|
|
路由无线技术单是使用的技术就远比有线多得多，包括了物理层（MIMO、SDM、MIMO-OFD、MFEC (Forward Error Correction)、Short Guard Interval (GI)、40MHz绑定技术、 MCS (Modulation Coding Scheme)、MRC (Maximal-Ratio Combining)……）和MAC层（帧聚合、 Block ACK……）等众多技术，而事实多次证明越是简单的模型稳定性就越好；并且无线使用环境的特性，也注定了其比有线更容易受到干扰。
进入正题，因为所含技术比较多，不可能一一点到，这里也只挑几个来说，欢迎各位路友进行补充讨论。
一般来说，同无线传输速度紧密相关的是无线芯片采用的正交幅度调制（即QAM，Quadrature Amplitude Modulation）和频段带宽模式。
而QAM是一种在两个正交载波上进行幅度调制的调制方式，它的码率长度会影响无线传输的带宽。一般讲QAM长度受到主控芯片性能、无线控制芯片规格、无线技术规范以及频段等多方面因素的影响。但理论上，QAM越长，每个载波传输的数据就越多，通道的速度也就越高。
QAM具有能充分利用带宽、抗噪声能力强等优点。在802.11n（2.4GHz）制式下，无线产品可以采用16位、32位、64位QAM的调制模式，一般最高只能达到64位QAM的调制模式。在64QAM的限制下，单天线在每通道的理论速率最高只能到达150Mbps（运行在40MHz频宽）。
而随着无线技术的演进，802.11ac（5GHz）时代，可以进一步加大信号承载密度，QAM被放宽到256位，单载波承载的数据量可以达到8个比特（bit），（而802.11n只能达到6个比特（bit），所以吞吐量也随之增加）就好比小车变成了大货车。配合80MHz的高频宽，802.11ac路由器可以将每通道理论传输速度提升到433.3Mbps。因此如果采用了最新的TurboQAM技术，将802.11ac支持的256QAM调制运行到802.11n制式下，那么一个波段上便可以传递更多的数据，来提升整体传输速度。
因此，从第一张图中可以看出，802.11n制式下加载了TurboQAM技术后，2.4GHz频段的每条流可实现200Mbps的最高速度，而再配合4x4 MU-MIMO架构的话，即使2.4G下也能拥有800Mbps高传输速率了（如Linksys EA8500）。
1、频段带宽：
也常被称为信道带宽，是调制载波占据的频率范围，也是发送无线信号频率的标准。在常用的2.4GHz（2.4-2.4835GHz）频段上，每个信道的带宽为20MHz。频率越高越容易失真，其中20MHz抗干扰较好，传输距离远（约100米左右）；40MHz速度快，传输距离近（约50米左右）。
为了让802.11n提高速率，突破其自身协议限制，最直接的就是提高频谱的宽度，这就好比将原来正反向的道路把隔离带拆掉，并为同一条单行道，提高通车能力。传统802.11a/g使用的频宽是20MHz，而用40MHz绑定技术，可以对两个20MHz信道加以捆绑，直接提高吞吐，这样整个2.4GHz频段范围内只能容纳一个40MHz的频宽。而一旦使用了40MHz的频宽，整个2.4GHz就只有一个信道可用，容易产生干扰，影响网络传输。而5GHz频段支持80MHz的信道，即绑定4个信道，并且最高可以支持绑定8个信道，从而整个信道能够到达160MHz，如果将频谱资源比喻成马路的话，802.11a/b/g时代就好像是单车道，承载能力有限，而到了802.11n时代发展为双车道，大大提高了流量，而802.11ac可以达到8车道，承载能力可想而知。
需要注意的是：对于一条空间流，并不是仅仅将吞吐从72.2 Mbps提高到144.4（即72.2×2）Mbps。对于20MHz频宽，为了减少相邻信道的干扰，在其两侧预留了一小部分的带宽边界。而通过40MHz绑定技术，这些预留的带宽也可以用来通讯，可以将子载体从104（52×2）提高到108。按照72.2x2x108/104进行计算，所得吞吐能力就达到了150Mbps。
65Mbps：为20Mhz模式下单条流的最大物理发送速率（没有启动short GI），一些早期的无线网卡和2012年左右的许多手机可能都是一条流的11gn网卡，此类网卡数据发送时使用一条流，所以只能够达到的最大物理速率为65Mbps；
130Mbps：主流的11gn的物理速率，由于11gn不重叠信道只有3个，所以通常采用20Mhz模式而且不应用short GI特性，此时基本的无线客户端使用两条流进行数据发送，可以达到最大物理速率为130Mbps；
300Mbps：11an不重叠信道相对11gn比较多，所以在11an模式下可以选择采用40Mhz模式并可以启动short GI功能，这样比较主流的11n客户端使用两条流发送数据，例如P1等路由，可以实现300Mbps的最大物理速率。
PS：由于多径效应的影响，信息符号（Information Symbol）将通过多条路径传递，可能会发生彼此碰撞，导致ISI干扰。为此，802.11a/g标准要求在发送信息符号时，必须保证在信息符号之间存在800 ns的时间间隔，这个间隔被称为Guard Interval (GI)。802.11n仍然使用缺省使用800ns GI。当多径效应不是很严重时，用户可以将该间隔配置为400，对于一条空间流，可以将吞吐提高近10％，即从65Mbps提高到72.2 Mbps。对于多径效应较明显的环境，不建议使用short GI。
