基于智能天線的WLAN信號覆蓋控制方法

基于智能天線的WLAN信號覆蓋控制方法

忻曉雯

（上海交通大學信息安全工程學院，上海200240）

為了保證信息通信的安全，本文對智能天線的WLAN信號覆蓋的控制問題進行了闡述，在整個流程中要不斷的試驗、計算、驗證和現(xiàn)場考察才能找到準確的數(shù)據(jù)。

WLAN信號；波束；AP

在如今快節(jié)奏的生活中智能手機、平板、電腦等智能電器已經占據(jù)了我們生活中的大部分，辦公室、公交車、咖啡廳等公共場所還有我們的家庭中這些也是無處不在的，而WLAN也是無處不在，WLAN信號的好壞也與我們的生活息息相關。

1　WLAN信號覆蓋概述

WLAN無線信號的覆蓋分為室內覆蓋和室外覆蓋這兩種，室內覆蓋適用室內場景，室內的AP直接安裝在室內的指定區(qū)域，它的信號大部分都集中在室內指定區(qū)域以內，它的信號不會被其它除制定目標以外的區(qū)域用戶所使用，這樣能良好的保護室內信號的使用；而室外覆蓋為人口較為集中的地帶和需求量比較大的室外場所，將AP安裝在室外，其信號容易擴散，信息資源也很容易被其他非指定目標區(qū)域內的人所使用，容易造成信號被占用而無法正常使用。如果在室內采用室外的信號覆蓋方式就會存在容量受限的問題，會增加AP的增加而造成資源的浪費，所以在室內場景使用無線時應采用室內覆蓋方式的網(wǎng)絡，只有在室內使用的覆蓋方式沒有效果的情況下才會使用室外的覆蓋方式。

2　WLAN信號覆蓋的方法

目前看來無線信號的覆蓋一般是采用胖/瘦AP和胖/瘦AP加天饋部署的方式。雖然這幾種方式都是有用戶在用的，但是射頻的效率差也異是相對來說比較大的。胖AP也就是自帶復雜的配置功能（獨立的完整的操作系統(tǒng)），比如：你家里用的無線AP小路由器，就是胖AP其中的一種，簡單來說，胖AP是可以不依靠其他設備而可以獨立工作的，其缺點即胖AP無法進行自動調節(jié)，都是需要手動來完成的，在使用不同的漫游情況時會產生較大的時效性差異，如果想使用語音和視頻通話聊天等此類用途時就不太方便了，而且也不支持無線設備，所以在較大的工程上需要使用網(wǎng)絡信號覆蓋時是不推薦使用的。胖AP天饋系統(tǒng)也就是通過天線向周圍發(fā)射電磁波的方式。在室內使用時都是通過內置的分集的功能來解決信號的干擾問題。瘦AP是適合大規(guī)模部署的，通常需要與交換機、控制器等設備來相互配合，瘦AP的所有配置都是從服務器的上下載的，因此瘦AP是無法獨立工作，瘦AP 的部署方式適合大批量的使用，能夠集中的控制和管理模式、能容的下較大的用戶使用，通過自動管理和調整等參數(shù)來優(yōu)化無線服務項目，完全不影響用戶在漫游使用的情況下帶來的安全隱患可以放心的安全的使用所需要的信息和資源，為了滿足人們對無線信號的多方面需求，建議多使用瘦AP的部署方式來優(yōu)化網(wǎng)絡資源的使用【1】。

3　WLAN信號覆蓋的控制算法

控制覆蓋方法的算法目標是讓每一個傳感器所接收的信號強度與之前設定的目標值之間的誤差達到最小化。無線傳感器的組成方式也是一方面，它是由一個模塊封裝在外殼之中，在工作時提供所需電源，來形成無線傳感器的網(wǎng)絡節(jié)點。然后采集設備的數(shù)字信號，再通過無線傳感器的網(wǎng)絡傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的無線網(wǎng)關，然后直接送入到計算機中來進行分析和處理。無線傳感器也是可以傳輸和采集整個時間歷程為信號的，其中分為以下三點【2】。

3.1為保證通信的安全，希望接收的信號強度小，覆蓋指定區(qū)域外能接收的信號強度弱到不能正常解碼稱之為外部傳感器。

3.2覆蓋制定區(qū)域外的附近區(qū)域能接收的信號強度為合適的可接受值稱之為邊緣傳感器。

3.3覆蓋指定區(qū)域內能接收的信號強度為足夠強，接入的速率高稱之為內部傳感器。因為不同的傳感器所需要的一個或者多個AP信號，所以就可以反映出信號的強弱數(shù)值，計算控制方法可以針對不同的傳感器所帶來的不同的權值來滿足相對應傳感器的目標值。

首先要了解各個傳感器的目標場的強弱值和權重值、各個AP到傳感器的信道向量、各個AP的發(fā)射功率來表示總體的目標函數(shù)問題。計算的方法分為以下七點：①設置傳感器的目標功率和權重值，②不同AP的波束組合的功率發(fā)射來測量所需的信號值，③AP的各個波束組合傳達到傳感器的影響因子，④利用粒子群優(yōu)化搜索AP的波束組合以及發(fā)射功率，調整AP的信號發(fā)射參數(shù)值，⑤傳感器接收到的AP信號強度值，⑥服務器判斷傳感器接收信號強度和設定的目標值之間的誤差是否超出之前的設定，⑦監(jiān)聽AP波束組合的信號衰弱的變化。波束的形成運用了信號處理的技術將形成的波束用在接收或者發(fā)射指定方向的信號，這方面是為了得到足夠大的信噪比，另一方便是為了得到高度精準的目標分辨力。

4　WLAN信號覆蓋的結束語

在本次計算中難度較高的是波速組合功率發(fā)射的接收信號強度和進行最優(yōu)質的波束組合和功率的搜索過程。

在整個流程中要不斷的試驗、計算、驗證和現(xiàn)場考察。而且在實際測試和仿真測試有一定的差距，在實際的測試中多出了天氣和物體移動的多方面的環(huán)境因素，而仿真測試是利用模型直接用公式算出的，所以在對于實際現(xiàn)場測試時需要對實際測量的場強值經行平滑的處理。在整個實測結果中目標值和權值的算法結果起到牽引作用，還需要兩者相互配合才能達到控制目標。該方案是在不同的區(qū)域部署多個無線傳感器，然后利用多個無線傳感器來采集WLAN的信號強度，然后上報給控制器，再利用控制器來計算出最佳信號進行調整。

為了達到應用所需的要求來看良好的覆蓋性能可以控制不同的區(qū)域覆蓋強度。在本次算法中需要多次的調整才能達到整體的目標，任何此類實驗計算都是需要現(xiàn)場勘測各方面所需的數(shù)值來計算的，根據(jù)測試的環(huán)境不同，所測試的結果也會隨之產生變化。

［1］周元.基于智能天線的WLAN信號覆蓋控制方法［J］華為技術有限公司中央研究院，2014

［2］韓貴杰.定向天線實現(xiàn)多波束智能天線研究［J］蘭州大學，2006

TN925.93

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1003-5168（2015）11-119-01