中的應用至關重要，與時分雙工技術相對應的是頻分雙工技術，即FDD[1]。在TDD模式下，移動通信系統(tǒng)上行和下行處于同一載波器中，只不過所處的時隙不同，通過信號調度方法能夠實現(xiàn)對不同時隙的區(qū)分。
1.2 MIMO技術分析
MIMO技術指的是利用多天線來實現(xiàn)信號的發(fā)射和接收的技術，從本質上來講，MIMO技術術語一種空間分集技術，其有著容量大、信號傳輸快速等特點，在移動通信系統(tǒng)中的應用十分廣泛。
1.3 AMC鏈路自適應技術
AMC鏈路自適應技術能夠對網絡信道的感知性特點進行充分應用，其能夠通過信道反饋信息來實現(xiàn)對信道條件的分析，AMC鏈路自適應技術有著自動匹配功能，通過自動匹配原則能夠分配編碼方式和調制階數(shù)，這對于無線資源利用率的提升有著重要的意義。
二、TD-LTE無線網絡多場景覆蓋解決方案探討
2.1 TD-LTE規(guī)劃
網絡規(guī)劃是通信系統(tǒng)網絡覆蓋工程的基礎，同時也是實現(xiàn)無線網絡多場景覆蓋的初始環(huán)節(jié)，由此可見，探討TDLTE網絡規(guī)劃的相關問題是十分必要也是十分重要的。在進行TD-LTE網絡規(guī)劃的過程中，如何保證無線網絡全面的覆蓋面至關重要，為了實現(xiàn)覆蓋面的擴展，應當注重以下三個問題：①重點覆蓋：對區(qū)域內的重點場景進行覆蓋，例如學校、運營商辦公樓以及大型商場等重點場景進行覆蓋；②主要街道覆蓋：對城市中交通要道、交通樞紐要道、重要的商業(yè)街等主要街道進行無線網絡覆蓋[2]；③總體覆蓋：整體覆蓋指的是將重點覆蓋與主要街道覆蓋相結合，同時實現(xiàn)兩種覆蓋，保證二者相互協(xié)調，從而對目標區(qū)域實現(xiàn)整體覆蓋。
從內容上來看，TD-LTE網絡規(guī)劃的主要內容有五個方面，下面來進行規(guī)劃內容的具體分析：①網絡需求分析：主要指的是分析并了解需要無線網絡覆蓋的區(qū)域和地區(qū)，并明確區(qū)域內的網絡需求；②估算網絡規(guī)模：根據(jù)網絡需求來確定網絡容量以及具體的無線網絡覆蓋規(guī)模；③規(guī)劃站址：以網絡需求以及網絡規(guī)模為基礎，對機房、天饋架設等的位置進行合理的規(guī)劃；④無線網絡仿真：以下相關數(shù)學公式和傳播模型為基礎，對無線網絡覆蓋以及無線網絡容量的進行仿真分析[3]；④參數(shù)設計：參數(shù)設計主要指的是無線參數(shù)，例如頻率規(guī)劃參數(shù)等于TD-LTE網絡系統(tǒng)相關的無線參數(shù)設計。
2.2 合理劃分場景
要想實現(xiàn)TD-LTE無線網絡多場景覆蓋，合理的規(guī)劃場景是十分必要也是十分重要的，只有場景劃分完畢之后，才能夠根據(jù)場景特點來解決無線網絡覆蓋過程中出現(xiàn)的問題，一般來說，常見的場景劃分為住宅、娛樂場所、醫(yī)院、寫字樓、大型商場等等，根據(jù)各個場景的特點來解決無線網絡覆蓋問題，實現(xiàn)多場景覆蓋。
2.3 不同場景無線網絡覆蓋方法探討
不同場景的特點不同，其無線網絡覆蓋的方法也有著一定的差異性，下面選取常見的場景來探討不同場景無線網絡的覆蓋方法。
1、寫字樓。對于寫字樓場景的無線網絡覆蓋來說，要想實現(xiàn)網絡覆蓋，需要解決一下幾個場地的網絡覆蓋相關問題：①IF大廳：IF大廳一般區(qū)域面積較大，很容易出現(xiàn)室內信號外泄的問題，導致信號不強，因此應當采取有效措施避免信號外泄，對于大廳內的無線網絡覆蓋來說，應當用定向天線來完成，對于IF大廳的全方位覆蓋來說，應當用全向天線來實現(xiàn)；②電梯：在電梯的運行過程中，其網絡信號干擾較強，信號通常較弱，因此通過小方向角、高增益的定向天線來實現(xiàn)覆蓋，保證信號強度；③隔斷辦公區(qū)：對于一些石膏板隔斷或纖維板隔斷的辦公區(qū)來說，應當對天線之間的距離進行合理控制，要保證在15米之內，以此來實現(xiàn)隔斷辦公區(qū)的無線網絡覆蓋。
2、醫(yī)院。對于醫(yī)院來說，應當根據(jù)具體情況采取不同的覆蓋方法，單邊病房為了避免信號外泄，應當優(yōu)先選擇定向掛壁天線或定向吸頂天線等定向天線。在布置天線的過程中，要對房間內結構進行考慮，最佳布置為病房門口。對于雙邊病房來說，應當在走廊、門口等位置布置全向吸頂天線[4]。此外，應當選擇BBU-RRU方式來進行信源的部署。
3、 商場及娛樂場所。商場及娛樂場所樓層一般較高，但層數(shù)較少，隔斷一般為模板，針對這些特點，可以在空曠區(qū)域建造微蜂窩，之后通過全向天線實現(xiàn)場景覆蓋?？梢赃x擇微蜂窩、BBU、單通道RRU等作為信源。
2.4多場景覆蓋中對MIMO技術的應用
2.4.1上行多用戶MIMO
對于上行多用戶MIMO來說，其上行天線配置為1×2，即采用發(fā)送天線的數(shù)量為一根，接收天線的數(shù)量為兩根。采用虛擬MIMO傳輸方式能夠對信道的容量進行進一步擴大，很多終端在對基站發(fā)送數(shù)據(jù)信號的過程中，這些終端占用率相同的時頻資源，這種情況下，基站會將信號默認為一個終端不同天線發(fā)送的信號，這就形成了MIMO系統(tǒng)。以兩個終端為例，兩個終端和基站會組成2×2MIMO系統(tǒng)，如果只對上行進行考慮，終端自身并不知道自己是否處于MIMO系統(tǒng)中，此時基站只需要對多用戶進行檢測和完成用戶選擇匹配即可，這就在不增加終端復雜度的基礎上增大了信道容量。
