艾爾麥公司(AirMagnet)的無(wú)線局域網(wǎng)安全和管理產(chǎn)品在市場(chǎng)中占有相當(dāng)重要的位置，通過(guò)不斷擴(kuò)大的業(yè)務(wù)量，它一直是這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)公司的領(lǐng)頭羊之一。AirMagnet Spectrum Analyzer--頻譜分析儀(ASA)，是AirMagnet的最新產(chǎn)品，這是一款相當(dāng)令人期待的產(chǎn)品，因?yàn)樗尤肓薘F(Radio Frequency，無(wú)線電頻率)的分析能力，這一起是以前AirMagnet產(chǎn)品的一個(gè)小小的缺陷。

RF分析是相當(dāng)重要的，這是因?yàn)槟切?shù)據(jù)包級(jí)別的產(chǎn)品(如AirMagnet的Enterprise、Laptop 和Handheld Analyzer)都是依賴于要能夠接收到和解碼WLAN的信號(hào)，但有時(shí)在一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)中故障是由RF干擾源所引起的，而這些干擾源并不會(huì)發(fā)出有效的 802.11a/b/g信號(hào)，微波爐、無(wú)繩電話和藍(lán)牙設(shè)備是最常見的RF干擾源，但決不僅僅只有這些。

艾爾麥無(wú)線頻譜分析儀ASA介紹

ASA核心的部件是一塊CardBus卡(圖1，AirMagnet稱之為Spectrum PC卡)，它包含了一套微型的頻譜分析儀的基本硬件內(nèi)容，可覆蓋802.11a/b/g 的2.4GHz和5GHz頻率范圍，還可覆蓋4.94 - 4.99 GHz的頻段。

艾爾麥Airmagnet無(wú)線頻譜分析儀測(cè)試卡

圖1:Spectrum PC卡

Spectrum PC卡的內(nèi)部細(xì)節(jié)

Radio(無(wú)線部分)-無(wú)線收發(fā)器檢測(cè)RF頻譜，并傳輸數(shù)據(jù)給頻譜分析引擎(Spectrum Analysis Engine)和SAgE。

SAgE-頻譜分析引擎完成一個(gè)RF頻譜的快速傅立葉變換(Fast Fourier Transform ，F(xiàn)FT)，并提供低級(jí)別數(shù)據(jù)的供應(yīng)，這些低級(jí)別數(shù)據(jù)與RF頻譜的狀態(tài)有關(guān)。在某一個(gè)瞬間，對(duì)比在頻譜方面的頻率信息，低級(jí)數(shù)據(jù)包括功率方面的一些基本信息和RF頻譜中有關(guān)單脈沖的一些信息。SAgE也執(zhí)行頻譜的板載統(tǒng)計(jì)分析和RF脈沖的統(tǒng)計(jì)分析。

MCU-一個(gè)可編程的微控制器單元(MicroController Unit ，MCU)，它運(yùn)行有專用的軟件，提供對(duì)數(shù)據(jù)流的低級(jí)別分析，這個(gè)分析引擎包括:

* 測(cè)量引擎(Measurement Engine)-收集SAgE數(shù)據(jù)并把它們標(biāo)準(zhǔn)化格式化成有意義的表現(xiàn)形式。
* 分類引擎(Classification Engine)-識(shí)別特定類型的干擾信號(hào)(藍(lán)牙設(shè)備、微波爐、無(wú)繩電話和無(wú)線耳機(jī)、小型雷達(dá)等等)。

Spectrum PC卡在工程設(shè)計(jì)方面考慮得很全面，給人的印象很好，特別考慮到ASA的最有威脅的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手-Berkeley Varitronics Systems (BVS)的Bumblebee，它需要一個(gè)PocketPC大小雪橇狀的部件來(lái)安裝其RF電路，而ASA在這方面就想得較周全，全部部件都整合到了一起。ASA的詳細(xì)規(guī)格(圖2)也是很令人印象深刻的，特別是它的噪聲級(jí)別僅僅只有124dBm并且偏差幅度范圍只有+/- 2.5dBm。

