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admin 發表於 2012-5-27 22:30

在集裝箱碼頭使用高功率AP及高增益天線的缺點

[size=2][color=#000000]集裝箱碼頭能夠安裝 AP 的位置不多,  燈柱、橙塔的位置多基於照明及方便 RTG 的運作去考慮,一些歷史悠久的集裝箱碼頭更不是每個燈柱、橙塔都有光纖直達,因此無線網設計都傾向採用高功率AP及高增益天線去提高 WiFi覆蓋範圍, 所謂高功率,是指高於20dBm (100mW) 的發射功率。 [/color]

[color=#ff0000]高功率 AP 的問題[/color]
[color=#000000]集裝箱碼頭的無線終端機,其無線卡的標準發射功率都少於 20dBm (100mW) , 手持無線終端機的設計都基於可靠性出發,而採用沒有增益的內置雙天線,因此在採用高功率AP的WiFi 系統,便會造成不對等的訊號收發情況,AP 發出的訊號能到達無線終端機, 但無線終端機發出的訊號便未必能成功到達AP,如果無線終端機來不及漫遊到另一個有更強覆蓋的AP,便會造成脫網現象。[/color]

[color=#ff0000]高增益天線的問題[/color]
[color=#000000]手持無線終端機都是採用沒有增益的內置雙天線,從手持無線終端機發出而到達AP的訊號,比起由AP發出而到達無線終端機少,本來,到達AP的較弱訊號會被AP 端的高增益天線放大,可以回復對等的訊號收發情況,在一個沒有噪聲的理想操作環境,對等訊號收發情況才能真正出現,但只要噪音存在,高增益天線便會把噪音放大,造成不對等情況,況且,通常在高空的AP 能檢測到的噪音比地面的手持無線終端機大,舉個例子:

假設無線終端機MX3與AP同時發射 -50dBm 訊號,無線終端機的天線增益為 0dBi,而AP 端的天線增益為12dBi , 而空氣衰減 Path Loss 為 20dB,那麼兩端的接收SNR 計算如下:[/color][/size][size=2][color=#000000]

[img=648,378]http://www.openplatform.com.hk/images/how2do/Apsignal.gif[/img]
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[size=2][color=#000000]因此,AP的信噪比 (SNR Signal Noise Ratio) 會比手持無線終端機的信噪比少,當手機仍接收到相當強的SNR,其發出的訊號己不能成功到達AP端了,在AP的信噪比低於大約10dB 的情況下,如果無線終端機來不及漫遊到另一個有更強覆蓋的AP,便會造成傳輸失敗,其解決方法是把無線終端機設定為: 當仍收到較強的訊號 (roaming threshold signal) 便開始漫遊到另一個訊號更強的AP, roaming threshold signal 視乎噪音有多大而決定,通常都在-60dbm 到 -75dbm 之間 。[/color]

[color=#ff0000]WiFi 噪音極大的環境下出現的問題[/color][color=#000000]
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[color=#000000]香港的集裝箱碼頭中的Wifi 無線網肯定是全世界最差的,原因是這些集裝[/color][color=#000]箱[/color][color=#000000]碼頭都位於市區,周邊鋪滿倉庫及高密度住宅,加上操作人員也會把手機變身為隨身AP作私人用途,在集裝箱碼頭中檢測到的 AP 隨便都上百個,而不同集裝箱碼頭都是肩並肩,背靠背排在一起,不同碼頭的AP 訊號會無可避免射入鄰近碼頭的場區,因此的香港的集裝箱碼頭中的WiFi 噪音已由 2000年的 -97dBm 狂升至近年的 -80dBm 或更高。在這樣一個高噪音的操作環境如採用高功率AP及高增益天線便產生一個經常通訊窒礙難行的情況,如果在手持無線終端機不斷Ping 伺服器,你會發現隔數分鐘便會出現5到10秒丟Ping 包的情況,那麼為什麼會出現這樣的情況......請看下文[/color]
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[/color][color=#000]手持無線終端機基本都是採用802.11g 操作模式,速度可以是由最高的 54Mbps 去到最低的 1Mbps, 當[/color][color=#000]手持無線終端機中的無線卡看到從AP發出來的強訊號如 -60dBm,便會先從 [/color][color=#000]54Mbps 的傳送速度嘗試收發,如失敗便會拾級而下,直至找到一個理想的[/color][color=#000]傳送速度,便會保持在那個[/color][color=#000]速度運作,但如果[/color][color=#000]無線卡過了一段時間發現訊號仍是那麼強,便會又嘗試採用高[/color][color=#000]傳送速度收發。 [/color]
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[/color][color=#000000]在高Wifi 噪音的環境下,例如AP端收到 -80dBm[/color][color=#000]噪音[/color][color=#000000],如一部[/color][color=#000]手持無線終端機從加了[/color][color=#000]高增益天線的[/color][color=#000]高功率AP接收到強訊號,例如 -60dBm 的訊號,便會誤以為訊號好而[/color][color=#000]嘗試以 [/color][color=#000]54Mbps 的傳送速度收發數據,但由於不對等情況,能到達AP端的訊號只有 -65dBm , 在[/color][color=#000]-80dBm 的[/color][color=#000]Wifi 噪音下,SNR 只有15dB,根本只支持11Mbps 的[/color][color=#000]傳送速度,[/color][color=#000]手持無線終端機[/color][color=#000]的無線卡從[/color][color=#000]54Mbps 的傳送速度一步一步向下調到[/color][color=#000]11Mbps便會花了數秒時間,可惜在[/color][color=#000]11Mbps正常維持了一段短時間,無線卡又會重新檢查訊號去找出最好的連線速度,此時,無線卡收到[/color][color=#000]-60dBm 的接收訊號又重新[/color][color=#000]嘗試以 [/color][color=#000]54Mbps 的傳送速度收發數據,周而復始,萬劫不復,便會出現正常運作[/color][color=#000]隔數分鐘便會出現通訊窒步5到10秒的情況。 有沒有解決方案? 當然有,就是放棄大覆蓋設計,走到小蜂窩設計,但[/color][/size][color=#000]集裝箱碼頭哪裡有那麼多安裝點,看來流動 Mesh 是唯一解決方案[/color][size=2][color=#000]。[/color]
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