2.4.2下行多用戶MIMO
相較于上行MIMO來說，下行MIMO方案較多，一般可以將其劃分為空間復用和發(fā)射分集兩類：①空間復用：指的是基站將占用相同視頻資源的多個數(shù)據(jù)流發(fā)送給一個用戶的MIMO方案，也成為單用戶MIMO；②發(fā)射分集：指的是基站將占用相同視頻資源的數(shù)據(jù)流發(fā)送給不同用戶的MIMO方案，也稱為空間多址。就目前來看，對于發(fā)射分集方案來說，其以預編碼向量選擇的預編碼技術為基礎，這種與編碼技術是多用戶MIMO場景的傳送方案。
MIMO技術在多場景覆蓋中的應用能夠通過多天線空間自由度來實現(xiàn)用戶分離，不同用戶能夠占用相同時頻資源，采用發(fā)射端信號處理算法來實現(xiàn)用戶之間干擾的限制，對時頻資源進行服用來提升區(qū)域吞吐量，如果區(qū)域負載較大，則可以通過多用戶調度算法來獲得多用戶分集增益效果，從而擴大系統(tǒng)容量。對于小間距天線來說，其能夠形成帶有明確指向性的波束，因此多用戶MIMO在小間距高相關性天線系統(tǒng)中比較適用。在信道變化較快的過程中，小間距天線形成的寬波束能夠保證各個用戶分離的有效性。
MIMO技術的應用日漸廣泛，對于多場景覆蓋來說，也有著不同的MIMO模式，以切換邊界線為基礎可以確定多場景覆蓋應用的MIMO模式。以郊區(qū)為例，郊區(qū)比較開闊，用戶不密集，因此可以采用波束賦形技術，其能夠切換為發(fā)射分集模式，雖然這種模式僅僅能夠獲得分集增益，但其對信道環(huán)境以及移動速度等沒有特殊要求，因此能夠有效的發(fā)揮效果。對于MIMO天線數(shù)量的問題，一般確定的MIMO天線個數(shù)基本配置為上行1×2，下行2×2，這種天線數(shù)量的配置方式對于擴大信道容量，提升頻譜利用率、改善數(shù)據(jù)傳輸質量以及成本控制等方面有著重要的意義。在進行TD-LTE系統(tǒng)網絡規(guī)劃的過程中，一般應用MIMO技術來建設現(xiàn)網，這樣能夠有效滿足TD-LTE系統(tǒng)對于延時和速率的要求。
結論：綜上所述，本文從TD-LTE關鍵技術入手，探討了其無線網絡多場景覆蓋，并例舉了具體的場景來分析了覆蓋方法，旨在為解決TD-LTE無線網絡多場景覆蓋問題提供參考。
參 考 文 獻
[1]曹健. TD-LTE無線網絡的多場景覆蓋解決方案設計[D].北京郵電大學，2013.
TD-SCDMA、WCDMA等3G網絡綜合解決方案，包含了傳播模型校正、網絡預規(guī)劃、站址勘查與選址、無線網絡規(guī)劃、網絡預優(yōu)化，以及后期網絡優(yōu)化等完整系列的過程；從點、線、面來規(guī)劃與優(yōu)化網絡，使得網絡建設與優(yōu)化工期大大縮短。
傳播模型校正獲得了合適特定地理區(qū)域傳播模型，為無線網絡規(guī)劃與優(yōu)化提供了基礎。
網絡預規(guī)劃，從覆蓋、容量、質量三方面，初步估算出網絡規(guī)模和投資成本。
站址勘查和選址，選出合適站址(包括根據(jù)現(xiàn)有2G站址獲得3G站址)，以及推薦出可用站址。
網絡規(guī)劃，從覆蓋分析和容量仿真兩個方面模擬出網絡性能，輸出公共信道和業(yè)務信道的覆蓋預測結果、終端用戶接入成功率、數(shù)據(jù)業(yè)務的吞吐量等。其中，將2G業(yè)務轉換到3G網絡中，是百林通信方案中的一大亮點。
網絡預優(yōu)化，快速自動優(yōu)化天饋參數(shù)，獲得小區(qū)個性化參數(shù)(如：P-CCPCH發(fā)射功率、機械下傾角、方位角、天線掛高)。
網絡優(yōu)化，基于路測、OMC-R等采集到出的現(xiàn)網數(shù)據(jù)，分析網絡問題，針對頻率、鄰區(qū)、擾碼等問題提出解決方案。對于城市主干道、高速公路、高速鐵路等線性網絡，百林通信開發(fā)出了特有的LO(LineOpting，線目標優(yōu)化)工具軟件，可加速線性網絡優(yōu)化。
針對不同通信標準，解決方案中使用不同的規(guī)劃工具、優(yōu)化工具。其中，NeST是百林通信的規(guī)劃系列產品，Optimizer是百林通信的優(yōu)化系列產品。比如對于TD-SCDMA網絡，NeST支持“BBU+RRU”方案。
GSM網絡優(yōu)化方案
百林通信GSM網絡優(yōu)化方案，主要實現(xiàn)頻率優(yōu)化、鄰區(qū)優(yōu)化、切換優(yōu)化等?；诂F(xiàn)網路測、OMCR、Scanner數(shù)據(jù)、CQT、MS測量報告等數(shù)據(jù)，分析網絡，發(fā)現(xiàn)網絡問題，給出解決建議方案，在優(yōu)化工具相關軟件中模擬出建議方案效果，從而給出網絡優(yōu)化方案。
中圖分類號：TN925.93 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2012) 06-0000-02
一、引言
