Wi-Fi速率与信道介绍

Wi-Fi 模式

市场上主要存在 802.11 a/b/g/n 四种模式的无线网卡:

  • b 的最大速率 11Mbps,频段 2.4G,带宽 20M;
  • a 的最大速率 54Mbps,频段 5G,带宽一样为 20M;
  • g 的频段在 2.4G,除此之外跟 a 在速率和调制方式等等完全一样;
  • n 兼容 a/b/g,同时分为 20M 带宽和 40M 带宽两种。

信道介绍

20MHz 和 40MHz 的区别,可以想象成道路的宽度,宽度越宽当然同时能跑的数据越多,也就提高了速度。

当然无线网的“道路”是大家共享的,一共就这么宽(802.11 b/g/n的频带是 2.412Ghz ~ 2.472Ghz,一共 60MHz。802.11 a/n在中国可用的频带是 5.745Ghz ~ 5.825Ghz,同样也是 60MHz)。

除了日本,其他国家在 2.4GHz 频段 20MHz 最多是 13 个信道,中心频点从 2412 到 2472,每隔 5MHz 为一个信道,但信道自身是 20MHz 带宽,相邻信道是存在重叠的。

为了保证工作频带不超过 2.4GHz 到 2.4835GHz,40MHz 的信道会将中心频点内缩 10MHz,所以是从 2422 到 2462,仍然重叠着每隔 5MHz 一个信道,一共 9 个信道。

你占用的道路宽了,跑得数据多了,当然就更容易跟别人撞车,一旦撞车大家就都会慢下来,比你在窄路上走还要慢,参考这个图:

2.4GHz 信道介绍图

2.4GHz Wi-Fi 网络

20MHz 和 40MHz 对比

在 2.4GHz Wi-Fi 网络环境下:

  • 单天线:

    20MHz 最高 65Mbps,40MHz 最高 150Mbps;

  • 双天线:

    20MHz 最高 130Mbps,40MHz 最高 300Mbps;

  • 40MHz:

    实际上是用了两个频道,穿透性差,传输距离近(50米左右);

  • 20MHz:

    实际上是用了 1 个频道,穿透性好,传输距离远(100米左右)。

干扰情况

干扰介绍

对于常规 2.4GHz 频段,14 个信道中 1、6、11 三个信道为互不干扰信道,其它信道均有相互间干扰重合。所以为了减少设备见相互干扰,尽量用 1、6、11 这三个信道,即减少频道上的互干扰。

一般在 2.4GHz 的情况下,可以同时工作的 Wi-Fi 信道只有 3 个,即 1、6、11。所以如果 AP 很密集的情况下,信道是不够分的,所以会出现几个不同的 AP 处于同一个信道的情况。故在这样情况下,是基于 802.11 的接入算法(DCF,该算法是基于 CSMA/CA)来避免冲突的发生的,通过 DCF 算法,同一个时刻只有一个 AP 或者 client 能够接入信道,即类似分时接入的思路(实际上是 CSMA,而不是 TDMA)来把本来互相干扰的传输给分离开来,从而避免干扰。

2.4GHz 频段下要开双信道,也就是 40MHz,必须周围没有任何频段重叠的信号。比如开信道 1 + 5 时,周围不能有第二个信道 10 以下的 Wi-Fi 信号,否则路由器自动 fallback 回 20MHz。

现在只要是个小区,遍地都是各种 Wi-Fi 信号,所以设备基本无法工作在 40MHz 下,2.4GHz 下要达成 300M、450M 的速率是几乎不可能的事。对于支持 802.11n 的路由,如果你想使用频宽 40MHz 的频段,最好是在一间封闭的房间里,不然信号可能会很差。

5GHz 频段则因为发射范围小,频道宽而不存在这个限制。

微波炉

国际上规定用于加热和干燥的微波频率有4段,分别为:

  • L 段,频率 890MHz ~ 940MHz;
  • S 段,频率为 2.4GHz ~ 2.5GHz;
  • C 段,频率为 5.725GHz ~ 5.875GHz;
  • K 段,频率为 2.2GHz ~ 2.225GHz。

而家用微波炉的频段为 L 段和 S 段,其中又以S段居多。大家可以看看微波炉后面,多半都会发现这样的字样 额定微波频率:2450MHz。这一频率,恰好和 IEEE802.11 b/g 的工作频率 2.4GHz 相同,而家用微波炉的功率则远远大于 WLAN 产品的功率,即使屏蔽得再好,对 WLAN 的影响也是巨大的。

如果你的 WLAN 终端(带有无线网卡的电脑))WLAN基站(指 AP 或无线路由器)正在工作的微波炉 4 米以内(视微波炉功率而定,1500W 以上功率的微波炉的影响范围更广),你马上就能强烈感受到它的影响:无线传输速度会大幅下降;如果靠得太近,会出现无线网络无法连接或者信号丢失的现象。

5GHz Wi-Fi 网络

5GHz 波段有很多空闲的高频段,可以分为 23 个不重叠的 20MHz 频段。

值得注意的是,从 802.11n 协议开始,无线技术较 802.11b 和 g 时代提升了很多。如果你的路由支持 802.11n 协议(最近两年购买的路由都支持),它应该可以自动选择最优频段,调整输出功率,减小干扰。

如果你在使用 5GHz 波段,而你家的墙又比纸厚,那么不支持 5GHz 波段的设备对你的干扰微乎其微,你甚至可以将频宽扩大到 40、80 和 160MHz。

等到每个人都升级到支持 5GHz 波段的设备时,就不会存在频段选择的问题了。