圖2:ASA詳細(xì)技術(shù)規(guī)格

Spectrum PC卡可在任意一臺(tái)運(yùn)行有Windows XP SP1或SP2的筆記本或平板電腦上使用，只要它有Type II CardBus插槽即可。不過(guò)這塊卡可不能作為一塊802.11a/b/g的WLAN網(wǎng)卡來(lái)使用，故既不可把它用來(lái)連接無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，也不能在此基礎(chǔ)上運(yùn)行 AirMagnet的其他軟件產(chǎn)品，注意，如果你運(yùn)行ASA的筆記本或平板電腦上還內(nèi)置有Wi-Fi無(wú)線網(wǎng)卡的話，顯而易見，要把這塊無(wú)線網(wǎng)卡關(guān)閉掉。

Spectrum PC卡有一個(gè)MMCX接口用來(lái)外接擴(kuò)展天線(如同使用以前的老版本的ORiNOCO的產(chǎn)品和現(xiàn)在Buffalo Technology的一些WLAN網(wǎng)卡一樣)，AirMagnet也提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的2dBi偶極天線，不過(guò)連接線纜不是很長(zhǎng)，有一個(gè)夾子方便夾在筆記本的顯示屏上。

功能特點(diǎn)

ASA很順利地就在我Windows XP SP2的筆記本上安裝好了，不過(guò)可沒有什么“向?qū)А敝惖膩?lái)指導(dǎo)你完成最初的設(shè)置，但這并花不了你多少的時(shí)間，馬上就可以開始使用了。安裝結(jié)束后第一次啟動(dòng)它的程序界面時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)初始化的過(guò)程，然后顯示一個(gè)“Channel Summary”(頻道摘要)頁(yè)面，在這顯示出任一一個(gè)ASA正在監(jiān)視的頻段中被檢測(cè)到的RF活動(dòng)(圖3)。

圖3:頻道摘要

在“Monitored Bands settings”(被監(jiān)控的頻段設(shè)定)頁(yè)面中可自己定制要監(jiān)控的頻率范圍(圖4)，在這兒可以選擇軟件已定義好的一些頻帶區(qū)，要不還可自己建立兩 “User Defined”(用戶定義)的頻帶區(qū)，要注意的是用戶自定義頻帶區(qū)的選項(xiàng)中沒有約束用戶只可輸入有效范圍的數(shù)值，如果你輸入了一些“不合法”的數(shù)值在這里的話，是不會(huì)有警告信息出現(xiàn)的，并且你設(shè)置的這些頻率值不會(huì)起作用。

圖4:被監(jiān)控的頻帶區(qū)

點(diǎn)擊左邊欄中的第二個(gè)按鈕-Spectrum按鈕，就可看到一個(gè)頻譜分析的顯示窗口，它默認(rèn)的是實(shí)時(shí)FFT(Real Time FFT)顯示，監(jiān)視頻率范圍從2.4到2.5GHz(802.11b/g)，并且全部開啟了Max、Max Hold和Average追蹤。圖5在頻道6上的空閑存取點(diǎn)的一個(gè)快照，當(dāng)然，它正在發(fā)送信號(hào)。我比較喜歡把不重疊的頻道1、6和11標(biāo)識(shí)出來(lái)的這種方法，不過(guò)如果你更喜歡原來(lái)的樣式，可以關(guān)閉這個(gè)選項(xiàng)，在屏幕右邊欄的最下邊。

圖5:默認(rèn)的頻譜分析視圖

在該頻譜分析儀中你可從十二種不同的圖表中作出選擇，這些圖表由每秒鐘內(nèi)完成數(shù)的以千計(jì)FFT的各種不同的切片和取舍 (slicing and dicing)來(lái)產(chǎn)生的(一個(gè)FFT過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)數(shù)學(xué)計(jì)算，它在一定的時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)波形進(jìn)行采樣完成模擬數(shù)據(jù)到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，并且它還把這些采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成構(gòu)成波形的離散頻率的幅度的視圖)，在下個(gè)章節(jié)會(huì)更詳細(xì)地來(lái)講述這方面的內(nèi)容。

