1. 程式人生 > >WIFI多信道

WIFI多信道

一定的 spa 戴爾 標準 image 帶寬 data- 曾經 應該

目前主流的無線WIFI網絡設備不管是802.11b/g還是802.11b/g/n 一般都支持13個信道。它們的中心頻率雖然不同,但是因為都占據一定的頻率範圍,所以會有一些相互重疊的情況。下面是13個信道的頻率範圍列表。了解這13個信道所處的頻段,有助於我們理解人們經常說的三個不互相重疊的信道含義。

技術分享圖片

信道也稱作通道(Channel)、頻段,是以無線信號(電磁波)作為傳輸載體的數據信號傳送通道。無線網絡(路由器、AP熱點、電腦無線網卡)可在多個信道上運行。在無線信號覆蓋範圍內的各種無線網絡設備應該盡量使用不同的信道,以避免信號之間的幹擾。

下表是常用的 2.4GHz(=2400MHz)頻帶的信道劃分。實際一共有14個信道(下 面的圖中畫出了第14信道),但第14信道一般不用。表中只列出信道的中心頻率。每個信道的有效寬度是 20MHz,另外還有2MHz的強制隔離頻帶(類似於公路上的隔離帶)。即,對於中心頻率為 2412 MHz 的1信道,其頻率範圍為 2401~2423MH。

技術分享圖片



當然,實際的電磁波譜使用規定因國家不同而有所差異,以上只是舉個例子。而且,20MHz的信道寬度也只是“有效帶寬”,因為實際上一個信道在其中 心頻率兩側有很寬的延展,但是超過10MHz以外的部分強度很弱,基本無用。這個就屬於比較專業的通信原理問題了。如需了解更多,可以參考 IEEE 802.11-2007 標準(PDF)。
從下圖很容易看到其中 1、6、11 這三個信道(紅色標記)之間是完全沒有交疊的,也就是人們常說的三個不互相重疊的信道。每個信道 20MHz 帶寬。圖中也很容易看清楚其他各信道之間頻譜重疊的情況。

技術分享圖片


IEEE 802.11b DSSS 信道劃分
另外,如果設備支持,除 1、6、11 三個一組互不幹擾的信道外,還有 2、7、12;3、8、13;4、9、14 三組互不幹擾的信道。

我曾經遇到過一臺戴爾的筆記本電腦,居然不支持第13信道。當時為了與鄰居們錯開信道,給無線路由器選了個13,弄得那臺筆記本怎麽都連不上網絡。剛開始沒註意,搗鼓了很久才發現是信道的問題。

現在大家的無線設備都多了起來,樓上樓下鄰裏之間,一不小心就搜出來十幾個無線路由器。要完全錯開使用信道還真是不容易。最擁擠的時候,我從筆記本 ping 無線路由器會經常遇到上千毫秒的延遲。不過1通道貌似是用得最多的。

技術分享圖片


現在新式的無線路由器都可以自動跳轉信道了,但是巧婦難為無米之炊,設備多了,還是會遭遇幹擾。所以很多設備開始使用 5GHz 附近(5.15~5.85GHz)的頻帶。該頻段在劃分時,每個信道與相鄰信道都不發生重疊,因而幹擾較小。但是也有缺點:5GHz 頻率較高,在空間傳輸時衰減較為嚴重,因而如果距離稍遠,性能會嚴重降低。


技術分享圖片

為什麽WiFi自動信道選到的信道多數在1/6/11
論壇上不少朋友很困惑,為什麽網關的自動信道選擇選到的信道只會在1、6、11這三個信道呢?WiFi不是一共有10幾個信道嗎?其他信道豈不是浪費了?
這個問題是個非常典型的問題,問100個人,幾乎100個人不知道答案的。為了回答這個問題,我準備不少基礎知識,但是,既解釋原理,又讓它不是那麽深澀,是有難度的,所以,如果讀不懂的朋友,請多看幾遍,歡迎在此話題下討論,我看到了給你講的更細一點。

首先,需要肯定的一點,不是工程師能力不行,搞出這樣的算法...(某工程師掩面而泣),而是,這是一個通用作法,是符合協議和WiFi傳輸原理的設計,先看一幅圖:

