一文搞懂WiFi的所有知识点

发布时间:2022-08-08 19:41:30 来源:乐鱼体育APP下载 作者:乐鱼体育在线入口
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  Wi-Fi这个术语经常被误以为是指无线保真(Wireless Fidelity),类似历史悠久的音频设备分类:长期高保线年开始采用)或Hi-Fi(1950年开始采用)。即便是Wi-Fi联盟本身也经常在新闻稿和文件中使用“Wireless Fidelity”这个词,

  1999年,几家富有远见的公司联合起来组成了一个全球性非营利性协会——无线以太网兼容性联盟(Wireless Ethernet Compatibility Alliance, WECA),其目标是使用一种新的无线网络技术,无论品牌如何,都能带来最佳的用户体验。在2000年,该小组采用术语“Wi-Fi”作为其技术工作的专有名称,并宣布了正式名称:Wi-Fi Alliance。

  无线是通过电磁波来传输数字信号的一种方式。使用网线上网,是有物理的网线,使用无线上网,可以想象成是你的手机,电脑与无线路由器之间有一条(或者几条)虚拟的网线。

  2.4G工作在UHF频段,属于分米波。2.4G非常拥挤,蓝牙,微波炉,zigbee(物联网设备),业余无线电等都在这个频段,所以日常生活中,2.4G的WiFi干扰非常严重。但是2.4G的覆盖范围比5G要大,这也就是在家里,可以搜到左右邻居的无线信号的原因。能搜到的信号基本都是2.4G信号。

  5G工作在SHF频段,属于厘米波。日常生活中干扰较少。主要的干扰源是雷达等。5G的覆盖范围相对2.4G小很多。

  无线在传输过程中。会被不同的材质吸收,导致信号的衰减,这是无线衰减的主要形式。一般来说,材质的密度越高,含有的金属越多,对无线信号的吸收越强烈。会造成无线信号损耗的,还包括反射,散射,折射,衍射等。

  我国房屋周中,大部分是承重墙,钢筋水泥结构,对无线的损耗非常强,所以在家中使用的无线路由器,号称的穿墙能力,在承重墙面前是不堪一击的。

  因为电磁波既有波的属性,也有粒子的属性,在传输的过程中,遇到障碍物,会发生穿透,反射,衍射,折射,散射等现象,我们连接的无线信号,是经过这些复杂过程之后的综合结果。

  802.11标准的制定周期大概是4,5年左右,基本在最新一代标准出台的时候,上一个标准仍然是目前的主流。

  技术上不需要立刻的追求新,需要根据的自己的实际需求。目前的路由器,主要还是WIFI5和WIFI6。WIFI标准向下兼容。

  2.4G互不干扰的信道少,而且很多民用设备也在使用2.4G的频段,这就是2.4G信道拥挤的原因。

  所以2.4G信道中的干扰非常大,很多人的手机经常出现无线满格,但是实际上根本不能上网就是这样的原因。

  传统的802.11标准中,每20MHz预留小部分带宽,可以绑定为40MHz带宽,增强带宽,但是2.4G频段中干扰大,不是很建议使用40MHz。

  2.4G中互不干扰的信道是1,6 ,11,但是因为2.4G的传播范围广,经常在家中可以搜索到很多附近邻居家的2.4G信号,很多信道占用很多,几乎找不到干净的信道可以使用,而且大多数路由器都可以自己优化信道,所以手工给2.4G设置一个信道的意义并不大,不会对网络性能起到明显的改善作用。

  5G可以使用20MHz,40MHz,80MHz,160MHz,具体可以支持什么频率,由路由器使用的SOC决定。

  如果购买了日版的电子设备,想连接5G的无线G的频段,改为日本和中国都支持的频段(36,40,44,48),设备才能搜索到5G信号,正常连接。还有一些老旧的设备,也许无法支持149以上的5G信道,也需要进行信道调整。

  与路由器的距离相同时,5G信号相对2.4G信号较弱,这是由电磁波的物理特性决定的:波长越长衰减越少,也更容易绕过障碍物继续传播。5G信号频率高、波长短,而2.4G信号频率低、波长长,所以5G信号穿过障碍物时衰减更大,穿墙能力比2.4G信号弱,所有双频无线路由器都存在这样的情况。

  以上公式可以看出5.8G的衰减相对于2.4G要高,相应的覆盖的距离要小一些。

  如果终端(电视等)距离路由器比较近,周围障碍物少,建议连接5G,如果终端(手机等)距离路由器很远,障碍物多,根据情况可以选择2.4G。

  我们看到的路由器,经常将【穿墙】和多个硕大的外置天线作为卖点,很多人在买路由器的时候,觉得天线多,粗,长,信号就好。没有外置天线的路由器信号就不好。那么实际上,天线数量的多少对无线的覆盖有多大的影响呢?