ASA的第三是顯示在每個(gè)圖表屏幕底部的干擾信號(hào)，第四個(gè)功能是設(shè)備探測(cè)器(Device Finder)，ASA考慮到那些非802.11設(shè)備的廣播是在802.11設(shè)備使用的同一個(gè)頻率波段，則這些廣播信號(hào)就成了干擾信號(hào)，它可通過(guò)分析所捕獲到的頻譜的不同特征來(lái)自動(dòng)識(shí)別干擾信號(hào)而無(wú)需用戶的干預(yù)，并可把識(shí)別到的干擾信號(hào)記錄到干擾顯示中。ASA可識(shí)別藍(lán)牙設(shè)備、微波爐、無(wú)繩電話及其基座、無(wú)線耳機(jī)、無(wú)線視頻擴(kuò)展器及其他的連續(xù)信號(hào)源設(shè)備。

設(shè)備探測(cè)器主要是兩部分，信號(hào)強(qiáng)度和歷史顯示，我們可使用其來(lái)追蹤某個(gè)干擾源的物理位置。

圖6:設(shè)備探測(cè)器

圖6是從ASA的用戶指南中的圖片中“借”過(guò)來(lái)的，因?yàn)樵谖业氖褂铆h(huán)境下RF設(shè)備的干擾幾乎沒有，并且設(shè)備探測(cè)器只可用來(lái)找到那些活動(dòng)的干擾。筆者曾與AirMagnet聯(lián)系過(guò)為什么這個(gè)設(shè)備探測(cè)器不能被用來(lái)追蹤那些基于802.11的源設(shè)備，我們大家都知道這些設(shè)備都可能成為干擾源。給我的答復(fù)是說(shuō)ASA不應(yīng)在功能上與AirMagnet的其他產(chǎn)品發(fā)生重疊。不過(guò)我認(rèn)為，由于這只是ASA的1.0版本的產(chǎn)品，Airmagnet可能會(huì)聽取用戶的反饋信息，并解除在產(chǎn)品功能方面的限制。

使用中的體會(huì)

正如我前面所說(shuō)的一樣，用戶可從ASA的十二個(gè)不同的圖表中來(lái)選擇，這十二個(gè)圖表中有四個(gè)是Real Time FFT、 FFT Duty Cycle、 Swept Spectrogram 和Power vs. Time，這四個(gè)從根本上看來(lái)的不同視圖;還有一個(gè)是Power vs. Frequency，它是一個(gè)組成Real Time FFT的“tweakable”;另外的七個(gè)用來(lái)做高級(jí)RF分析的“"Air Quality”圖表。

從我個(gè)人來(lái)講，使用得最多的兩個(gè)圖表是Real Time FFT和Swept Spectrogram(圖7)，在圖7中顯示的那些有規(guī)則、穩(wěn)定的無(wú)線信號(hào)是通過(guò)連續(xù)不斷地在單獨(dú)一個(gè)無(wú)線客戶端和AP之間運(yùn)行IxChariot的腳本負(fù)載來(lái)產(chǎn)生的，在無(wú)線客戶端與AP之間同時(shí)有直接的上傳來(lái)下載活動(dòng)。

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圖7:使用得較多的兩個(gè)圖表(只有頻道6有干擾)

Real Time FFT和Power vs. Frequency圖表在ASA實(shí)行基本的頻譜分析的兩個(gè)組成部分，它們之間主要的不同之處在于:

