魏仁樂

（中共開封市委黨校 科技創(chuàng)新與網(wǎng)絡(luò)發(fā)展教研室，河南 開封 475001）

0 引言

近年來，基于IEEE 802.11通信協(xié)議［1］的Wi－Fi設(shè)備被廣泛地應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境.為了切實(shí)提升行政效率，本文把某單位作為調(diào)研對(duì)象，采用咨詢、技術(shù)數(shù)據(jù)取樣等方法，對(duì)其辦公區(qū)域的Wi－Fi性能進(jìn)行考察，對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析，得到有關(guān)Wi－Fi性能的結(jié)論，然后給出了具體改善建議.由于該單位的辦公環(huán)境具有典型性，所以本文所得到的結(jié)論和提出的改善建議具有一般性.

1 背景知識(shí)介紹

在 IEEE 802.11b／g 標(biāo)準(zhǔn)中，Wi－Fi工作在 2.4GHz 頻段； 在 IEEE 802.11a／ac 標(biāo)準(zhǔn)中，Wi－Fi工作在5GHz頻段；在 IEEE 802.11n／ax 標(biāo)準(zhǔn)中，Wi－Fi工作在 2.4GHz或 5GHz頻段［2－7］.現(xiàn)今，IEEE 802.11ax 的無線接入點(diǎn)設(shè)備剛開始在消費(fèi)市場(chǎng)鋪開，IEEE 802.11n和IEEE 802.11ac的無線接入點(diǎn)設(shè)備仍然是市場(chǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)品，支持2.4GHz和5GHz工作頻段的Wi－Fi隨處可見.由于僅支持2.4GHz頻段的無線接入點(diǎn)設(shè)備的價(jià)格明顯低于支持5GHz頻段的無線接入點(diǎn)設(shè)備，所以對(duì)價(jià)格比較敏感的單位和個(gè)人更傾向于購(gòu)買和使用2.4GHz頻段的無線接入點(diǎn)設(shè)備.

信道也稱為頻道，是指?jìng)鬏敓o線電信號(hào)的通道［8］.2.4GHz頻率段被劃分成14個(gè)信道，分別編號(hào)信道1、信道2、信道3……信道14.一個(gè)國(guó)家會(huì)根據(jù)自身相關(guān)的法律法規(guī)和實(shí)際需求，劃定某個(gè)范圍的信道供公眾使用.中國(guó)在2.4GHz頻段開放信道1—信道13供民用，它們即為民用信道.

5GHz頻率段被劃分為25個(gè)信道，分別編號(hào)信道36、信道40、信道44、信道48……信道149、信道153、信道157、信道161、信道165.其中，信道52、信道56……信道141為動(dòng)態(tài)頻率選擇信道.動(dòng)態(tài)頻率選擇（Dynamic Frequency Selection，DFS）信道是特殊的5GHz頻段信道，這些信道一般很少被使用，受干擾較小，但可能與軍用、氣象觀測(cè)用雷達(dá)所使用的信道有重疊.接入點(diǎn)設(shè)備一旦偵測(cè)到軍事與氣象雷達(dá)信號(hào)，就會(huì)自動(dòng)切換到其他信道，以免干擾軍事雷達(dá)和氣象雷達(dá)的運(yùn)作.在5GHz頻段信道開放方面，國(guó)家與國(guó)家之間的差異性較大.當(dāng)前，中國(guó)允許使用信道 36、信道 40、信道 44、信道 48、信道 52（DFS信道）、信道 56（DFS信道）、信道 60（DFS信道）、信道 64（DFS信道）、信道 149、信道 153、信道 157、信道 161和信道 165.

頻寬是頻道帶寬的簡(jiǎn)稱，是指信道能通過的最高頻率與最低頻率的差值.802.11b／g／n標(biāo)準(zhǔn)支持20MHz和 40MHz兩種頻寬，而 802.11ac 和 802.11ax 標(biāo)準(zhǔn)支持 20MHz、40MHz、80MHz和 160MHz四種頻寬.頻寬越大，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的峰值越高，但也越有可能受到來自附近信道的干擾.就是說，在無線接入點(diǎn)密集的場(chǎng)所，選擇較大的頻寬并不能改善無線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，反而有可能使無線網(wǎng)絡(luò)變得不穩(wěn)定，降低整體網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)效果.

2.4GHz頻段每個(gè)信道的可用頻寬均為20MHz，但實(shí)際頻寬為22MHz，其中，2MHz為阻隔頻帶.2.4GHz頻段的信道分布如圖1所示.

圖1 工作頻段2.4GHz的信道分布

圖1中，（a）為20MHz頻寬的信道分布狀況.由圖可知，在20MHz頻寬下，2.4GHz頻率段中互不干擾的信道只有信道1、信道6、信道11.在信道12和信道13開放的國(guó)家，互不干擾的信道還有信道2、信道7、信道12以及信道3、信道8、信道13.（b）為40MHz頻寬的信道分布狀況.40MHz頻帶是兩個(gè)相鄰的20MHz頻帶合并而成的.由圖可知，在40MHz頻寬下，2.4GHz頻率段中互不干擾的信道只有信道3、信道11.

5GHz頻段的每個(gè)信道均是獨(dú)立的20MHz頻帶，它們互不干擾.5GHz頻段的信道分布如圖2所示.

圖2 工作頻段5GHz的信道分布

圖2中，（a）為20MHz頻寬的信道分布，（b）為40MHz頻寬的信道分布，（c）為80MHz頻寬的信道分布.

由于5GHz頻率段沒有重疊信道，所以從理論上說，其各信道受到干擾的可能性和受干擾程度都會(huì)小于2.4GHz頻率段.

