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本技术介绍参考了以下链接
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2017年01月09日

快速解决无线局域网无线电波干扰问题的自动信道分配技术
实现了计算速度快几百倍,运行开销更小且更稳定的无线网络环境

株式会社富士通研究所(注1)(以下简称,富士通研究所)针对大规模无线局域网(WLAN),开发出了快速解决造成吞吐量低下的电波干扰问题的自动信道分配技术。

开发背景

无线局域网,由于不需要牌照,谁都可以方便构建,因此得到了广泛使用。但是,随着无线局域网的应用越来越广,更多的接入点被投入使用,以及不同的无线局域网的重叠,使得无线电波干扰问题日益严重。

图1 无线网络系统构成

图1  无线网络系统构成

课题

当在附近设置一个新的Wi-Fi接入点时,会发生原Wi-Fi系统在设计之初并不存在的无线电波干扰,导致吞吐量减少。为了解决这种干扰,周边接入点需要使用频率互不相同的信道。但当接入点的数量增加时,确定不同频率的信道组合变得十分复杂,并且干扰发生后很难在短时间内重新分配信道。

目前市场上大多数的接入点带有频道选择功能,之后设置的接入点会选择使用空闲信道进行工作,基于该原则,如果相邻多个接入点使用了所有信道,会导致无法选择其它信道造成网络吞吐量下降。

尽管有已知的技术用于优化信道组合,但计算量巨大,是接入点数量的3次方。例如在一个体育场设置数百个接入点,需要6小时以上的计算时间,这意味着现有技术用于信道再分配是非常困难的。

开发的技术

富士通研究所开发了,针对Wi-Fi系统内外接入点的变化造成无线电波干扰时,可以重新分配信道的技术(图2)。

该技术的主要特点如下:

1. 基于总干扰量减少候选信道搜索

按顺序给各接入点分配候选信道的同时搜索最佳的信道分配。在这个过程中,推断每个候选信道相关联的干扰量,并计算总干扰量,将部分候选信道删除。这个过程被运用到每一个接入点,采用总干扰量最小的信道组合。基于此方法,在减少干扰的同时,也大幅削减了计算量。传统方法的计算量为接入点数量的3次方,而本方法的计算量规模仅为接入点的数量的平方。

2. 按易受干扰程度进行优先级排序

每个接入点易受干扰的程度,是基于相邻接入点接收信号的强度计算出的,并且易受干扰的接入点在信道分配上优先。优先易受干扰的接入点可以减少整个系统的总干扰量。

图2 如何选择候选信道以尽量减少干扰

图2  如何选择候选信道以尽量减少干扰


效果

通过仿真评估本技术的效果后发现,与目前广泛使用的信道选择功能相比,平均吞吐量增加高达15%。此外,基于本技术,低吞吐量接入点(吞吐量为倒数1%的接入点)的吞吐量最大可增加到两倍。与现有的信道组合优化算法相比,计算时间被缩短到现有算法的1/接入点数,可以迅速减少无线电波干扰。例如,在400个接入点的系统中,计算时间为1/400。

这意味着,诸如办公室、体育场等数百个接入点的Wi-Fi环境,可以在不到一分钟内完成干扰少的信道组合的重新分配,即使无线网络环境发生变化,用户也可以舒适地享受网络。


今后

富士通研究所将持续改善信道分配技术的性能,进行运行测试,实现实用化。

注释

注1 株式会社富士通研究所:
社长 佐佐木 繁
总公司所在地 日本神奈川县川崎市