Wi-Fi 技术学习:Wi-Fi 射频设计核心原则 —— 只覆盖你想要的区域

有一个非常重要的问题:接入点的功率应该如何设置?所有厂商都建议不要将发射功率设为最大,因为这会增加同信道干扰的概率。但是我认为可以从以下几个方面去考虑问题.

"为你想要的效果设计射频,而不是为你不想要的效果设计。"

这句话的意思是,我们的设计要聚焦于目标效果,而不是被负面因素干扰。作为 Wi-Fi 工程师,我们的目标是设计出满足客户需求的 Wi-Fi 网络,而这些需求必须在设计初期就明确下来。

在设计过程中,我们需要确定所需的接入点数量,以及每个接入点的发射功率。比如,如果你只有 1 个接入点,且需要覆盖的区域很大,那么你可能会选择使用最大发射功率。

但如果你有 4 个接入点,那么在 2.4GHz 频段下,其中 3 个可以分别使用 1、6、11 信道,第 4 个接入点则不得不复用其中一个信道。在这种情况下,你就需要仔细考虑每个接入点的功率设置,因为过高的功率会产生更长的射频拖尾(RF tail),从而引发干扰。

注意:与射频拖尾的缩短幅度相比,降低接入点发射功率会大幅缩小覆盖范围。

我想表达的是,降低功率并不一定能减少同信道干扰。我会通过一些具体例子来说明,理解 "降低功率会对覆盖范围产生巨大影响" 这一点非常关键。

我们可以将覆盖区域划分为三类:

  1. 想要覆盖的区域
  2. 不想要覆盖的区域
  3. 无关紧要的区域

想要覆盖的区域(Want area)

想要覆盖的区域很好理解,它指的是需要满足覆盖要求的区域。你可以通过锁定客户要求的最低信号强度来确定该区域,或者由客户直接提供这一指标。

当我们部署接入点后,如果在该区域内的某一点测得信号强度为 -67 dBm,就说明我们已经满足了首要要求。但射频信号并不会在此处停止传播,它会继续向外延伸,直到进入我们不希望覆盖的区域。

那么,这种情况会带来什么问题?

无关紧要的区域(Don't care area)

我们再来谈谈无关紧要的区域。在这个区域内,射频信号依然存在,但强度低于设备的使用阈值,因此设备不会将其视为射频干扰,Wi-Fi 机制可以正常运行。

无关紧要区域的信号强度通常为 -85 dBm,但为了稳妥起见,你可以将 -90 dBm 作为参考值(在三维射频设计中,这个值很难实现)。

不想要覆盖的区域(Don't want area)

这是会对同信道站点造成射频干扰的区域。该区域内的信号强度在设备的感知阈值范围内,因此站点在发送数据前会检测到这部分射频能量。

如果接入点工作在不同信道,那么不会有问题;但射频信号的传播距离很远,这一区域可能会对远处的接入点和设备造成同信道干扰。

下面这张图,它最直观地展示了射频能量的传播距离,以及它可能如何对同信道的其他站点造成问题。

接入点功率:

单纯提高功率并不能减少同信道干扰,但优秀的设计可以。

在下面的场景中,我们有一张楼层平面图,其中有两个接入点都工作在 36 信道。两个接入点都配置为 18dBm 的发射功率。

假设我们的目标覆盖区域信号强度要求是 - 65dBm,通过这两个接入点,我已经在该楼层实现了 - 65dBm 的目标覆盖。

但由于这两个接入点工作在同一信道,必然会产生同信道干扰,这一点从下方可以看到。我们能观察到两个接入点彼此可以互相感知到对方。在只有两个接入点的情况下,我们可以通过更换信道来消除干扰。

但如果场景中接入点数量更多,需要在同一楼层或不同楼层复用信道时,我们又该如何处理呢?

我们能靠调整功率来消除同信道干扰吗?

我们来做个简单的测试:把功率降到最低的 1dBm,看看是否能减少同信道干扰。

将功率从 18dBm 降至 1dBm 后,干扰确实有所降低,但并没有完全消失,我们依然能观察到干扰的存在。

降低功率一定会导致覆盖范围缩小吗?

下面的截图展示了功率降至 1dBm 后覆盖范围的变化。我们可以清晰看到,想要覆盖的区域受到了极大影响。这说明在我们的场景中,你无法总是通过调整功率这类简单手段,来修复糟糕的 Wi-Fi 设计。

结论:

在 Wi-Fi 设计中,请始终遵循最佳实践,并通过部署后的现场勘测来验证效果。尽量为每个部署场景选择合适的天线 ------ 定向天线比全向天线能更好地控制射频信号。

更高的发射功率会产生更长的射频拖尾,我们可以通过降低接入点功率来缩短射频拖尾,但同时必须检查这会对覆盖范围造成何种影响。

所以,请记住这条原则:
"只覆盖你想要的区域,不要覆盖你不想要的区域。"

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