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

Wi-Fi 标准

Wi-Fi 5 (802.11ac)

Wi-Fi 5 又分 Wave 1 和 Wave 2 两个版本。后者开始支持 MU-MIMO，但仅限下行，Wi-Fi 6 才支同时支持上、下行 MU-MIMO。

Wi-Fi 6 (802.11ax)

WiFi6 标准特性：

  • 同时支持上、下行 MU-MIMO。
  • 支持1024QAM，提升了单个终端的速率。（需要终端支持 Wi-Fi 6 才能享受到）
  • 支持 OFDMA。OFDMA提升了单个ap下的多终端的速率。（需要终端支持 Wi-Fi 6 才能享受到）
  • 支持空间复用，提升了整网的多终端的速率。（与具体某个终端无关，提升了整个 AP 范围的无线性能）

如果一个 WiFi 6（ax）路由器上连接了 WiFi 5 (ac) wave1 的设备，那么 Wi-Fi 6 的两个降低延迟的特性上下行 OFDMA 和 MU-MIMO 都会失效。WiFi 6 的特性只能保留一个 1024-qam 调制，也就是协商速率快一些。

有些路由器 WiFi 方案支持分组，比如2个 ax，2个 ac 设备连上，可以一个时间同时与一组两个ax设备通讯（利用 OFDMA 和 MU-MIMO），另一个时间与一个 ac 设备通讯，再一个时间与另一个 ac 设备通讯。并不是所有路由器都可以这样。

无论如何，ac 设备的加入都会影响 ax 设备的延迟表现。但是，家用设备少，ax 与 ac 的延迟差别并不大，很难感知，所以不用太在意。非常在意的话建议假设多个 AP，ac 和 ax 分开。

Wi-Fi 6E (2020) 使用 6G 频段（无 2.4G 频段协议），最大带宽与 Wi-Fi 6 相同。

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。

WiFi QR code

Android 10+ / iOS 11+ 支持使用相机扫描内容为 "WIFI:T:WPA;S:<SSID>;P:<PASSWORD>;;" 格式文本的二维码(QR code) 自动连接 WiFi。

如果密码里有 ":" (semicolon) 符号，建议转义下，否则 iOS 不支持：

"WIFI:T:WPA;S:MyWiFi;P:pass\:word;;"
Last update: 2022-01-28 02:46:50 UTC