如何為頂級(jí)網(wǎng)絡(luò)性能配置Wi-Fi信道
了解Wi-Fi頻段和信道的工作是打造一個(gè)可靠的無線網(wǎng)絡(luò),并將干擾降至最小的關(guān)鍵。
對(duì)于您企業(yè)的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)性能而言,沒有什么比您的無線接入點(diǎn)(AP)所使用的信道更重要的了。您可以采用***的AP,并將其安置在最有利的地點(diǎn),以打造您企業(yè)的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)覆蓋一整幢辦公樓。但是如果他們沒有被設(shè)置在Wi-Fi頻段的***信道,您企業(yè)的無線網(wǎng)絡(luò)也是失效的。
您企業(yè)需要盡量避免同信道干擾,這是當(dāng)AP彼此都在相同或重疊的信道范圍內(nèi)的時(shí)候。您企業(yè)還必須規(guī)避來自無繩電話、藍(lán)牙耳機(jī)等設(shè)備發(fā)出的非Wi-Fi無線信號(hào)的干擾,甚至是辦公室的微波爐的電磁干擾。這兩種類型的干擾均可以通過選擇更好的Wi-Fi信道而減少。
這就是說,想要完全排除一切干擾幾乎是不可能的,因?yàn)槟承└蓴_可能來自您企業(yè)不知情的工作人員,比如那些自己安裝了無線路由器或啟用了他們智能手機(jī)或平板電腦的Wi-Fi熱點(diǎn),以及來自鄰近辦公大樓的網(wǎng)絡(luò),您企業(yè)是沒法控制的。當(dāng)工作人員們拿著他們的設(shè)備進(jìn)入或離開該辦公區(qū)域,打開或他們的Wi-Fi熱點(diǎn)時(shí),這些干擾分分鐘都可能改變。而這就是為什么說定期檢查干擾是至關(guān)重要的。
現(xiàn)如今,幾乎所有的AP都有一個(gè)自動(dòng)選擇信道的功能,可以讓AP啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)選擇***的信道,某些AP甚至還具有動(dòng)態(tài)信道的功能,并持續(xù)掃描電波(連續(xù)地或基于設(shè)定的時(shí)間間隔或次數(shù)/天),并轉(zhuǎn)換到具有***信號(hào)的信道。但是,傳感和精度水平則在AP之間有所不同,所以您企業(yè)應(yīng)該始終在部署后立即并周期性的手動(dòng)驗(yàn)證自動(dòng)信道分配。不過,想要正確分析信道,您需要了解頻率波段和信道。
有兩個(gè)射頻(RF)指定為Wi-Fi的使用頻段:2.4GHz和5GHz。兩個(gè)頻段使用未經(jīng)許可的無線電頻譜,意味著Wi-Fi裝置無法獨(dú)占對(duì)那些電波的訪問,而必須與其他無線設(shè)備共享該電波,包括無繩電話、無線安全照相機(jī)、微波爐、藍(lán)牙和Zigbee設(shè)備、雷達(dá)系統(tǒng)等等。使用較舊的802.11b和802.11g標(biāo)準(zhǔn)的Wi-Fi設(shè)備只能夠使用2.4GHz頻段,而較新的802.11n和802.11ac標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備則可以利用兩個(gè)頻段。
您會(huì)發(fā)現(xiàn),2.4GHz頻段是非常擁擠的,其重疊的頻道設(shè)計(jì),限制了可用信道的數(shù)量。雖然該頻段真的沒有足夠大到能夠讓W(xué)i-Fi網(wǎng)絡(luò)獨(dú)享,但與與其他一些非授權(quán)無線技術(shù)共享的事實(shí)則會(huì)使事情變得更糟。5GHz頻段則大得多,使得其較不容易擁塞,但對(duì)于其使用也有一些規(guī)定,限制在頻段的可用信道的數(shù)量。
了解2.4GHz頻段
2.4GHz頻段針對(duì)Wi-Fi共有14個(gè)信道,但在實(shí)際應(yīng)用中,通常最多只有3個(gè)信道。為什么?首先,不是所有地區(qū)都支持14個(gè)信道。在北美,只有1 - 11信道是完全支持的,而大多數(shù)其他地區(qū)則支持多達(dá)13個(gè)信道。在日本,所有的信道都是可用的,但14信道被限制于舊的802.11b的標(biāo)準(zhǔn)。
如下圖所描述的,信道的重疊將導(dǎo)致可用信道的數(shù)目極大地降低地。當(dāng)AP或其它Wi-Fi設(shè)備在給定的信道發(fā)送時(shí),其實(shí)際上傳播的信號(hào)是通過大約四個(gè)信道價(jià)值空間的,其要么是20MHz,要么是22MHz,這取決于所使用的無線標(biāo)準(zhǔn)。該裝置的信道數(shù)對(duì)應(yīng)中心頻率。
在2.4GHz頻段的Wi-Fi信道的寬度造成了它們的重疊。
如圖中所示,如果您設(shè)置了您AP到信道1,信號(hào)會(huì)傳播到信道3。如果AP被設(shè)置到信道6,則信號(hào)傳播是跨信道4和8。當(dāng)被設(shè)置到信道11,信號(hào)傳播從信道9到13。
僅僅利用1,6和11信道(通常被稱為非重疊信道)就可以為您企業(yè)提供最可用的帶寬。信道14將為您企業(yè)提供另一個(gè)非重疊的信道,但同樣,該信道僅在日本支持。