2 咨詢與數(shù)據(jù)收集

我們對(duì)調(diào)研單位的職工進(jìn)行了咨詢.結(jié)果顯示，60%的職工認(rèn)為辦公環(huán)境中Wi－Fi網(wǎng)絡(luò)的性能存在提升空間，其中20%的職工認(rèn)為無線網(wǎng)絡(luò)速度較慢，影響了他們工作效率的提升.

為了從技術(shù)維度對(duì)職工的反饋結(jié)果作進(jìn)一步的驗(yàn)證，我們對(duì)該單位辦公區(qū)域的Wi－Fi技術(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行了調(diào)查取樣，共得到68個(gè)有效樣本.

按照無線接入點(diǎn)的工作頻段來劃分.結(jié)果顯示，在這些樣本中，2.4GHz的Wi－Fi接入點(diǎn)共59個(gè)，5GHz的Wi－Fi接入點(diǎn)共 9個(gè).由圖 3可知，2.4GHz的 Wi－Fi接入點(diǎn)的數(shù)量遠(yuǎn)超 5GHz的 Wi－Fi接入點(diǎn)的數(shù)量.

圖3 不同頻段的無線接入點(diǎn)的數(shù)量統(tǒng)計(jì)

按照無線接入點(diǎn)的信道來劃分.如圖4所示，約五分之一的Wi－Fi接入點(diǎn)的無線信道編號(hào)為1，約五分之一的Wi－Fi接入點(diǎn)的無線信道編號(hào)為6，約五分之一的Wi－Fi接入點(diǎn)的無線信道編號(hào)為11，約四分之一的Wi－Fi接入點(diǎn)位于其他2.4GHz信道，其余的Wi－Fi接入點(diǎn)均勻分布于5GHz高頻段信道.從圖中可知，2.4GHz工作頻段中，大多數(shù)無線接入點(diǎn)占用了1、6、11這三個(gè)無重疊信道，且基本上呈交叉配置的蜂窩網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種設(shè)置避免了相鄰的辦公室使用相同的無重疊信道.

圖4 接入點(diǎn)無線信道占用情況統(tǒng)計(jì)

按照無線接入點(diǎn)的頻寬劃分.約70%的2.4GHz頻段的Wi－Fi接入點(diǎn)的頻寬為20MHz，約30%的2.4GHz頻段的Wi－Fi接入點(diǎn)的頻寬為40MHz，如圖5所示；約25%的5GHz頻段的Wi－Fi接入點(diǎn)的頻寬為40MHz，約75%的5GHz頻段的Wi－Fi接入點(diǎn)的頻寬為80MHz，如圖6所示.

圖5 無線電干擾實(shí)驗(yàn)信號(hào)強(qiáng)度衰減情況

圖6 無線電干擾實(shí)驗(yàn)信號(hào)強(qiáng)度樣本方差

另外，調(diào)查顯示，幾乎所有的桌面式無線接入點(diǎn)或無線路由器均置于桌縫中、桌面下、柜子中或其他障礙物較密集之處.人們沒有考慮信號(hào)源的位置對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量的影響，信號(hào)源位置不合適有可能降低無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)馁|(zhì)量.

3 分析與結(jié)論

1）在調(diào)研單位辦公區(qū)域使用了大量的2.4GHz無線Wi－Fi接入點(diǎn)設(shè)備作為主流的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備.因2.4GHz頻段的各個(gè)信道之間存在大量干擾，且其他設(shè)備如藍(lán)牙、大功率電器等有可能對(duì)2.4GHz頻段造成額外干擾，所以該單位辦公區(qū)域無線網(wǎng)絡(luò)的性能有可能產(chǎn)生較大的波動(dòng)；

2）因信道布局較為合理，故目前調(diào)研單位辦公區(qū)域的整體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境可以基本滿足辦公需求；

3）因無線Wi－Fi接入點(diǎn)設(shè)備的放置點(diǎn)存在較密集的障礙物，故接入點(diǎn)的Wi－Fi覆蓋范圍會(huì)縮小，傳輸會(huì)受到較大影響，若客戶端距離接入點(diǎn)稍遠(yuǎn)一些，則無線網(wǎng)絡(luò)速度會(huì)急劇下降.

綜上所述，調(diào)研單位辦公區(qū)域的Wi－Fi性能目前可以基本滿足辦公需求，但仍有較大的提升空間.

4 改善建議

1）在對(duì)無線Wi－Fi性能要求較高的辦公室，更換無線Wi－Fi接入點(diǎn)設(shè)備為支持802.11ax協(xié)議或802.11ac協(xié)議的雙頻無線Wi－Fi接入點(diǎn)設(shè)備.若辦公室所有的客戶端設(shè)備均支持5GHz頻段，則可以考慮關(guān)閉雙頻無線Wi－Fi接入點(diǎn)的2.4GHz頻段，使設(shè)備僅工作在5GHz頻段；

2）對(duì)2.4GHz的無線Wi－Fi接入點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行配置，使其鎖定于20MHz的頻寬，并以交叉配置的方式固定工作信道（固定于 1、6、11三個(gè)信道之一，或 2、7、12三個(gè)信道之一，或 3、8、13三個(gè)信道之一），并呈蜂窩網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；

3）對(duì)5GHz的無線Wi－Fi接入點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行配置.若周邊環(huán)境中有較多其他的5GHz無線Wi－Fi接入點(diǎn)設(shè)備，則使其鎖定于40MHz的頻寬，否則鎖定于80MHz或160MHz的頻寬，并盡量拉遠(yuǎn)無線信道，鼓勵(lì)使用低頻段5GHz信道.若接入點(diǎn)支持，則可以考慮使用DFS信道，并使之符合蜂窩網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)要求；

4）重新放置無線接入點(diǎn)設(shè)備或無線路由器，使其位置的安排符合不遮擋、靠中心、就高不就低的原則.