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5G Wi-Fi动态频率DFS功能介绍

(2016-10-18 15:55:16)
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dfs雷达波频率测试

分类: 国际认证
5G Wi-Fi产品动态频率选择DFS功能介绍  
动态频率选择(Dynamic Frequency Selection,简称DFS)是R&TTE指令及FCC中对5G RLAN产品的强制要求。随着Wi-Fi技术在2.4GHz频段越来越拥挤,802.11ac技术的日益成熟,越来越多Wi-Fi产品将使用5GHz频段,DFS将成为无法规避的话题,无论是否要支持DFS,我们都必须对它有足够的了解,以合理规避强制性认证的陷阱!  什么是DFS?󰀃 󰀃󰀃󰀃󰀃DFS是一种能动态检测雷达信号并避免干扰雷达系统的机制。DFS󰀃is󰀃to󰀃have󰀃the󰀃UNII󰀃(Unlicensed National Information Infrastructure免许可国家信息基础设施)device󰀃detect󰀃the󰀃presence󰀃of󰀃a󰀃radar󰀃system󰀃on󰀃the󰀃channel󰀃they󰀃are󰀃using󰀃and,󰀃if󰀃the󰀃level󰀃of󰀃the󰀃radar󰀃is󰀃above󰀃a󰀃certain󰀃threshold,󰀃vacate󰀃that󰀃channel󰀃and󰀃select󰀃an󰀃alternative󰀃channel.这里的频率范围是5250 MHz~5350 MHz,5470 MHz~ 5725MHz.󰀃 󰀃󰀃󰀃FCC󰀃Part󰀃15.407对DFS的工作模式分为Master及Client两类。ETSI󰀃EN301893󰀃V1.8.1则把它们分为Master和Slave两类。我们可以把Client与Slave理解为同一意义。󰀃󰀃󰀃󰀃对于Master󰀃产品,必须具备DFS功能;对于Client产品,可以不必具有DFS功能(当然也可以具有DFS功能)。󰀃什么是Master模式?什么又是Client模式?如下是解释:󰀃 Master󰀃mode:󰀃Operating󰀃mode󰀃in󰀃which󰀃the󰀃U-NII󰀃device󰀃has󰀃the󰀃 capability󰀃to󰀃transmit󰀃without󰀃receiving󰀃an󰀃external󰀃control󰀃signal󰀃and󰀃can󰀃󰀃perform󰀃network󰀃initiation.工作在5G󰀃U-NII频段且无须外部控制信号也能执行射频发射及能执行网络初始化的运行模式,即主设备具备雷达脉冲检测功能。
Client󰀃mode:󰀃Operating󰀃mode󰀃in󰀃which󰀃the󰀃transmissions󰀃of󰀃the󰀃U-NII󰀃device󰀃 are󰀃under󰀃control󰀃of󰀃the󰀃master󰀃device.󰀃A󰀃U-NII󰀃device󰀃operating󰀃in󰀃client󰀃mode󰀃is󰀃not󰀃able󰀃to󰀃initiate󰀃a󰀃network.󰀃工作在5G󰀃U-NII频段是在Master设备的控制下进行传输,Client模式设备无法初始化网络。Client设备分为发射功率大于等于200mW的,须具备DFS功能(具有雷达脉冲检测功能);另一种为发射功率小于200mW的,不须具备DFS功能。注:从模式设备不能具有Ad󰀃Hoc功能。󰀃从上面的介绍可知,如果我们做类似路由器产品,出口到欧盟或北美,除非不使用上述介绍的频段范围,否则必须使设备具有DFS功能且必须通过相应的DFS认证测试,因此,了解DFS对我们具有现实意义。󰀃

