WiFi

WiFi

WiFi 频段划分为多个信道。每个信道的频宽是 20MHz(2.4G 的信道频宽为 22MHz,每个信道开始和结束各保留1MHz 频宽未使用 (guard band),用于抗干扰(主要是为了适应一些老设备)),例如信道 1 是 2401–2423 MHz,中心频率 2412 MHz。

WiFi 标准

  • 802.11b/g
  • 802.11n (WiFi 4): 增加 MIMO 支持(最大4*4MIMO)、40MHz 带宽。
  • 802.11ac (WiFi 5):增加8*8 MIMO支持、80/160MHz、支持MU-MIMO(但巨坑的是只有在接入的所有终端都兼容MU-MIMO的情况下,MU-MIMO机制才会生效!)。
  • 802.11ax (WiFi 6):采用 OFDMA。

备注:

  • 理论上 WiFi 标准与 2.4G / 5G 频段无关(802.11n 开始支持 5G 频段)。但由于2.4G频段有限,802.11ac/ax 使用的 40 / 80 / 160 MHz 只能工作在 5G 频段。实际上市场上所有支持 5G 的路由器几乎都支持 802.11ac,并且只能在 5G 频段启用 802.11ac;2.4G 频段只能使用 802.11b/g/n。

WiFi 理论最大速度

速率 = 空间流(MIMO)数量x 1/(Symbol + GI)x 编码方式 x 码率 x 有效子载波数量

  • 2.4G (802.11g) 20MHz: 54Mbps
  • 2.4G (802.11n) 20MHz: 72Mbps
  • 2.4G (802.11n) 20MHz, 2*2 MIMO: 144Mbps
  • 2.4G (802.11n) 40MHz: 150Mbps
  • 2.4G (802.11n) 40MHz, 2 MIMO: 300Mbps
  • 5G (802.11ac) 80MHz, 256QAM:433Mbps
  • 5G (802.11ac) 80MHz, 256QAM, 2 MIMO :866Mbps
  • 5G (802.11ac) 80MHz, 256QAM, 3 MIMO :1300Mbps (433*3)
  • 5G (802.11ac) 80MHz, 256QAM, 4 MIMO :1733Mbps (433*4)
  • 5G (802.11ac) 160MHz, 256QAM :866Mbps
  • 5G (802.11ac) 160MHz, 256QAM, 2 MIMO :1733Mbps
  • WiFi 6 5G (802.11ax) 80MHz, 1024QAM : 600Mbps
  • WiFi 6 5G (802.11ax) 80MHz, 1024QAM, 8 MIMO : 4800Mbps
  • WiFi 6 5G (802.11ax) 160MHz, 1024QAM : 1200Mbps
  • WiFi 6 5G (802.11ax) 160MHz, 1024QAM, 8 MIMO : 9600Mbps (9.6Gbps) (理论极限)

2.4G WiFi 无线频段

信道范围 1-14。

2.4G WiFi 信道带宽 20MHz。相邻数字信道频率范围重叠,所以 2.4G WiFi 最多只有 1,6 (或5,详见下文),11, 14 这四个不重叠信道。(注意信道12-14 某些国家不可用。如中国不开放 14信道):

  • 频道 1 中心频率 2412 MHz, 频率范围 2401–2423 MHz。
  • 频道 6 中心频率 2437 MHz, 频率范围 2426–2448 MHz。
  • 频道 11 中心频率 2462 MHz, 频率范围 2451–2473 MHz。
  • 频道 14 中心频率 2484 MHz,频率范围 2473–2495 MHz。

由于 2.4G 信道存在 guard band,实际上信道 5 (2421–2443 MHz) 也和 1, 11 信道不冲突。

例如,频道 2 中心频率 2417 MHz, 频宽 2406–2428 MHz。与频道 1,6 均冲突(频段重叠)。

另外,2、7、12或3、8、13 也是互不冲突的信道组合。但考虑到各国开放频段不同,还是推荐用 1,6,11 (以及14,如果可用的话)。

而两个路由器,当信道编号一样时,它们会相互协作工作的时间片,用时段来区分不同的路由器信号。而两个路由器的信道编号不同,那么这种协作关系也就无法建立了。这两种干扰,第一种叫 “协作信道干扰(Co-Channel)”,第二种叫“重叠信道干扰(Overlapping)”,第二种干扰才是真的干扰。也就是说邻频干扰比同频干扰更为严重。同频可以走CSMA/CA协调冲突避免,而邻频就麻烦了。

