无线网络覆盖解决方案(精选医院无线wifi覆盖解决方案)

来源:  星创易联 发布时间: 2023-10-27:31
导读 连续组网指的是用户随时随地获取无线网络,在多 AP 同时组网的情况下,网络可以提供无缝的、连续的信号覆盖。而传统无线网络存在覆盖有空洞、同频率干扰、漫游易掉线等问题,无法实现无线连续组网。华为智慧医院辅助医疗物联网解决方案采用智能天线、智能漫游技术,解决传统 Wi-Fi 网络无法连续覆盖的问题,实现无线网络覆盖无盲点、覆盖零死角、漫游切换无中断的高密度连续组网,提供业界领先的

1 Wi-Fi 6 连续组网

连续组网指的是用户随时随地获取无线网络,在多 AP 同时组网的情况下,网络可以提供无缝的、连续的信号覆盖。而传统无线网络存在覆盖有空洞、同频率干扰、漫游易掉线等问题,无法实现无线连续组网。华为智慧医院辅助医疗物联网解决方案采用智能天线、智能漫游技术,解决传统 Wi-Fi 网络无法连续覆盖的问题,实现无线网络覆盖无盲点、覆盖零死角、漫游切换无中断的高密度连续组网,提供业界领先的

漫游性能。

智能天线

传统 Wi-Fi 网络覆盖存在三个较为突出的难点问题。

1. 边缘覆盖,AP 边缘用户的覆盖一直是亟需克服的难点。目前一般 AP 采用的是全向天线,天线增益有限,对于近距离用户可以提供较好的服务,对于中远距离用户无法提供服务或者只能提供较低吞吐率的服务。

2. 跨越障碍物覆盖,障碍物遮挡之后,无线信号会有明显衰减,如何为有障碍物遮挡的用户提供高吞吐率的服务也是一个有待克服的难点。

3. 高密场景覆盖,在高密组网环境下,多用户并发将导致链路间干扰大大增加,如何提供更高的下行传输吞吐率仍是需要克服的难点。

为解决以上三大难点,华为 Wi-Fi 6 把华为在 5G 领域的一些领先技术和几十年丰富的蜂窝无线组网经验引入了 Wi-Fi 领域,创新研发了智能天线。华为智能天线由多个天线组成天线阵列,然后根据天线选择算法选择其中部分天线阵子进行信号的发射和接收,不同天线的组合可以形成不同的信号辐射方向,从而为处于不同位置的无

线终端选择最佳的天线,提高信号接收质量,提升系统吞吐量,提供更好的覆盖服务。也就是说,华为智能天线不仅能够根据用户的接入方向,灵活动态调整信号覆盖方向,让信号跟随用户而动,还可以将向多个方向的信号向一个方向聚焦,好比探照灯集中光束追踪物体,获得更精准的效果,带来更强的障碍穿透能力或者更远的覆盖距离,使信号覆盖距离更远,信号更强。所以,与传统的全向天线相比,智能天线让信号的覆盖距离远 20%,信号干扰减少 15%,特别适合软性隔断较多、终端移动性较多的无线网络场景。

智能漫游

智能漫游技术指的是终端移动场景下,通过采集终端信息,将终端引导到信号更好的 AP 上,提升用户体验。如图 3-1 所示,终端如果不及时切换到信号更好的AP,Wi-Fi 信号就会越来越差,速率也会越来越低。

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智能漫游技术在终端发生漫游时会通过 5 步将 AP 切换到信号更优的 AP 上,具体流程如上图所示。

1. AP 将采集到的终端信息上报到 AC,AC 记录每个终端的邻居 AP 和对应的信号强度等信息。

2. AP1 实时将终端的信号等信息上报到 AC。

3. 终端从 Area1 移动到 Area2,AC 感知到终端的信号低于阈值,判断出终端最优关联 AP 是 AP2。

4. AC 将最优 AP 是 AP2 的信息通知 AP1,AP1 强制终端下线。

5. 终端漫游到最优的 AP2 上,完成智能漫游,获得更好信号。

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2 干扰抑制

无线通信不同于有线通信的另一特点,就是无线通信存在的干扰问题。无线通信的干扰是无处不在而且无法避免的。有线通信可以通过检测线缆上的高低电平识别到干扰,而无线通信无法进行这样的检测。无线通信同频干扰的问题,是影响无线体验的另一个重要因素。华为智慧医院辅助医疗物联网解决方案通过采用 CCA(Clear Channel Assessment,空闲信道评估)技术和 BSS Coloring(Basic Service SetColoring,基本服务集染色)技术有效解决无线通信干扰问题。

CCA 技术

为解决无线中的干扰检测问题,802.11 标准在 MAC 层设计了一种检测机制——载波侦听多址访问/冲突避免 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access /CollisionAvoidance)。

CSMA/CA 把在同一个信道上所有的站点想象成在一张圆桌上开会的人,大家本着先听后讲的原则,如果遇到有人发言就得等待一段时间(即退避),直到没人讲话才能开始发言。那如何判断是否有人发言呢?CSMA/CA 提出了一种物理侦听的方式——CCA,即空闲信道评估,它通过检测信号的能量估计信道的忙闲状态。CCA 使用两个门限判断信道是否空闲,协议门限和能量门限。想象一下很多人在一起聊天,协议门限用于检测是否有人发言,如果有,则其他人要等待当前发言人结束发言后才开始发言;能量门限用于检测环境是否太吵闹,如果环境很吵闹,发言也没有人能听得清,就要等到环境不吵闹时再发言。