随着802.11n产品化并大大增加Wi-Fi在5GHz频段的使用,DFS(动态频率选择)开始进入WLAN用户视野,DFS是什么概念?用户应如何选择?最近能引起风波的802.11n话题都围绕在一种叫做DFS(动态频率选择)的功能上展开,很多与DFS相关的问题都需要我们审慎考虑。DFS从何而来几年前,美国相关部门针对Wi-Fi传输流开放了5GHz频段中的更多信道,主要想法是为Wi-Fi技术提供更多的信道容量。从理论上讲,用户拥有能够传送传输流的信道越多,总可用容量就变得越大,因此这一措施被认为是件好事情。鉴于当时802.11n还只是IEEE正在酝酿中的标准,FCC(美国联邦通信委员会)主要是为 802.11a网络批准了Wi-Fi设备使用免许可国家信息基础设施(UNII)-2频段(具体说,就是5.25GHz~5.35GHz,以及 5.47GHz~5.725GHz中的信道)的许可。同时,由于这些频段还用于军用设备和气象雷达,因此它暗含一个必备条件:运行在这些频段中的产品必须获得支持DFS技术的FCC认证。这种DFS技术被用来检测UNII-2信道中是否存在雷达数据,如果存在,它会迅速将任何干扰传输转移到其他信道,为雷达使用清除障碍。这样做也是十分合理的:事关国家安全的事情或许应当优先于条形码扫描。华盛顿特区Fish & Richardson律师事务所法规实践主管Terry Mahn透露,不愿支持DFS的厂商可以选择以集成商或最终用户不能修改的理由阻塞那些额外信道。而在实践的过程中,当802.11n逐渐成为人们的主要话题时,业界也几乎没有开始部署可以使用这些额外信道的802.11a网络。同时,802.11n则主要依赖于5GHz频段来提供它所承诺的更大的吞吐量,因此有许多用户都将跳过802.11a的部署而直接选择802.11n。你的802.11n设备厂商支持DFS吗?如果不支持,有什么不利之处吗?如果支持,可能还存在什么不利之处吗?与你有关的答案部分取决于你的容量需求和避免干扰的方法,以及你选择的WLAN厂商的实现情况。福音还是麻烦前面提到,按照美国管理部门的观点,DFS变换信道的能力适用于军用和气象雷达偶尔使用的,并且FCC也同意在没有雷达数据传输时可用于Wi-Fi传输的某些5GH频段。那么从实现和性能角度看,这意味着什么呢?首先,你是否真的需要使用3个免许可国家信息基础设施(UNII)5GHz频段中的全部12个非重叠信道?如果答案是肯定的,你选择的厂商必须要做出比“支持DFS技术”更多的工作。其产品必须获得在5.25GHz~5.35GHz和 5.47GHz~5.725GHz使用的FCC认证,这就意味着该产品要通过一家FCC实验室对DFS能力的检测。如果某个5GHz Wi-Fi产品没有获得在这些信道中使用的FCC认证,将发生以下两件事中的一件事情:1、厂商将阻塞这些信道,使你不能使用它们,这种做法符合FCC的规定,但却意味着你放弃使用一些频段的潜力;2、厂商要么出于无知,要么有意骗你非法使用这些信道。Terry Mahn表示,如果FCC发现你的厂商在没有获得FCC DFS认证的情况下开放这些信道,FCC“将有你的厂商好看的。”他马上接着补充说,作为企业用户,你不负有支付罚金或受到其他处罚的责任,但必须关闭网络,直到阻塞这些信道或者是获得FCC认证后。Gartner最近也发表了一篇有关DFS问题的短报告,建议避免在UNII-2频段中运行关键任务应用,因为这些信道最容易出现信道变更和相关的延迟。还有另一个情况,你的厂商合法地支持DFS并获得了FCC认证,但这家厂商可能选择了在所有的信道上支持DFS(而不仅仅是所需要的UNII-2频段)作为其避免信道干扰的技术。这类产品将把在任何信道中遇到干扰的传输流转移到另一个信道。而如果这些系统特别容易出现干扰并因此进行很多的信道变更的话,你可能最后得到的是很多的延迟和不稳定的性能。