WiFi基础知识第1部分：频率和频道
- 类别: 网络
1947年，联合国机构国际电信联盟（ITU）将RF频谱的某些频段指定为ISM。这个想法是要为工业，科学和医疗设备保留一个国际频率标准。具有讽刺意味的是，电信并不是最初的目的。
在讨论任何细节之前，我只想指出，本文将主要基于美国监管领域。不同的监管领域对发射频率和功率设置有特定要求。
尽管有十二个ISM乐队，但现在我们仅关注其中两个。大多数人将它们称为2.4GHz和5GHz频段。
让我们从2.4GHz ISM频段（2.400GHz-2.500GHz）开始。尽管最近几年大多数笔记本电脑，智能手机和平板电脑都配备了双频收音机，但迄今为止，这种人群密集的频率是使用最多的频率。
原因是物理。一般的经验法则是频率越低，传播时间越长，穿透力越好。这是两个真实的示例：
- 您正坐在交通灯前的汽车中。有人在收音机旁大声疾呼，将您拉近您。如果您不喜欢他们的音乐爱好，则可以卷起窗户。某些声音会减弱，但是您可能仍然会很好地听到低音（低频）。
- 另一个例子是军方用来与潜水艇通信的非常专业的无线电系统。它被称为ELF（极低频），其波长是如此之长，以至于所需的天线可能长达一英里。
好的，现在我们知道较低的频率可以提供更大的覆盖范围，并且可以更好地穿透障碍物。如果2.4 GHz频段是如此之大，我们真的需要5 GHz吗？答案是肯定的。
2.4 GHz限制
仅3个非重叠通道。 2.4GHz频段分为14个通道，大多数通道相距5MHz。在无线使用的初期，5MHz的间隔就没问题了。当时的技术仅限于大约1Mpbs的吞吐量。然后在1990年代后期，具有扩频技术的802.11b成为标准。
优点是可以达到11Mbps的吞吐量。缺点是它使用了22MHz的频谱。因此，例如，如果您使用的是通道6，则至少4、5、7和8通道不可用。无论您使用的是较旧的802.11g还是最新的802.11n（2.4GHz）WiFi设备，此限制今天仍然适用。这是最重要的限制之一。
人满为患。这与先前的限制并驾齐驱。尽管发布了802.11a（5GHz）和802.11b（2.4GHz）标准，但由于成本差异，当时只有802.11b被广泛采用。结果是，即使在今天，大多数WiFi流量仍使用2.4GHz频段。
站在任何大小城市的市区街道拐角处，然后运行WiFi扫描软件。您很可能会看到至少20个信号；我已经在华盛顿特区市区看到40多个人。现在请记住，所有这40个信号仅在3个通道上运行。
它是ISM频段，从定义上讲，它对其他类型的设备开放。有许多可能引起干扰的非WiFi设备：微波炉，无绳电话，蓝牙设备，婴儿监视器，摄像机，车库门开启器等。
如果没有专门的频谱分析仪硬件和软件，这些事情会严重破坏您的网络，并且很难检测到。
接下来，我们将讨论5GHz频段
除了标准ISM频段（5.725-7.825GHz），FCC还增加了UNII（未许可国家信息基础设施）频段的频谱，以刺激无线技术的使用。还要注意，各个监管机构正在努力增加195MHz的5GHz频谱范围。
5GHz限制
正如我们前面所讨论的，更高的频率不会传播到很远，也不会穿透障碍物。让我们与现实世界中使用的2.4GHz频段进行比较。
- 在户外，5GHz信号将覆盖大约1/3至½的距离。
- 刺穿1个内壁后，可用信号质量将大大降低，而2.4GHz信号约3个内壁。
这导致另一个不太明显的缺点，即成本。部署任何规模的5GHz（双频段）WiFi网络的价格至少是同等2.4的网络成本的2.5倍。您需要更多的接入点，通常是2.5倍至3倍。添加电缆，许可，维护等。
一些渠道是共享使用的。特定的通道被指定为DFS，动态频率选择。这些位于UNII-2和-2扩展频带中的信道与大多数欧洲的某些雷达系统共享频谱。
因此，必须将WiFi系统设计为在使用特定通道之前扫描雷达脉冲。当然，如果检测到雷达脉冲，它将立即禁用受影响的那些通道。
5GHz的优势
正如您在上表中可以清楚地看到的那样，有3个以上的频道。还要注意通道间隔–至少20MHz。这意味着没有通道重叠；都可以同时使用。
少得多的拥挤。与2.4GHz设备不同，最近5到6年内5GHz设备才被广泛使用。还有一个事实是，升级基础架构需要时间。仍然有大量企业仅运行2.4网络。
干扰源很少。除了上述在某些频率上的雷达，非WiFi干扰的可能性极低。
更高的吞吐能力。从理论上讲，两者都能够达到600Mbps。但是实际上，情况并非如此，因为许多增强功能取决于通道绑定。这是一种可选模式，其中设备同时使用多个相邻通道。还记得以前我们如何讨论2.4频段中只有3个非重叠通道的事实吗？
该技术将使用3个中的2个。因此，不仅会激怒您的邻居，所有同频和邻频干扰都可能使您的网络性能更差。总而言之，请勿在2.4频段中启用通道绑定。
出现了一些利用其他频率范围的更新标准。我们将在下一篇文章中讨论它们。
有关FCC官方频谱图的pdf，请执行以下操作： http://www.ntia.doc.gov/osmhome/allochrt.PDF
希望您喜欢这篇文章。我认为我的下一个将是关于不同标准的讨论。
如果您有关于WiFi或通用网络的主题建议，请在评论中告诉我。