传统的物联网建设方案,往往是不同的接入协议,单独建设物联网关,这些物联网关之间无法进行协同,造成空口资源无法协同,设备容易受到干扰掉线。而华为智慧医院辅助医疗物联网方案采用无线物联融合 AP,实现了 Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、RFID 多种制式的统一接入,这就建立的了多种制式协同调度基础。方案在无线物联融合 AP 中设计一个干扰共存模块,用于接收 Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、RFID 各种协议的通信需求,协同调度空口资源的使用。实现 Wi-Fi 6 AP 与物联插卡模块自动协商,自动进行信道避让。当 Wi-Fi 6 AP 与物联插卡模块使用相同的信道时,Wi-Fi 6AP 通过 CCA 技术,监测物联模块信道是否空闲,数据自动避让发送,降低信号干扰,提高信道复用度,有效解决不同类型物联终端之间的同频干扰问题。

BSS Coloring 技术

在高密场景下,由于 AP 部署密集,通常会存在一定的同频干扰。Wi-Fi 针对同频干扰,利用 CSMA/CA 可以有效检测出同频干扰避免冲突。但是这也意味着,如图所示,只要 AP1 和 AP2 处于同一信道且可以彼此侦听到对方,虽然 AP1 和STA1 的通信和 AP2 无关,但是因为 BSS1 和 BSS2 组成重叠基本服务集 OBSS(

Overlapping Basic Service Set)

导致 AP1 和 STA1/AP2 与 STA2 不能同时通信。

传统的空闲信道评估 CCA 已经没法满足需求。为了解决高密场景下 OBSS 产生的同频干扰,Wi-Fi 6 引入 BSS Coloring 技术加强空间复用。

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BSS Coloring 可以理解为不同的 AP 发出的报文套上不同颜色的信封,接收端收到信后,不拆信封就能立马判断是否跟自己相关,颜色相同表示跟自己相关,颜色不同就跟自己无关,对于跟自己无关的报文就当做不存在,接收端依旧可以发起通信而不必退避,这就达到了空间复用的效果。如图 3-4 所示,如果不标记颜色,只要 AP都采用 36 信道,就可能彼此干扰;但是如果标记了不同的颜色,则认为只有颜色相同且使用 36 信道的 AP,才会存在干扰,颜色不同就不会有干扰。

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3 物联融合,无感接入

医疗物联网终端联网协议各异,各类传感器厂家提供了各自的接入网关进行接入,导致医院网络复杂,医护人员使用复杂。为了解决融合入口问题,华为创新推出了物联网 AP,在已经广泛部署和成熟应用的 Wi-Fi 产品上,提供蓝牙、RFID 等 IoT连接方式,实现物联融合。为了简化医护人员的使用,采用无感接入,实现物联终端自动发现,自动识别终端身份,并在空口进行引导接入,实现 Wi-Fi 免配置(SSID/用户名/密码),蓝牙免配对,RFID 有源标签自动接入,开局零配置操作。

物联融合

辅助医疗物联网方案在 Wi-Fi 的基础上,实现了其他各种物联网连接方式在 AP上的共站址、共回传、统一入口和统一管理,并具有灵活可扩展等特点。其具体实现

如下:

⚫ 在华为的物联网 AP 上保持了原有的 Wi-Fi 模块,可以为 Wi-Fi 终端用户提供接入服务。

⚫ 物联网 AP 内置蓝牙模块,可以通过蓝牙协议提供蓝牙定位等相关物联应用。

⚫ 物联网 AP 内部还提供了标准的 Mini-PCIE 扩展槽位,可以插入满足 Mini-PCIE接口标准的物联网模块。物联网 AP 还提供 USB 接口,可以插入 USB 直插模块,

或通过 USB 延长线插入 USB 拓展模块。通过扩展槽或者 USB 接口接入射频插卡,覆盖 125K、433M、2.4G 三个频段,可同时接入 RFID、ZigBee 协议终端。

对物联网 AP 来说,AP 不需要处理各个物联协议,AP 只需要将各个模块处理后的数据做数据转发即可。AP 使用自己的 IP 地址并通过特定的端口号,将物联报文封装至 UDP 报文中,发至物联网中间件平台,物联网中间件平台根据报文中的编码区分不同类型的物联终端设备,并将物联业务数据转发给相应的物联业务系统,最终实

现数据在物联业务系统中的处理。

无感接入

无感接入,就是指无线融合网关支持终端自动发现,自动识别终端身份,并在空口进行引导接入,实现 Wi-Fi 免配置(SSID/用户名/密码),蓝牙免配对,RFID 有源标签自动接入,开局零配置操作。

如图所示,当设备接通电源,设备与 AP 之间通过约定的 iConnect 协议,进行自动的握手,网络感知到设备的电子身份,并将电子身份与联接使能平台中的白名单进行比对,对于在白名单内的设备,将被自动推送到医护人员的手机 APP 中,予以呈现。而当设备不在白名单中时,网络将不允许设备联接,也不会推送相应的上

线信息给医护 APP。

整个过程中医护人员无需进行任何网络配置操作,只需要将设备上电即可,医护人员对网络配置无需手工配置,实现安全可靠的设备入网。

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