*
Real Time FFT有固定的156 KHz的分解帶寬(RBW)，而Power vs. Frequency的RBW可從最小9.77 KHz到最大1.25 MHz之間來(lái)被設(shè)定。
*
Real Time FFT圖表是從每秒大約5000個(gè)FFT來(lái)產(chǎn)生的，這些FFT是由Spectrum PC卡中的SagE引擎來(lái)完成的，但Power vs. Frequency圖表表現(xiàn)的是每秒一個(gè)的FFT，它則是由Spectrum PC卡怕MCU來(lái)完成計(jì)算的。

簡(jiǎn)單地說(shuō)來(lái)，如果你正在搜尋一些比較短期的干擾源，就可選擇Real Time FFT，不過(guò)相對(duì)于寬帶RF，Power vs. Frequency圖表是適用于搜尋重復(fù)的窄帶低頻干擾信號(hào)。為了在Power vs. Frequency圖表中得到類似于正在使用Real Time FFT圖表在這個(gè)信號(hào)穩(wěn)定干擾很少的WLAN環(huán)境中所看到的那些數(shù)據(jù)與分析結(jié)果，可花了我不少的時(shí)間來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，使用平均模式(Average mode)就行。

首先，我原本是認(rèn)為Swept Spectrogram圖表很大程度上是只好看而沒什么大的實(shí)際用途的，但后來(lái)發(fā)現(xiàn)如果在一個(gè)相對(duì)“安靜”的RF環(huán)境下，用它來(lái)檢測(cè)環(huán)境的改變還是一個(gè)不錯(cuò)的方法。圖8顯示的是我把安裝有ASA的筆記本移到微波爐附近，然后再開啟它時(shí)的情形。如果把圖8和圖7中的Real Time FFT圖表作一下比較的話，你會(huì)發(fā)現(xiàn)的確情況發(fā)生了較大的變化。但如果看一個(gè)圖8中的Swept Spectrogram圖表的話――它顯示的是筆記本放置在微波爐附近大約有5分鐘左右時(shí)間的情況，可看出微波爐的信號(hào)突然“爆發(fā)”并且差不多都快把整個(gè) 802.11b/g的頻譜區(qū)域覆蓋住了，而且從圖中也可看出微波爐干擾信號(hào)的峰值強(qiáng)度是出現(xiàn)在頻道6和頻道11之間的(Swept Spectrogram圖表中的紅色區(qū)域部分)。

圖8:有微波爐干擾時(shí)的情形

微波爐的干擾信號(hào)之所以會(huì)表現(xiàn)為突然“爆發(fā)”的形式，這只不過(guò)是因?yàn)槲曳磸?fù)地把它的開關(guān)來(lái)開啟/關(guān)閉的緣故，主要是為了測(cè)試一下看ASA中有干擾信號(hào)發(fā)生和消失時(shí)它檢測(cè)的反應(yīng)時(shí)間到底有多長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)測(cè)試我發(fā)現(xiàn)從微波爐產(chǎn)生干擾信號(hào)到ASA檢測(cè)到干擾信號(hào)這個(gè)時(shí)間大約是在15 秒到30秒之間，同樣從關(guān)閉微波爐到ASA顯示沒有干擾信號(hào)的時(shí)間也差不多要這么長(zhǎng)。ASA可24小時(shí)都保存著干擾信號(hào)的記錄，這你可從下拉菜單中選擇相關(guān)選項(xiàng)來(lái)查看，不過(guò)要注意的是如果你把ASA程序關(guān)閉了的話這個(gè)干擾信號(hào)記錄是沒有被存盤的。

圖9:在頻道1和頻道6的兩個(gè)WLAN

圖9顯示的是從兩個(gè)WLAN中捕獲的頻譜信號(hào)，這兩個(gè)WLAN我把它們安裝在同一個(gè)房間中并分別設(shè)置在頻道1和頻道6 上。有意思的是，當(dāng)這兩個(gè)AP都放置在一個(gè)沒有遮掩的架子上且相距不會(huì)走過(guò)一米，而兩個(gè)客戶端的距離沒有超過(guò)兩米時(shí)，在頻道1和頻道6之間的信號(hào)強(qiáng)度相關(guān)有16dB――大約40X左右。