  根据木桶原理,终端的无线速度,取决于终端和路由器的协商,根据终端的类型,无线的衰减等,无线终端会与路由器之间,最终协商为一个合适的速率,这个协商速率通常会小于路由器支持的最大速率。上限是路由器支持的最大速率。所以单纯的提高路由器的无线功率,并不一定可以取得好的效果,同时各个国家也对路由器的无线功率有严格的规定。

  无线路由器的功率很低,而且严格受到国家的管控,只要是符合国家标准的产品,都是安全的,可以放心使用。认为路由器的无线有危险的同学,都是心理作用了。

  [例1] 如果发射功率P为1mw,折算为dBm后为0dBm。[例2] 对于40W的功率,按dBm单位进行折算后的值应为:

  dBi为无线天线的增益大小单位。高dBi不是将WiFi信号增强了,而是将信号更集中的发射和接收。dBi数值越大,增益越高,垂直角度越小,传输距离相对越远。

  无线电通信领域的一个常见概念,它指的是卫星或地面站在某个指定方向上的辐射功率,理想状态下等于功放的发射功率乘以天线的增益。通常理解配置EIRP就是配置发射的功率。体现为最强点的功率。单位是dBW

  路由器的天线的作用是收发无线电波。无线路由器上,外置的天线,常见的是鞭状全向天线,内置的天线,也是全向天线。室外的基站等,会使用全向天线和定向天线。

  天线在进行辐射的时候,与电磁场强度的方向,一般为垂直极化和水平极化两种。

  水平极化由于受大地磁场影响,损耗较大,较少采用,单极化天线一般采用垂直极化天线。

  增益值的单位是dbi。天线的增益,在最大的辐射方向上,与无方向的理想点源相比,把输入功率放大的倍数。

  增益后,面包圈变得更扁平,增加了覆盖的范围。能量更集中,水平方向上信号越强,抗干扰能力越强,在某些方向上信号减弱。

  天线的数量实际上要与路由器支持的MIMO技术匹配,无论是外置天线,还是内置天线根天线G的双频路由器,可以使用独立天线G信号,则天线数量更多一些。

  。这样水平方向的无线信号最强,覆盖范围最广。如果路由器的天线个,其他天线也可以调整一些角度,让覆盖更均匀。

  在发送端和接收端,都使用多天线的MIMO技术,则可以极大的提高信道容量。提高传输的可靠性,传输范围和吞吐量。在MIMO之前是SISO(Single-Input Single-Output)(单输入单输出)

  我们在使用网线上网的时候,网线就是一个物理上的信道。当使用无线上网的时候,要想网速更快,就需要将虚拟的网线(信道)合并到一起进行数据的收发。

  MIMO的写法是AxB MIMO,A表示发送端的天线数量,B表示接收端的天线数量。

  因为WIFI6的理论速度达到9.6Gbps。适合内网有大量数据传输的场景。因为目前的家用宽带主流还在1G以内。WIFI6支持的外网带宽,达到10G的时候,WIFI6才会是瓶颈。但是WIFI6带来的新特性,与支持WIFI6的终端配合,会带来更好的无线体验。

  对于无线路由器来说,功能的多少和性能的强弱,主要取决于CPU和无线功放芯片。路由器的系统更多是锦上添花。如果追求特殊的OS层面的需求,可以考虑可以进行刷新系统的路由器型号。

  CPU决定着路由器可以提供的功能。CPU也会进行大量的计算,所以高端路由器的发热都会较大。目前路由器上,主要使用高通,博通,MTK的CPU。之前还有华为海思的CPU。