技術分享圖片



從圖中,我們很直觀的看到,在一個典型的應用環境下,所有廠家的設備仿佛被某種力量牽引著,把設備的信道都設在了 1、6、11這三個信道。這是為什麽呢?因為,在WiFi的世界中,有一條原則雷打不動,那就是在信道範圍內,同一時刻,只有一臺設備可以發信號,其他設 備都需要等待。
我們知道,WiFi的原理是把數據載到電磁波上,通過一定的算法來識別。那麽,問題來了,如果空氣中有兩個設備同 時發出WiFi數據,他們所在的信道又一樣,這兩束電磁波在空氣中就會疊加(疊加原理),從而變形,變成誰都無法識別的錯誤數據。對我們百姓來說,不需要 理解他們是如何疊加的,那是麥克斯韋、薛定諤、愛因斯坦那種級別的大佬關心的內容。

所以,結論一:因為WiFi是電磁波,所以在同一個頻率範圍內,某個時刻只能有一臺設備工作,否則就會出錯。

既然有上述特性,那麽,靠大家自覺是不現實的。所以,WiFi的協議中給出了嚴謹的算法,來保證遵守 WiFi802.11協議的設備,能夠在相同的頻率範圍,不沖突,大家有秩序排隊幹活。因此,為了讓各個芯片廠家有據可循,WiFi協議對頻率與信道的對 應做了規定,舉例來說:1信道的中心頻率是2.412GHz,信道有效帶寬是20MHz,實際帶寬是22MHz,其中的2MHz帶寬是隔離帶,防止某些廠 商能力不足,精度無法控制的剛剛好,留點余量。如何直觀的理解這個約定呢?我畫了一幅圖,如下所示:

技術分享圖片

從圖中,我們可以直觀的看到,每個信道的中心頻率是多少,它所能夠覆蓋的範圍是多少。這裏,簡單解釋有效頻率的概 念,涉及到無線電傳輸理論,我盡量言簡意賅。電磁波之所以能夠傳輸數據,是因為波的振幅,頻率等信息可以唯一確定一個矢量,只要我們對這個矢量進行編解 碼,就可以對應010101數據串。與網線傳輸數據類似,網線傳輸數據時,高電壓表示0,低電壓表示1,所以,在網線上傳輸的數據,就是一堆的高低高低高 低高低電壓組合。用電磁波來傳輸數據有帶寬的概念,即1束波可以傳1位數據,還是2位數據,還是3位數據,是有講究的。通常,我們把這束波叫子載波,一個 子載波多了可以傳3位數據,即(001,110,010,等等),少了只能傳1位數據,如(1或者0),那麽,同時能發出多少束子載波由有效帶寬決定。在 WiFi的協議中約定有效帶寬是20MHz,802.11N協議中,有一種有效帶寬是40MHz,802.11AC協議中,有一種有效帶寬是80MHz。 可以直觀的理解,有效帶寬越寬,單位時間傳輸的數據量就越大,為啥11AC那麽牛逼哄哄,就這個道理。
回到本話題,我們知道有了有效帶寬是20MHz(老實本分,不喧嘩...),那就要知道有效信道。所謂有效信道是工作時,互不幹擾的有效帶寬所對應的的中心頻率,從上圖可以看出,我在圖中也給出了結論,有效信道的組合也就3種。

技術分享圖片

那麽,為什麽業內都要有用1、6、11這種組合呢,為啥不用其他兩種組合,這裏,又要涉及到一個小知識點,開篇我 有解釋,中國支持1-13個信道,那麽,中國之外呢?歐洲支持1-13信道,美國支持1-11信道,日本支持1-14信道,總的來看,子集是1-11信 道。因此,把設備的自動信道設為1-6-11這三個信道,是即安全,又普遍且皆大歡喜的作法。

技術分享圖片

因此,結論來了:
結論二:信道設為1、6、11由有效信道而來,並且,從各個國家的法規出發,選擇1、6、11最穩妥。

由此可以引出一個我們日常生活中常見的誤區:
小王問:“張導,為啥我的朋友的手機搜索不到呢?是不是你挫啊...”
答案:查了一下信道,發現他設了手動信道13,然後先不問為什麽設13,直接告訴他,小王啊,你把信道設到1信道 試試,他按照我的說法做了,他朋友的手機果然搜到小極。於是,他很困惑,丈二和尚摸不著頭腦,這是為什麽呢?我告訴他,不要急,我正在寫一篇科普帖子,看 看這篇帖子就明白原因了。(實際原因是他朋友的手機是國外行貨,比如美國貨,不支持12,13信道...)。
結束語,這不是結尾,這是開始,還有幾篇科普的帖子會以這篇為理論依據,來解釋你們看起來困惑,其實很原理很簡單的現象。

WIFI多信道