無線局域網絡(Wireless Local Area Networks； WLAN)是相當便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它利用射頻技術，以無線信道作為傳輸介質，取代舊式礙手礙腳的雙絞銅線所構成的局域網絡。它是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物，具有安裝便捷、節(jié)約成本、靈活性強、易于擴展、覆蓋面大等優(yōu)點。由于無線網絡所特有的開放性，在一個無線局域網接入點的服務區(qū)域內，其傳輸?shù)男盘柡苋菀妆坏谌浇孬@，造成信息非法竊聽、篡改等。安全隱患主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①未授權用戶非法入侵②非法截獲篡改數(shù)據(jù)③竊取未授權服務④地址欺騙⑤流量攻擊。因此安全問題已成為影響無線局域網進一步擴充市場的主要障礙，其安全問題一直是業(yè)界研究的重點。
二、無線安全方式現(xiàn)狀
（一）身份認證
用戶認證主要包括MAC認證和WEB認證、基于802.1x認證。MAC認證通過未無線局域網手工創(chuàng)建一組允許訪問或拒絕訪問該網絡的MAC地址列表，以實現(xiàn)地址過濾。這種認證方式要求地址列表及時更新，而且可擴展性差， 通過偽造MAC可以進入公司網絡。WEB認證是三層認證方式，用戶通過瀏覽器登陸認證系統(tǒng)，認證通過后進入公司網絡。這種方式不需要安裝客戶端，易于實現(xiàn)。但是存在賬號共用、容易仿冒等缺點。802.1x是針對以太網而提出的基于端口進行網絡訪問控制的安全性標準草案。802.1x體系結構包括三個主要的組件：請求方、認證方、認證服務器。在采用802.1x的無線LAN中，無線用戶端安裝802.1x客戶端軟件作為請求方，無線訪問點AP內嵌802.1x認證作為認證方，同時它還作為Radius認證服務器的客戶端，負責用戶與Radius服務器之間認證信息的轉發(fā)。802.1x認證優(yōu)點在于：①802.1x協(xié)議專注受控端口的打開與關閉；②客戶端IP數(shù)據(jù)包在二層普通MAC幀上傳送；③采用Radius協(xié)議進行認證，可以方便與其他認證平臺進行對接；
（二）用戶安全
用戶安全技術主要包括服務集標識符匹配（SSID）和有線對等保密協(xié)議（WEP）。SSID是一種網絡標識方案，可以對多個無線接入點設置不同的SSID。系統(tǒng)根據(jù)無線工作站出示的SSID與AP進行匹配。WEP是IEEE802.11b協(xié)議中最基本的無線安全加密措施。其目的一是為訪問控制：阻止那些沒有正確WEP 密鑰并且未經授權的用戶訪問網絡。二是保密：僅僅允許具備正確WEP 密鑰的用戶通過加密來保護WLAN 數(shù)據(jù)流。WEP在傳輸上提供了一定的安全性和保密性，能夠阻止有意或無意的無線用戶查看到在AP和STA之間傳輸?shù)膬热荨Ｆ鋬?yōu)點在于：①全部報文數(shù)據(jù)采用校驗和加密；②通過加密來維護一定的保密性，如果沒有破解密鑰，就難把報文解密；③WEP操作簡單，容易實現(xiàn)；④WEP為WLAN應用程序提供了非?；镜谋Ｗo。
（三）系統(tǒng)安全
通過安裝無線入侵檢測防御設備（WIDS）及時發(fā)現(xiàn)WLAN網絡中的有意或無意的攻擊，通過記錄信息或日志方式通知網絡管理員?，F(xiàn)在WIDS主要包含以下功能：①非法設備掃描②惡意入侵掃描檢測③無線用戶接入管理。H3C WX3024系列WIDS支持多種攻擊的檢測，例如DOS攻擊，F(xiàn)lood攻擊，去認證、去連接報文的仿冒檢測，以及無線用戶Weak IV檢測；同時支持多種認證方式；支持TLS、PEAP、TTLS、MD5、SIM卡等多種802.1x的認證方式。支持Portal認證，一些企業(yè)外部的客戶希望使用無線網絡，來訪問Internet，很可能外部員工并沒有安裝例如802.1x客戶端軟件，這時，Portal認證提供了很好的認證方式。
（四）安全機制
WLAN在安全機制方面主要包括WEP、TKIP、802.1X三種方式。WEP在數(shù)據(jù)鏈路層采用串流加密技術達到機密性，并使用 CRC-32 驗和達到資料正確性。WEP加密方式可以分別和Open system、Shared key鏈路認證方式使用。WEP適用于無線范圍不大，終端數(shù)量不多的企業(yè)環(huán)境。WEP通過共享密鑰來實現(xiàn)認證，理論上增加了網絡偵聽，會話截獲等的攻擊難度，但是受到RC4加密算法、過短的初始向量和靜態(tài)配置密鑰的限制，WEP加密還是存在比較大的安全隱患。TKIP也使用RC4算法，但是相比WEP加密機制，TKIP加密機制可以為WLAN服務提供更加安全的保護。TKIP用于增強pre-RSN硬件上的WEP協(xié)議的加密的安全性，其加密的安全性遠遠高于WEP。TKIP主要的缺點在于，盡管IV（Initial Vector，初始向量）改變但在所有的幀中使用相同的密鑰，而且缺少密鑰管理系統(tǒng)，不可靠。802.1x協(xié)議是基于C/S的訪問控制和認證協(xié)議。它可以限制未經授權的用戶/設備通過接入端口(access port)訪問LAN/WLAN。在獲得交換機或LAN提供的各種業(yè)務之前，802.1x對連接到交換機端口上的用戶/設備進行認證。在認證通過之前，802.1x只允許EAPoL（基于局域網的擴展認證協(xié)議）數(shù)據(jù)通過設備連接的交換機端口；認證通過以后，正常的數(shù)據(jù)可以順利地通過以太網端口。
三、企業(yè)無線網絡安全策略安全分析