我認(rèn)為之所以會(huì)出現(xiàn)這種差異是因?yàn)槭褂妙l道6的客戶端是那臺(tái)安裝有ASA的筆記本，而使用頻道1的客戶端是一臺(tái)使用 CardBus卡的機(jī)器，而這塊CardBus卡是通過(guò)一塊CardBus轉(zhuǎn)PCI和轉(zhuǎn)換卡再插在這臺(tái)桌面PC機(jī)的后部的。從這就可看出為什么PCI接口的無(wú)線網(wǎng)卡必須使用外置的天線的緣故。

注意:我是使用的Delta Marker功能來(lái)獲得上面的那些數(shù)據(jù)與結(jié)果的，還有一個(gè)Single Marker功能可供選擇，使用它你可自己隨意決定哪一個(gè)被監(jiān)控的頻率，可通過(guò)拖曳，可使用左右方向鍵來(lái)移動(dòng)頻率范圍，要不就是直接輸入你希望監(jiān)控的頻率。

圖10:同時(shí)顯示三個(gè)頻段/微波干撓

圖10的內(nèi)容顯示了ASA與BVS的手持式設(shè)備相比具有的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)之一，如果你的筆記本的屏幕足夠大的話，就能夠在同一時(shí)刻監(jiān)控多個(gè)頻率頻段-即802.11a、b、g頻段。我在自己的家中用后部安裝有ASA的筆記本捕獲到了這些數(shù)據(jù)生成了這些曲線圖表，干擾源是廚房中的微波爐，大約距離ASA有10米左右，中間還隔有兩堵墻。由于這次是把微波爐一直開啟了有好幾分鐘，我就有了足夠的時(shí)間來(lái)捕獲在干擾記錄中所記下的條目。

我在家中WLAN信號(hào)所覆蓋的所有范圍之內(nèi)都對(duì)ASA進(jìn)行了測(cè)試，都是在頻道6上來(lái)進(jìn)行測(cè)試，并且使發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)度不是很穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)ASA的靈敏度跟市面上常見的802.11g無(wú)線網(wǎng)卡差不多。

圖11:同時(shí)顯示五個(gè)頻段

作為本文所例舉的ASA強(qiáng)大功能的最后一個(gè)實(shí)例，圖11顯示的是ASA可同時(shí)監(jiān)控五個(gè)不同的頻段，實(shí)際上，它可覆蓋到六個(gè)不同的頻段，不過(guò)由于5.49 - 5.71GHz EMEA Middle (802.11 channels 100 – 140)和5.47 - 5.725 GHz UNII的頻段交疊重復(fù)的，因此不可同時(shí)來(lái)對(duì)它們分別進(jìn)行監(jiān)控。

然而，在這要提一下的就是，我碰到過(guò)這樣的情況，在使用圖11所示的功能(即同時(shí)顯示不同的頻段)捕獲信號(hào)大約有一分鐘后，我卻發(fā)現(xiàn)所有的這些曲線圖表并不像以前那樣每一秒鐘就刷新一次。2.4到2.5 GHz頻率的曲線圖表看上去還是一致地每一秒鐘就更新一次，但在5GHz的頻段上看上去似乎就不大正常了，要跳過(guò)一秒或兩秒的時(shí)間，在偶爾的情況下，或在圖10中所示的設(shè)定下，要每三秒鐘才會(huì)更新一次。不過(guò)如果只有少量的低頻干擾時(shí)，這個(gè)功能就表現(xiàn)得相當(dāng)好。

我想自己應(yīng)該沒有找到Air Quality圖表，它可對(duì)我的這次小小的測(cè)試提供相當(dāng)豐富的資料，包括Duty Cycle、Log Power Average、Maximum Power、Pulse Duration、 Pulses Per Second、Max Interfer Power和Interferer Duty Cycle。我想在那些有更繁忙的電視廣播信號(hào)干擾的環(huán)境下，這些功能能提供更進(jìn)一步的數(shù)據(jù)來(lái)滿足更專業(yè)化的RF分析過(guò)程。