例如,一些系统在传输流一旦切换到一个新信道后就要求整个重启。而另一些系统则不这样做。因此,一个友善的DFS系统给你带来的是福音还是麻烦,实际上取决于许多情况,而这些情况你应当在制定802.11n战略时仔细考虑。Drexel大学的选择一个实际的例子是,美国费城Drexel大学现在正忙着安装一千台Draft 2.0 802.11n接入点:这所拥有21000名学生的研究型大学将用Aruba 802.11n设备代替2004年安装的Cisco 1200系统“胖”802.11g接入点。Aruba公司的设备对DFS支持的考虑使得Drexel做出了最后决定。Drexel大学核心技术助理副总裁Kenneth Blackney介绍说,过去大学里使用非屏蔽同轴电缆技术将信号扩展到各个宿舍,每隔3到4米竖立的墙壁会造成信号的减弱。为了补偿信号的衰减,Drexel采用同轴电缆作为一条扩展信号覆盖范围的长长的“天线”。为了让一定受控量的射频信号泄露到空中,非屏蔽同轴电缆的外导体上有很多开口,从而代替每隔几英尺部署接入点或购买昂贵的分布式天线系统(DAS)。“然而,我们在使用Aruba设备时将不会使用非屏幕同轴电缆。”Blackney指出,“因为我们现在面临的问题是大大增加容量而不是覆盖范围。为此,我们将安装7倍于我们目前接入点数量的接入点。”最终,这所大学决定只在5GHz频段部署802.11n,同时将所有802.11n传输转移到5GHz 频段。Blackney解释说:“我们的校园地处市内,有很多人住在我们的周边。2.4GHz频段非常拥挤和嘈杂。”而在启用DFS功能后,5GHz频段可在美国提供12个非重叠的信道。在做出这一决定后,其他竞争对手避免同信道干扰的方法在Blackney眼里“变得不是很有意义”。Blackney表示,“Aruba提供额外的频段(支持DFS)并且比其他产品使用的功率略低,这使它非常适合Drexel。
”小贴士:选择DFS产品四部曲 
1. 确定你的无线网络的容量需求。在启用DFS功能后,5GHz频段可提供12个非重叠的信道(美国地区),你真的需要那么多信道吗? 
2. 确定避免无线信道干扰的方法。每个无线设备厂商都有自己的独特技术,未必DFS就是最适合自己网络情况的方式。 
3. 如果确实需要使用DFS,考虑清楚可能带来的不良后果(更多的延迟和不稳定的性能),同时避免在这些信道上传输关键业务。
4. 选择支持DFS的产品时,要确定该厂商是否合法地支持DFS并获得了FCC认证。与DFS相关的标准和技术802.11h针对802.11a无线网络在5GHz频段工作时遇到的信道干扰问题而制定,其所定义的机制能使基于802.11a的无线系统避免与雷达和其他同类系统中的宽带技术相干扰,保障无线通信的畅通。为此,802.11h引入DFS和发射功率控制(TPC)两项关键技术。后者旨在通过降低WLAN设备的无线发射功率,减少WLAN与卫星通信的相互干扰。 TPC还能用于管理无线装置的功耗和接入点与无线装置之间的距离。软件定义无线电(SDR)与802.11n及DFS密切相关,FCC对SDR的描述为:“从前完全在硬件中执行的功能,比如发射信号的产生,以及接收到的无线信号的调谐和检测等,可利用软件控制高速信号处理器的方式来实现。”简单地说,SDR可以让一个无线电在多个频段中进行变化调整,来适应复杂应用带来的各种规格。
SDR和DFS的关系是,FCC不允许 802.11设备厂商未经认证的情况下将产品升级为支持DFS,除非这些产品具有FCC认证的SDR功能。SDR关系到UNII-2频段和DFS,在帮助 802.11n获得更高传输速率方面具有重要的作用。

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