H3C公司的WX3024和WA2220-AG系列配合使用，為中小企業(yè)客戶提供周到、簡捷、方便的一體化接入方案。企業(yè)無線網絡控制器采用具備千兆以太網交換機功能的WX3024一體化交換機作為無線數(shù)據(jù)控制和轉發(fā)中心，放在企業(yè)的中心機房或者布線間，F(xiàn)it AP則放到企業(yè)的各層天花板內，或者掛墻，甚至安裝在室外。WX3024支持PoE+供電，因此無論是802.11a/b/g系列的傳統(tǒng)AP，還是802.11n系列的AP，大多數(shù)情況下WX3024都能與這些Fit AP直接相連。Fit AP和WX3024交換機之間既可以在同一個網段，也可以不在同一個網段，它們之間通過CAPWAP協(xié)議自動建立隧道。其網絡拓撲結構如圖所示。
（一）基于FIT AP解決方案
FIT AP和WX3024啟用DHCP client功能，做到設備啟動后自動獲取ip地址，減少維護人員的配置，F(xiàn)IT AP必須能夠支持自動獲取IP地址，目前業(yè)界標準的做法是采用。AP啟動以后會在其上行接口上通過DHCP client模塊發(fā)起獲取IP地址的過程。通過DHCP的協(xié)議交互FIT AP可以從DHCP server獲取到以下信息：自身使用的IP地址、DNS server的IP地址、網關IP地址、域名、可接入的無線控制器的IP地址列表。此方案可以并滿足企業(yè)對無線話音、視頻等增值業(yè)務的需要，而且配置簡單、維護方便、安全可控、更易擴展。
（二）無線入侵檢測/防御
H3C WX3024系列多業(yè)務無線控制器可以自動監(jiān)測WLAN網絡中的非法設備，并實時上報網管中心最大程度地保護無線網絡。WX3024可以實現(xiàn)防止非法AP接入、防止非法用戶接入、防止ARP攻擊、防止AP過載、防止不合理應用等。既要防范外部威脅，又要防范內部威脅，既要防范來自用戶端的威脅，又要防范網絡端的威脅。對未授權的AP可以通過部署無線入侵檢測來實現(xiàn)，通過WIDS對有惡意的用戶攻擊和入侵無線網絡進行早期檢測，檢測WLAN網絡中的rogue設備，上報管理中心，并對它們采取反制措施，最大程度地保護無線網絡。對用戶通過認證方式包括802.1x認證、MAC地址認證、Portal認證等多種認證方式，保證無線用戶身份的安全性， 結合WEP(64/128)、WPA、WPA2等多種加密方式保證無線用戶的加密安全性，防止未授權用戶進入網絡。WX3024通過對ARP報文進行合法性檢測，轉發(fā)合法的ARP報文，丟棄非法ARP報文，從而有效防御ARP欺騙。
（三）企業(yè)無線網絡應用安全解決方案
由于企業(yè)各部門對網絡需求不同，比如視頻監(jiān)控中心將公司各個視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)通過wx3024傳送到視頻服務器，不需要連接互聯(lián)網。而財務部則需要鏈接對銀聯(lián)服務器進行賬務處理、票據(jù)打印等。這就對無線控制器提出了一系列不同級別的安全技術策略。
企業(yè)在認證方式上采用radius認證方式，可以大大提高無線網絡的安全機制。這種認證方式需要架設一臺radius服務器，所有的用戶數(shù)據(jù)儲存在數(shù)據(jù)庫中。通過對網絡訪問用戶的身份進行驗證是否具有登錄權限。但企業(yè)在規(guī)劃無線網絡時首先考慮信息高速、安全、可擴展性已實現(xiàn)信息共享，傳遞，提高工作效率，同時建立出口通道實現(xiàn)與internet互聯(lián)。因此在信息安全建設方面可以通過以下方式實現(xiàn)：①啟用MAC地址過濾，可以阻止未經授權的無線客戶端訪問AP及進入內網。②禁用或修改SNMP設置，避免黑客利用SNMP獲取關于用戶網絡的重要信息。③隱藏SSID，在無線路由器的設置當中，選擇“隱藏SSID”或“禁止SSID廣播”，這樣就不容易被入侵者搜到。④采用IEEE 802.11i數(shù)據(jù)加密方式，這種數(shù)據(jù)加密采用了高級加密標準（AES）。AES是目前最嚴格的加密標準。⑤架設一套H3C imc智能網絡管理軟件，實時監(jiān)測分析無線數(shù)據(jù)流，根據(jù)需要阻止和斷開客戶端。⑥在WLAN的安全防護方面還需要通過及時修復系統(tǒng)補丁、安裝殺毒軟件、個人防火墻、及時備份重要數(shù)據(jù)等方式保障網絡信息安全。⑦安裝部署一套內外網防御系統(tǒng)。
四、小結
無線局域網的不斷發(fā)展要求提出更新更可靠的安全措施。本文中提出WLAN在企業(yè)應用中的安全機制及存在的安全風險、安全漏洞及臨時解決方案。企業(yè)在構架無線網絡時必須根據(jù)企業(yè)自身需要，建立多層安全保護機制，采用適當?shù)陌踩Ｃ墚a品，設定安全級別。從接入、認證、加密等方面充分考慮，最大限度減少無線網絡帶來的風險。
參考文獻：
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中圖分類號：TD327.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）16-0098-01
1.引言
鋼鐵企業(yè)的日常生產管理離不開能源計量數(shù)據(jù)，產品質量的改進要以精確的計量數(shù)據(jù)作為參考標準，企業(yè)日常生產經營計劃的制定要通過能源計量信息進行調整和制定。