結(jié)束語(yǔ)

雖然艾爾麥ASA的1.0版本的產(chǎn)品在功能表現(xiàn)得還是相當(dāng)可以的，但它也有值得改進(jìn)的地方，首先提出來(lái)的是我總結(jié)的有關(guān)它的用戶界面的一些“問(wèn)題”，但不過(guò)也得承認(rèn)在這些所謂的問(wèn)題中有一部分應(yīng)該是個(gè)人愛好方面來(lái)考慮的。

1.
Spectrum功能可立即顯示高達(dá)九個(gè)的圖表子窗口，但你會(huì)發(fā)現(xiàn)我們不能對(duì)這些窗口進(jìn)行重新排列、調(diào)整大小和移動(dòng)的操作，還有，我也希望在每個(gè)子窗口上可看到關(guān)閉、隱藏和還原的按鈕。
2.
當(dāng)我們?cè)谑褂肞ower vs. Frequency圖表時(shí)，由于每次在更改分解帶寬(RBW)的值時(shí)，不論我作怎樣的更改都看到的是原始值，開始時(shí)我還以為是這個(gè)功能出現(xiàn)了問(wèn)題不能使用了呢，但后來(lái)發(fā)現(xiàn)實(shí)際上我所輸入的數(shù)值已經(jīng)在窗口中顯示出來(lái)了，這只不過(guò)是控制方面的一個(gè)小小的bug而已。
3.
在打開一個(gè)新的圖表時(shí)所有的追蹤選項(xiàng)都是關(guān)閉的，故就不能馬上顯示出內(nèi)容來(lái)。
4.
在你點(diǎn)擊打開一個(gè)控制設(shè)置之前它是處于隱藏狀態(tài)的，故你不能馬上看到其內(nèi)容，這對(duì)熟練掌握了這個(gè)竅門后倒沒什么大礙，不過(guò)就我個(gè)人來(lái)說(shuō)，倒更愿意看到有明顯的提示來(lái)區(qū)分哪些我可以更改而哪些是我不可更改的。
5.
在這個(gè)系統(tǒng)中，可保存圖表的配置數(shù)據(jù)，但不能保存任何的捕獲數(shù)據(jù)，除了通過(guò)屏幕截圖這種方法外。
6.
還有一種想法是在ASA的其他版本中要是能夠覆蓋其他的頻段就更好了。AirMagnet在這方面已給出了些小的暗示，在被監(jiān)控的頻段(Monitored Bands)中給出了一個(gè)900MHz覆蓋的選項(xiàng)，不過(guò)是灰色不可使用的，因此可以認(rèn)為過(guò)不了多久的時(shí)間可能其他版本的ASA就會(huì)支持另外常用的無(wú)線頻段。
7.
使用筆記本平臺(tái)，就可擁有更長(zhǎng)的電池使用時(shí)間、更大的屏幕和運(yùn)算能力更強(qiáng)大的CPU，這可不用費(fèi)力去考慮相對(duì)來(lái)說(shuō)體積纖細(xì)的CardBus卡在硬件組成方面的影響，這樣就使得我們就可擁有更友好的用戶界面和功能更強(qiáng)大的產(chǎn)品。ASA可是同一個(gè)屏幕上同時(shí)顯示有高達(dá)九個(gè)圖表的能力，可讓用戶從不同的圖表類型中進(jìn)行選擇就更容易了。加上ASA的干擾信號(hào)自動(dòng)識(shí)別功能使它看上去更有高級(jí)專業(yè)產(chǎn)品的印象。

因此看來(lái)，如果你在價(jià)格方面不是很在意的話，則ASA作為一款功能強(qiáng)大、可加入到任何無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的專業(yè)頻譜分析工具倒是相當(dāng)適合于你的。