2、标称速率≠实际速率
首选无线路由标称的150M/300M/450M/600M……不是距离是速率，更准确的来说是物理层速率（更可以理解为只是一个生产标准而已，如P1所使用的是802.11n 300Mbps标准），并不等于实际速率，也和平时使用时最直观的实际吞吐量是有区别的，有些产品是完整标出的。
802.11n主要是结合物理层和MAC层的优化来提高无线吞吐。物理层采用的主要技术有MIMO、MIMO-OFDM、40MHz、Short GI、FEC、MRC等，从而将物理层速率提高到600Mbps。如果仅仅提高物理层的速率，而没有对空口访问等MAC协议层的优化，802.11n的物理层优化将无从发挥。就好比建了很宽的马路，但如果车流的调度管理跟不上，仍然会出现拥堵和低效。所以802.11n对MAC层采用了Block确认、帧聚合等技术，大大提高MAC层的效率。
802.11n还由于采用了多天线技术技术，可以多根独立天线组成阵列（如P1使用的是2x2 MIMO架构，双发双收的双天线设计），无线信号（对应同一条空间流）将通过多条路径从发射端到接收端，从而提供了分集效应。在接收端采用一定方法对多个天线收到信号进行处理，就可以明显改善接收端的SNR，即使在接收端较远时，也能获得较好的信号质量，从而间接提高了信号覆盖范围和传输速率。其典型的技术包括了MRC等。
PS：实际使用时实际速率基本可以砍半之后往下算，如同样是真300Mbps（2x2MIMO对称架构）的设备对连，并设置在802.11n only模式下进行数据对拷，测试端电脑网卡为千兆口时，周围基本没有干扰的环境时，是有可能超过百兆水平的，但已目前移动终端的硬件2.4G下跑百兆是完全不可能的。一般实际环境下，基本就能跑50兆水平，甚至更低。而随着百兆入户的增多，家里如果超过50兆以上带宽的用户，想让移动设备尽量跑满速，又不想投入过多的话，便宜的AC双频路由才是首选。
3、MIMO——Multiple-Input Multiple-Output（多入多出技术），这货是无线速率能大幅提高的重要功臣，当然也会对无线速率产生很大影响，后续贴还会进一步说。
顾名思义，就是通过多重天线对无线讯号进行同步收发，以此来抑制信号衰减，改善通信质量，并在不增加频谱资源和天线发射功率的情况下，成倍增加资料传输率。
网络资料通过多重切割之后，经过多重天线进行同步传送，由于无线讯号在传送的过程当中，为了避免发生干扰，会走不同的反射或穿透路径，因此到达接收端的时间会不一致。为了避免资料不一致而无法重新组合，因此接收端会同时具备多重天线接收，然后利用DSP重新计算的方式，根据时间差的因素，将分开的资料重新作组合，然后传送出正确且快速的资料流。
这是4x4 MIMO架构的图，对称架构设计可以提供更好的保障无线传输速度和稳定性。
2.4GHz频段下，采用2x2 MIMO的路由物理层速率能达到300Mbps（目前大多数无线路由就是这种架构，如P1）；3x3 MIMO则是450Mbps（TP的WR885/886等）（当然黑科技可以54，,如网件的R7000/R6900等，3x3架构却能达到600Mbps）；4x4 MIMO则是600Mbps，这种架构的基本都是比较新的路由了（华硕RT-AC87U 这个价格嘛也相当感人）。
其中思科的Linksys EA8500（TP-Link使用最新802.11ad技术的AD7200 Talon，虽然可以提供高达7Gbps的无线速率，但2.4G只有600Mbps，故不在讨论范围），2.4GHz频段可以达到800Mbps，而使用博通最新的BCM4366芯片组更是可以将其速率提升至1000Mbps。
4、无线信道：
无线信道就是常说的通道（Channel），类似于车道，不是独占，而是所有同信道AP共用，相同信道上工作AP会降低吞吐量，尤其是一些高层住宅区，周围电磁环境复杂，拥挤信道对无线传输速度的影响会十分明显。
尽信书不如无书，不要信什么所谓教程，将信道固定在某几个信道上和使用自动选择，因为这是动态的，每个人周围环境也完全不一样。PC端可以使用wirelessmon、移动端可以使用路小胖、WIFI分析仪、CLoudWalker等软件扫描周围无线分布，然后选择一个同频、邻频没人使用或相对最少人使用的信道，减少干扰，这也是论坛很多路友晚高峰时使用无线，反馈不稳定的问题所在之一。
被WIFI使用的信道主要集中在2.4GHz和5GHz两个公共频段，802.11ad之后又出现了60Ghz，出于安全等考虑，各国开放的程度也不同，其中2.4GHz（2.412-2.484GHz）频段一共有14个信道；而5GHz频段一共拥有201个信道，但我国目前开放的仅有5个信道（149,153,157,161,165），而5GHz DFS Channel（36,40,44,48,52,56,60,64）与欧盟军用雷达频率一致，因此是不能随便用的，联想等一些国际大厂考虑市场准入因素，newifi系列就对其进行了限制，而360 P2，小米等不考虑进军欧洲，所有就无所谓了。
其中只有3个不重叠信道（1/6/11、2/7/12、3/8/13……）
我国2.4GHz（2.412-2.472GHz）频段可选择的一共有1-13信道，美国则只有1-11，因此美标的无线网卡到了中国，12/13信道是搜不到的。
|
上一篇： 路由知识小课堂：无线覆盖范围和穿墙能力下一篇： 路由知识小课堂：无线不给力试试这6招
|
网站导航
发表于 2016-11-22 08:15
收藏
淘帖
顶一个
踩
提升卡
置顶卡
变色卡
千斤顶
znds.com 