國外發(fā)達國家在能源計量方面起步較早，一些鋼鐵企業(yè)根據(jù)自身需要針對不同能源種類設置了計量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)功能包括能源數(shù)據(jù)的采集和信息管理分析能。我國冶金行業(yè)能源計量系統(tǒng)起始于上世紀八十年，隨著信息技術的發(fā)展，國內各大鋼鐵企業(yè)紛紛建立自己能源管控中心。
2.需求分析和總體設計
針對某壓縮空氣節(jié)能改造工程，本系統(tǒng)主要采集一期，三期空壓站各管道壓縮空氣流量和空壓站內空壓機、干燥機的耗電量。根據(jù)系統(tǒng)測得的累計流量、壓力和電能經過計算后為下一步空壓機系統(tǒng)深度改造提供依據(jù)。
壓縮空氣計量系統(tǒng)通過交換機連接至公司現(xiàn)有能源計量網絡，其數(shù)據(jù)需要提供給公司現(xiàn)有能源計量網絡，壓縮空氣管道共14點，其中7點儀表用壓縮空氣，7點普通壓縮空氣；一期和三期空壓站內及干燥機共有空壓機16臺，系統(tǒng)結構圖如圖1所示。
3.系統(tǒng)實現(xiàn)
3.1 壓縮空氣流量監(jiān)測
本系統(tǒng)壓縮空氣流量采集現(xiàn)場設備采用“無線傳輸，在線安裝”的方式。首先，現(xiàn)場壓縮空氣管網復雜，監(jiān)測點位置相對分散，若采用傳統(tǒng)有線流量測量儀表一方面增加施工難度，另一方面管線的布置和電纜成本也較高。其次，在線安裝可以最大程度減少工期對計量周期的影響。每個流量數(shù)據(jù)采集點需分別采集流量、壓力和溫度三個實時參數(shù)。在壓縮空氣傳輸過程中，管道中被測氣體的壓力溫度都在不斷變化，這樣被測氣體的密度也就不斷在進行著變換，因此在系統(tǒng)檢測中引入了流量補償功能。
本系統(tǒng)流量采集的核心部分為艾默生智能無線網關1420。網關和現(xiàn)場儀表及無線中繼設備建立自組網絡，并且能在不斷變化的環(huán)境中對接入系統(tǒng)的設備進行自動管理和通訊。1420網關最多能和現(xiàn)場100臺設備進行無線通訊，并能通過以太網、Modbus、串行、OPC、以太網和HART輸出與數(shù)據(jù)歷史庫、傳統(tǒng)主機系統(tǒng)和其它局域網應用系統(tǒng)連接。
3.2 空壓機電量采集
本次壓縮空氣改造項目中，需對一期、三期空壓站內的空壓機和干燥機的耗電情況精細化的統(tǒng)計和分析，從而為后續(xù)節(jié)能效果進行精準的評測。
三相全參數(shù)電量采集模塊采集能夠精確采集空壓機和干燥機運行狀態(tài)下的各種電量參數(shù)，同時電量管理器還具有累計電量統(tǒng)計功能。
3.3 系統(tǒng)通訊協(xié)議
本系統(tǒng)現(xiàn)場采集設備和上位機采集計量系統(tǒng)的通訊方式為MODBUS TCP通信協(xié)議，而上位機采集系統(tǒng)和公司先用能源計量網之間則采用OPC通信方式。
本項目中，現(xiàn)場現(xiàn)有能源計量網上位機為運行在Windows系統(tǒng)上的CITECT系統(tǒng)，本次能源計量子系統(tǒng)上位機采用組態(tài)王軟件，將組態(tài)王設置為OPC server，CITECT作為OPC client既能保證數(shù)據(jù)的實時性同樣也滿足現(xiàn)場需求。
MODBUS 協(xié)議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經由網絡（例如以太網）和其它設備之間可以通信。它已經成為一通用工業(yè)標準。而將MODBUS幀嵌套到TCP幀中則稱之為MODBUS TCP協(xié)議。
系統(tǒng)通信協(xié)議的選取遵守簡單性、開放性和實時性的原則，OPC和MODBUS協(xié)議均已廣泛引用于工業(yè)監(jiān)控領域，這樣也為本系統(tǒng)的擴展提供了最大的可能。
4.運行效果
能源計量子系統(tǒng)上位機部分是基于亞控公司的組態(tài)王6.55開發(fā)的。在保證數(shù)據(jù)實時性、準確性的基礎上，開發(fā)了權限登錄、報表顯示、歷史曲線查詢等功能，同時提供給使用者簡明直觀易操作的人機交互界面。系統(tǒng)運行效果如（圖2）所示：
5.結束語
隨著信息技術的迅猛發(fā)展，無線通信網絡技術已廣泛應用于工業(yè)自動化領域，一方面無線通訊技術可以最大限度的克服現(xiàn)場復雜的布線環(huán)境減少成本，另一方面隨著無線技術的發(fā)展，無線設備本身的成本也在逐步趨于穩(wěn)定。以通用的通訊方式進行數(shù)據(jù)交互，既能保證系統(tǒng)通訊穩(wěn)定，又能最大限度的保證了系統(tǒng)的可擴展性。
本文針對單介質區(qū)域化的能源計量需求，提出了一種以無線智能網關為核心的解決方案，在硬件設備投資和現(xiàn)場施工費用方面相較于傳統(tǒng)計量方案有很大優(yōu)勢，系統(tǒng)實際運行情況穩(wěn)定，達到計量需求。
參考文獻
ZigBee協(xié)議是一種低成本、低功耗、低速率嵌入式設備互相間及與外界網絡通信的組網解決方案，它是ZigBee聯(lián)盟基于IEEE 802.15.4技術標準物理層和媒體訪問控制層(MAC層)協(xié)議對網絡層協(xié)議和API進行標準化而制定的無線局域網組網、安全和應用軟件方面的技術標準。