如果需要在同一区域布置4个AP,最好的方法是使用1、5、9、13信道,两两间隔为4个子信道,频宽20MHZ,可以认为干扰较小,是最佳选择。

802.11n 支持 2.4G 的 WiFi 40MHz的信道聚合(需要终端设备支持,一些设备只允许在5G WiFi下使用40MHz带宽,例如MacBook):(信道指40MHz带宽中心频率信道)

  • 1+5 信道:中心频率 2422 MHz (信道3)。频率范围 2401-2443 MHz。
  • 9+13 信道:中心频率 2462 MHz (信道11)。频率范围 2441-2483 MHz。

由于 2.4G 信道存在 guard band,所以 40MHz 的 2.4G WiFi 3 和 11 信道虽然看上去信道范围有重叠,但实际上互相不干扰。

通常设置是使用 1,6,11 这3个信道作为 AP。如果启用了 40MHz 2.4G WiFi,那么信道 1 和 信道 6 的 AP 的 40MHz 模式使用相同频段(?)。

2.4G WiFi 还可能与蓝牙、无线鼠标、USB 3.0 设备甚至微波炉发生干扰。特别是微波炉对 Wi-Fi 信号影响很大。一般家用微波炉工作频率是2.45G,泄露功率是1W左右——相对一般的Wi-Fi路由器发射功率是0.08W到0.1W,干扰将非常强烈,而受影响的信道则覆盖了5-13号信道。因此,如果你的路由器离厨房很近(或者离邻居家的厨房很近),那么请选择1号信道(如果1号信道不那么拥挤)。

5G WiFi 无线频段

常见信道范围:36-64 (偶数),100-144 (偶数), 149-161 (奇数)。

5G WiFi (802.11 n / ac /ax)支持 20,40,80或160MHz 带宽。每个信道的基本频宽是 20MHz,并且不同信道频率范围不重叠。相邻数字信道的中心频率间隔为 5MHz * 信道数字差,例如信道36的中心频率和信道38的中心频率相差10MHz。通过信道聚合(Channel bonding)可以使用 40 / 80 / 160 MHz 的频宽(需要路由器和终端设备支持)。

对于 40MHz 的 5F WiFi, 使用的信道: (信道指40MHz频宽的中心频率信道)

  • 38 [36-40]
  • 46 [44-48]
  • 54 [52-56]
  • 62 [60-64]
  • 102 [100-104]
  • 110 [108-112]
  • 118 [116-120]
  • 126 [124-128]
  • 134 [132-136]
  • 142 [140-144]
  • 151 [149-153]
  • 159 [157-161]

对于 80MHz 的 5G WiFi,使用的信道: (信道指80MHz频宽的中心频率信道)

  • 42 [36-48]
  • 58 [52-64]
  • 106 [100-112]
  • 122 [116-128]
  • 138 [132-144]
  • 155 [149-161]

802.11ac wave 2 增加了 160MHz 的支持。对于 160MHz 的 5G WiFi,不重叠的信道:

  • 50 [36-64]
  • 114 [100-128]

802.11ac wave 2 还支持 80+80MHz 模式,即同时使用2个不同(非相邻的)80MHz 频段传输,这是因为连续的 160MHz 频段很少。

例如,如果在路由器5G WiFi 配置里设置使用信道36,频宽为 80 MHz。则根据终端设备的支持情况(以及周围WiFi的信号拥堵冲突检测?),终端设备实际与路由器通信时可能使用 36 信道频段(20MHz)、36-40 信道(40MHz)、36-48信道(80MHz)。

注意某些频段由于监管原因在某些国家可能不可用。中国目前(2020-11 check)允许使用的 5G 频段:36,40, 44, 48, 52, 56, 60, 64, 149,153, 157, 161, 165。一些国产设备刷第三方固件/ROM/基带后可能允许设置为此列表以外的频段。


Last update: 2020-11-03 04:30:41 UTC