  与CPU配合工作,分为2.4G芯片和5G芯片。高端路由器,可以采用多个无线芯片,倍数增加无线的带宽。

  MESH分布式技术,在路由器之间,生成一种网状网络,不同接入点可以以星状、树状、串联和总线方式,混合组成一整张网状网络。在这张大网中不仅SSID统一,无线设备还可以自由寻找信号最好的节点去连接传输数据,用户手持设备在不同节点穿梭时连接是无缝切换的。对于大面积的无线覆盖,MESH具有部署简单,灵活,同时兼顾漫游体验。但是大部分产品的MESH组网,都需要占用无线带宽,为了使用体验,最佳的状态是使用有线进行MESH组网,或者选择三频路由器,三频路由器有无线MESH的专用频段,终端的网速不会受到影响,体验会更好一些。

  对于大户型,复式的建筑,别墅,酒店,商场,企业来说,需要多个路由器进行覆盖,并且需要很好的漫游体验。这个时候,最佳的体验是AP方式组网,搭配AC进行统一管理。AC可以是独立硬件,或者使用软件来实现。一些品牌的产品,所有的数据都需要AC进行处理,AC的性能决定着整个网络的性能。一些品牌的产品,AC仅是管理作用,不进行数据转发。AP需要配合支持POE的交换机进行供电,所以在部署AC+AP的网络的时候,不仅需要预先部署网线,同时涉及到的设备比较多,需要对使用人的网络技术要求较高。

  ,负责释放无线信号,转发无线数据的作用,无线覆盖范围,依靠多个AP来实现。AP因为安装方式的原因,AP的天线都是内置天线。AP的安装类型又分为吸顶式AP和面板式AP。吸顶式AP可以做的比较大,性能更强。面板式AP,受限于体积和安装的位置,无论是性能,散热,信号覆盖范围,都会差一些。只要条件允许,尽量选择吸顶式AP。

  负责控制AP的所有设置。有的品牌,AC会集中进行数据转发,有的品牌,AC只进行管理,不参与数据转发。对于集中进行数据转发的AC,AC的性能会是网络中的一个瓶颈,一定要选择性能强的AC。AC与AP的品牌要一致。

  基于网线,可以为基于IP的终端进行供电(摄像头,IP电话,AP等),在传输数据的同时,可以提供直流电的供电。可以减少额外的电线需求,节省成本。需要注意的是POE的供电标准和供电功率,供电标准需要与AP支持的标准一致,供电功率需要大于AP的功率。

  POE供电有802.3af(PoE)、802.3at(PoE+)、802.3bt(PoE++)三种标准。不同的标准,供电的电压,功率都不同。POE供电,最好6类网线起步。

  AC:必须,有的品牌是硬件AC,有的是软件AC,软件AC,需要安装在一个主机上或者其他系统上。

  AP:必须,无线的性能和覆盖就靠他了,性能越高越好,注意AP和AC必须是同一个品牌。

  POE交换机:必须,需要是千兆POE交换机,注意POE的协议与AP支持的协议一致。有些品牌会将AC和POE集成在一起,可以节省费用,高端产品一般都是独立型号。可以是其他品牌。

  网关设备:必须,用来接入宽带,不需要释放无线信号,注重网络转发性能。可以是其他品牌。

  网线:必须,需要提前进行布线类。确保施工的网线芯都需要连通。机柜:非必须,如果用到的设备众多,需要配置一个小型机柜,用来安装设备,综合布线和散热。如果是少量的设备,根据设备的大小和多少,可以安装在弱电箱内,但是为了系统稳定,一定要注意散热问题。

  当使用AP或者MESH方式组网的时候,多个路由器,提供一个相同的无线信号,终端在移动的过程中,实现无缝的漫游,终端自动连接到合适的路由器上,漫游时候不会发生数据丢包,或者有少量的数据丢包。

  漫游的前提是没有无线信号覆盖的盲区,如果存在盲区,那么终端在移动到盲区的时候,无法连接到无线信号,肯定是断网的状态。或者处在信号覆盖的边缘,即使可以联网,但是性能很差。终端在进行漫游的时候,越是复杂的认证方式,比如Radius认证,需要的重新认证的步骤越多,重新连接的时间就越长。为了加快认证速度,有3个与快速漫游有关的标准推出。

  苹果官网上明确说明了哪些产品支持802.11kvr协议,但是安卓手机品牌众多,三星的一些型号有明确的标识,一般安卓手机可能并不支持。如果AP开启了kvr协议的支持,但是终端不支持的时候,有可能会引起终端的漫游异常。这个功能在复杂的网络环境下,建议不要开启。网络的兼容和稳定最重要。

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