ZigBee協(xié)議棧結構如圖1所示。
ZigBee協(xié)議物理層和媒體訪問控制層采用了IEEE 802.15.4 2003協(xié)議規(guī)范。物理層無線頻段為全球通用的2.4GHz、歐洲適用的868MHz、美國適用的915MHz，使用直接序列擴頻技術，提供27個信道，20Kb/s、40Kb/s、250Kb/s三種數(shù)據(jù)速率用于數(shù)據(jù)收發(fā)。物理層功能包括了激活和休眠射頻收發(fā)器、信道能量檢測、信道接收數(shù)據(jù)包的鏈路質量指示、空閑信道評估、收發(fā)數(shù)據(jù)等。
ZigBee的MAC層負責設備間無線數(shù)據(jù)鏈路的建立、維護和結束，確認模式的數(shù)據(jù)傳送和接收，采用載波偵聽多址/沖突避免接入方式，數(shù)據(jù)包的最大長度為127字節(jié)，每個數(shù)據(jù)包均由頭字節(jié)和16位CRC校驗值組成。
網絡層為ZigBee協(xié)議棧的核心部分，實現(xiàn)節(jié)點接入或離開網絡、路由查找及傳送數(shù)據(jù)等功能，支持星形、樹形、網絡三種拓撲結構，網絡拓撲結構根據(jù)具體的ZigBee應用來選擇。節(jié)點按功能分為全功能設備(FFD)、簡化功能設備(RFD)、協(xié)調器(ZcRD)和路由器，協(xié)調器與路由器通常也是全功能設備。
ZigBee的應用層包括了應用支持子層(APS)、ZigBee設備對象(ZDO)和制造商制訂的應用對象。應用支持子層負責維護綁定表，根據(jù)服務和需求在兩個綁定實體間傳遞信息。ZDO負責定義設備節(jié)點在網絡中的角色，并負責網絡設備的發(fā)現(xiàn)，決定提供何種應用服務，還負責初始化或響應綁定請求及建立網絡設備間安全關系。
ZigBee網絡采用多點接入，有使能信標網絡或不使能信標網絡兩種類型。使能信標的網絡中，協(xié)調器在預定義的時隙周期性發(fā)送信標幀用于節(jié)點關聯(lián)、加入網絡、同步傳送數(shù)據(jù)。在不使能信標的網絡中，協(xié)調器也周期性發(fā)送信號，但這只用于終端設備并檢測協(xié)調器的存在，設備要隨時準備好進行點對點通信，通過發(fā)送數(shù)據(jù)請求和應答進行通信。
ZigBee支持兩種類型的數(shù)據(jù)格式：KVP關鍵值對及MSG消息幀。一般KVP幀采用命令響應機制，用于傳輸一個簡單的屬性變量值；而MSG幀還沒有一個具體格式上的規(guī)定，通常用于多信息，復雜信息的傳輸，其支持二進制數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)大小受支持的幀大小限制。
在安全方面，ZigBee采用IEEE802.15.4媒體訪問控制子層的安全模型，其規(guī)范了四個方面的安全服務，即訪問控制、數(shù)據(jù)加密、幀完整性檢查及采用順序更新值防止幀重放。
ZigBee單芯片方案――KM250
EM250是Ember公司推出的ZigBee片上系統(tǒng)，它集成了一個符合IEEE 802.15.4標準的2.4GHz射頻收發(fā)器和一個功能強大的高速率16位微處理器，支持網絡級的調試，系統(tǒng)的軟件開發(fā)簡便。微處理器主頻為12MHz，滿足作為協(xié)調器、全功能設備或簡化功能設備的要求。
EM250可以進入三種不同的狀態(tài)：工作狀態(tài)、待機狀態(tài)和深度睡眠狀態(tài)。在工作狀態(tài)時可執(zhí)行程序代碼，典型情況電流為8.5mA。在待機狀態(tài)，處理器不再工作，但允許中斷喚醒，器件及射頻收發(fā)器正常工作。在深度睡眠狀態(tài)，處理器和射頻收發(fā)器都不再工作，直至有外部中斷或定時中斷喚醒，典型情況電流僅為1.5μA。深度睡眠狀態(tài)不適用于全功能設備，但對于簡化功能設備節(jié)省耗電而言，則必不可少。
EM250具有4路模路轉換，兩路可用作數(shù)據(jù)轉換單元的模擬信號捕捉。數(shù)字中斷可在睡眠或待機狀態(tài)接收一位的數(shù)字數(shù)據(jù)。其通用同步和異步串行接收器及轉發(fā)器模塊可配置成為通用異步接收器/發(fā)送器或串行接口SPI及12C總線接口。
EM250集成的射頻收發(fā)器支持四種功率工作模式，即爆發(fā)模式、高功率模式、正常模式和最小功率模式，可根據(jù)設備類型及相鄰節(jié)點距離，利用功率管理來合理設置工作模式。
硬件組成及設計
EM250集成了MCU、射頻收發(fā)器、內存以及通信端口，只需要極少的元器件就可構成ZigBee網絡節(jié)點硬件，以作為全功能設備、簡化功能設備以及協(xié)調器。參考設計功能模塊見圖2。
元器件包括：射頻不平衡到平衡轉換器(RF BALUN 50/200Ω)、諧波濾波、晶振與負載電容構成的振蕩器、電源去耦電容電路、電源板阻容濾波、上拉和下拉電阻、異步復位信號的阻容濾波、諧波濾波的輸出端外接的50Ω非平衡天線等。
網絡節(jié)點采用Future技術設備公司USB轉UART芯片F(xiàn)T232R作為與PC通信接口。FT232R無須編程即可完成USB協(xié)議到RS232串口通信協(xié)議的轉換，F(xiàn)T232R驅動可以支持在以PC端建立起虛擬通信端口(VPC)，VPC驅動將完成USB信號與RS232信號的自動轉換。系統(tǒng)的電源可由3～3，3V直流源提供或由USB接口5V電源經FT232R轉換為3.3V電源提供，3～3.3V直流源可以是電池或AC/DC變換器。兩種電源可由跳線來進行選擇。
系統(tǒng)的軟件設計
一個ZigBee只能有唯一的協(xié)調器，其主要功能是初始化及維護整個ZigBee網絡，其維護著所有直接連接的節(jié)點及未直接連接但允許加入網絡的節(jié)點的表，加入到此ZigBee網絡的設備必須得到協(xié)調器的批準。協(xié)調器需要不間斷地監(jiān)聽其他節(jié)點加入或退出網絡請求及消息，在不發(fā)送消息時就需進入接收狀態(tài)，因此協(xié)調器不能進入“睡眠”模式。典型的協(xié)調器軟件功能模塊設計見圖3。
ZigBee網絡中的路由器為全功能設備，它完成各個全功能設備、簡化功能設備、協(xié)調器等節(jié)點間數(shù)據(jù)的路由，是構建網絡結構ZigBee網絡所必須的，同協(xié)調器一樣，全功能設備也維護著網絡中節(jié)點的相關信息表，且由于它必須連續(xù)不斷的監(jiān)聽路由消息，所以也不可進入“睡眠”模式。全功能設備的軟件功能模塊設計見圖4。
簡化功能設備是ZigBee網絡的終端設備，它可以同協(xié)調器和路由器進行通信，但不能作為中間路由器，RFD可以進入睡眠模式，以減少功率消耗，大大延長電源使用時間。
在簡化功能設備進入睡眠模式時，相鄰的協(xié)調器或路由器會緩存發(fā)送它的相關數(shù)據(jù)。在退出睡眠模式時，它會向相鄰的協(xié)調器或路由器詢問是否有發(fā)送到它的數(shù)據(jù)，相鄰的協(xié)調器或路由器則返回是否有其數(shù)據(jù)包的響應。簡化功能設備在處理完發(fā)送到它的數(shù)據(jù)后，可重新進入睡眠模式。簡化功能設備的軟件功能模塊設計見圖5。
1 合路器集約化解決方案
主要適用于網絡較少的分布系統(tǒng)，例如：兩家運營商室分共址合路器，要求無同頻系統(tǒng)，或三家運營商共址，每家運營商的制式不超過兩種，一般要求無同頻系統(tǒng)。
傳統(tǒng)的合路器集約化共建共享解決方案雖然可以把多路信號進行合路，仍存在一些缺點，若合路級數(shù)過多（多級合路），會使得網絡結構復雜，易引起施工，布線，維護，物業(yè)協(xié)調困難，同時饋線，接頭連接不緊導致惡化互調和駐波，影響網絡質量，合路器的出口方式固定，某些場景不利于走線；在安裝上不容易進行固定。
2 多系統(tǒng)合路平臺（POI）集約化解決方案
多系統(tǒng)合路平臺（POI）僅需一級合路，可實現(xiàn)2G、3G、4G無線通信網絡全覆蓋、端口還可做預留，方便后期維護升級、方案具有低互調，高隔離的特點，避免了干擾；且只在一個地點進行施工和布線，減少重復的天饋系統(tǒng)建設、可大大降低建設和維護難度、降低網絡建設中接頭連接不緊導致指標惡化的概率，多系統(tǒng)合路平臺（POI）安裝方式可根據(jù)客戶要求設計，走線方便，故障定位容易，可根據(jù)客戶需要選擇帶監(jiān)控功能、便于后臺維護，能滿足不同接入系統(tǒng)的要求。
多系統(tǒng)合路平臺（POI）集約化解決方案適用于有多個同頻系統(tǒng)、或系統(tǒng)較多、較復雜的室分場景，如：地鐵機場、大型場館，交通樞紐等，POI系統(tǒng)可支持CTC LTE1.8與UC LTE1.8；CM GSM與UC GSM；CM DCS與UC DCS等同頻系統(tǒng)、三家運營商共址，每家運營商的制式最少兩種制式，且有同頻系統(tǒng)的網絡。如圖1所示。
眾所周知，Colubris Networks在無線領域有著領先的技術和多年累積的經驗。作為一家專門從事企業(yè)無線網絡與運營部署的提供商，Colubris Networks的高度安全、可管理、節(jié)省成本的無線網絡解決方案一直備受好評，它能與現(xiàn)有的客戶網絡無縫集成，最大限度地節(jié)省成本、簡化管理復雜性。目前，惠普ProCurve已經推出了涵蓋酒店、運輸、醫(yī)療保健、制造、服務提供商和教育等垂直市場的解決方案，而收購Colubris不僅增強了ProCurve有線和無線解決方案，還成功捕捉了進軍無線覆蓋市場的良機，能為全球客戶提供更多、更出色的產品和服務。
隨著筆記本電腦越來越普及，北師大發(fā)現(xiàn)，校內使用筆記本電腦的學生越來越多。北京師范大學網絡中心主任劉臻告訴記者：“校計算機愛好協(xié)會協(xié)助統(tǒng)計結果顯示，在2007年3月，全校學生筆記本電腦持有比例就已經達到53%，學生們對無線上網需求強烈，這引起了網絡中心和校領導的關注?！?/p>
2007年4月，北京師范大學開始無線校園網的選型和規(guī)劃工作。在籌建初期，網絡中心的老師們面臨著很多困難。
首先，校內的有線網絡設備采用了多家廠商的產品，在管理、維護方面要經常處理很多兼容性、穩(wěn)定性、統(tǒng)一性的問題。
其次，無線網絡對于國內眾多高校都是新生事物，可以參考和借鑒的不多，尤其是在整個校園、大規(guī)模部署無線網絡，沒有可以借鑒的先例。
第三，網絡管理一直是包括北師大在內的眾多高校頭疼的問題，無線網絡不僅是無線設備的管理，更延伸到了無線鏈路層面的管理。
第四，北師大一直在使用出口網關認證方式，這種方式在有線網絡時代雖然存在缺陷，但還是基本可用的，如果加上無線網絡，學生在有線和無線之間穿梭，其認證方式如何統(tǒng)一？
第五，無線網絡對物理環(huán)境要求較高，不同的物理環(huán)境，其上網的效果可能截然不同，這對于用戶的上網公平性必然帶來挑戰(zhàn)。
最后，北師大各院系的老師有些已經在辦公室內放有電子市場買來的SOHO低端無線AP產品，這些產品沒有安全功能，這就給非法入侵者留出了進入有線網絡的可能。
選型：按需定制
出于以上考慮，北師大最終采用銳捷網絡提供的智能無線交換網絡架構作為校園無線網絡解決方案的核心，基于支持智能轉發(fā)功能的無線局域網交換機，配合部署在各樓接入層的智能管理型無線接入點產品，以及無線網絡集中管理平臺，完成整個無線網絡的構建。
第一，銳捷網絡的智能無線交換網絡解決方案的最大價值點在于對傳統(tǒng)的“無線交換機＋瘦無線接入點”解決方案中流量模型不合理的解決，尤其是在大型無線網絡中。
銳捷網絡的智能無線交換網絡架構技術，通過智能無線交換機的控制，智能無線接入點可具備根據(jù)不同用戶、不同應用類型、不同VLAN等方式來決定數(shù)據(jù)流量是否需要全部集中流經無線交換機。
其次，智能無線交換解決方案可支持無線交換機的集群和冗余，如果一臺無線交換機發(fā)生故障，網絡連接將迅速由另一臺備份無線交換機接管，而用戶信息不會丟失。
第三，該解決方案將通過集中的網管系統(tǒng)，對全網無線接入點的行為和用戶信息統(tǒng)一監(jiān)控和管理，校園網絡管理人員在智能無線交換機上就可開通、管理所有處于接入層的智能無線接入點設備。
第四，方案支持智能化無線電射頻監(jiān)測和調控能力，可確保某個智能無線接入點在發(fā)生故障時，可以切換到鄰近的智能無線接入點。
毫無疑問,互聯(lián)網正在改變著人類社會,無數(shù)基于新模式的應用締造了信息時代的空前繁榮。人越是離不開網絡,傳統(tǒng)的有線連接方式就越難滿足需求。很自然地,擺脫了線纜束縛的無線以太網憑借自由、便捷等特性,受到越來越多用戶的青睞,逐漸成為有線網絡不可或缺的補充。甚至,在一些特殊的應用環(huán)境中,用戶已經開始使用無線網絡承載生產及業(yè)務環(huán)境,運行著關鍵業(yè)務或增值服務。如何做好無線網絡解決方案的選型,已成為許多CIO們關心的話題。
談及無線,貌似必談性能。但在理性的評估標準中,性能絕不是唯一重要的考察項目,架構理念才是最值得關注的評估內容,因為它直接決定了一套無線網絡解決方案的擴展性、安全性和功能復雜度。此外,與高度整合的消費級或SOHO級產品不同,面向大中型企業(yè)或園區(qū)用戶的無線解決方案必須面對更多的部署難題和非常復雜的應用需求。如果單純將獨立的AP與有線網絡進行拼接似的融合,絕對得不到1+1=2的實現(xiàn)效果。多數(shù)情況下,用戶會發(fā)現(xiàn)在1+12的管理成本。有些需求也是拼接方式根本無法實現(xiàn)的,例如QoS、多頻道、多SSID及對應安全策略的統(tǒng)一部署。很明顯,良好的集中管理能力是企業(yè)級無線網絡解決方案的必備特性,其實現(xiàn)程度也由架構理念所決定。
既然全面離散是企業(yè)級無線解決方案不可接受的模式,那么全面集中是否又能滿足需求呢?市場上確實存在一些“無線交換機+瘦AP”的解決方案,這類方案采用集中管理、業(yè)務集中處理的激進思路,將瘦AP定位成純粹的分布式天線,由無線交換機負責剩下的一切,在邏輯上猶如一個超大的傳統(tǒng)AP。這確實能夠解決傳統(tǒng)方案在漫游切換(延遲抖動)和性能(吞吐量)方面存在的問題,但也有著天生的缺陷。由于所有數(shù)據(jù)都通過無線交換機進行集中轉發(fā)處理,首先AP數(shù)量就受到約束;如果部署更多的無線交換機,網絡的復雜度又變的難以控制。此外,處于邏輯中央的無線交換機成為可靠性的黑洞,用戶不得不為避免單點故障進行雙倍投資。并且,隨著802.11n規(guī)格的普及,鏈路帶寬與無線交換機本身處理能力的瓶頸變得更加突出,使方案在成本與效果方面再打折扣。
針對以上問題,HP Procurve提出了新一代的自適應無線網絡解決方案。這套方案堅持采用集中管理的方式,但不再強制進行業(yè)務的集中處理。通過強化AP自身的處理能力,可將數(shù)據(jù)加解密、QoS、身份認證等特性在無線網絡邊緣實現(xiàn),只有需要做進一步處理的數(shù)據(jù)流才會到達無線控制器,消除了對中央資源的依賴。也就是說,在多數(shù)情況下,無線控制器與AP間可以只存在管理控制的數(shù)據(jù)流;AP間實現(xiàn)分布式轉發(fā),業(yè)務數(shù)據(jù)走的是直連路徑,實現(xiàn)源到目的地的直通。這樣一來,該方案在繼承了集中管理控制的操作優(yōu)勢的同時,又有著更高的處理效率及性能,對時延敏感型應用有著很好的支持。分布式處理從另一個角度提高了方案的可靠性,至少在無線控制器出現(xiàn)故障時,AP依然可以繼續(xù)工作,獨立地轉發(fā)數(shù)據(jù)。
為了驗證HP Procurve企業(yè)無線網絡解決方案的實際效果,我們在惠普公司的支持下,已經在實驗室成功搭建起一套完整的環(huán)境。工程師們將會盡快對其進行全方位的測試,為讀者朋友們帶來精彩的連載報道。