802.11n無線標(biāo)準(zhǔn),在2009年推出,增加了可選信道的綁定,結(jié)合了兩個(gè)相鄰的20MHz信道,以創(chuàng)建一個(gè)單一的40MHz寬的信道,以此來增加Wi-Fi連接的吞吐量和速度。然而,正如您可以從圖中看到的,只有在2.4GHz頻段才有足夠的空間提供給一個(gè)非重疊的40MHz信道,剩余的空間只能夠?yàn)橐粋€(gè)普通20MHz的非重疊信道提供足夠的空間。這些限制在極少數(shù)的環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)是可以接受的;因此,***是堅(jiān)持在2.4GHz頻段使用傳統(tǒng)信道寬度。
了解5GHz頻段
5GHz頻段與2.4GHz完全不同。正如您可以從下圖看到,其提供了更多的頻率空間,提供多達(dá)25種可能的信道。但是,正如您將會(huì)知道的,對(duì)于5GHz的使用也有很多注意事項(xiàng),而且您的AP可配置信道數(shù)量可能明顯少于25。
上圖顯示了5GHz的無線Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)信道目前在不同信道的寬度。
顯而易見的是不同的編號(hào)方案。***個(gè)無線Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的信道是36,***一個(gè)是165。然而,并非所有信道都可用。不是讓您從連續(xù)的信道(36,37,38,等)進(jìn)行選擇,Wi-Fi設(shè)備僅在非重疊信道(36,40,44等)配置操作,如果傳統(tǒng)遺留的20MHz信道已經(jīng)被使用的話。所有可配置的信道彼此相隔四個(gè)信道,但也有差距(如從信道64跳到100),因?yàn)榻o定到Wi-Fi的頻率空間是不完全連續(xù)的。
并非所有的AP均支持所有可用的信道,這主要是因?yàn)槭褂靡?guī)定限制不同部分的頻段。一些AP不具備必要的技術(shù),以滿足該限制要求,因?yàn)楣?yīng)商會(huì)選擇不包括這些技術(shù),以降低成本。
***影響力的無線網(wǎng)絡(luò)限制是從52到144信道。AP接入這些信道必須支持動(dòng)態(tài)頻率選擇(DFS)和發(fā)射功率控制(TPC)–即檢測(cè)和避免機(jī)制,防止AP干擾雷達(dá)系統(tǒng)在頻率空間具有更高的優(yōu)先級(jí)。
如果一個(gè)AP檢測(cè)到雷達(dá)的活動(dòng),如軍事或氣象站,超過一定的閾值的限制信道,其必須通過TPC降低其發(fā)射功率,或通過DFS改變信道。雷達(dá)的活動(dòng)可以通過網(wǎng)絡(luò)在距雷達(dá)站多達(dá)21英里的范圍內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)。雷達(dá)探測(cè)后所采取的修復(fù)過程會(huì)為5GHz用戶中斷無線連接,為AP嘗試其他信道。此外,檢測(cè)精度各不相同,并且您可能會(huì)看到來自其它射頻源的誤報(bào)。
與2.4GHz頻段,802.11n標(biāo)準(zhǔn)在5GHz頻段增加了可以選擇使用的信道綁定,這為您企業(yè)提供了最多可達(dá)12個(gè)非重疊40MHz寬的信道。2014年推出的802.11ac標(biāo)準(zhǔn)在5GHz頻段引入了更大的信道寬度。在***波的802.11ac產(chǎn)品中,現(xiàn)在廣泛支持使用高達(dá)80MHz的信道,提供多達(dá)6種可能的非重疊信道。而第二波的802.11ac產(chǎn)品剛剛開始推出,能夠支持高達(dá)160MHz的寬通道,提供只有兩個(gè)可能的非重疊信道,這在大多數(shù)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)條件下不可接受。但是,正如您稍后會(huì)在本文中看到的,在未來幾年有可能會(huì)有更多的空間開放。
請(qǐng)記住,如果您的AP缺乏52到144信道的DFS/TPC,或者,如果因?yàn)楦浇睦走_(dá)活動(dòng)導(dǎo)致您企業(yè)不能使用,那么您企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的可用信道數(shù)量將大大減少。在傳統(tǒng)的20MHz的信道寬度,您可以有多達(dá)九個(gè)非重疊信道。而在40MHz則會(huì)為您提供四個(gè)非重疊信道,在80MHz您只有兩個(gè)。因此,對(duì)于不支持所有信道的AP,您可能會(huì)需要使用40MHz信道,以便享有最多非重疊信道。
此圖顯示了5GHz無線Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)信道目前沒有可用的DFS/TPC在不同的信道的寬度。
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檢查信道使用情況
對(duì)于快速而簡單的查看電波,您可以在筆記本電腦或Android設(shè)備上使用一款免費(fèi)的Wi-Fi stumbler。其列出了附近的AP并能夠提供他們的基本資料,包括信道,信號(hào)級(jí)別和安全狀態(tài)。然而,這其中幾乎沒有一個(gè)被檢測(cè)過背景噪聲級(jí)別或給出信噪比(SNR)。而這兩個(gè)數(shù)據(jù)是您企業(yè)在確定***信道時(shí)應(yīng)該考慮的。他們也通常缺乏揭示隱藏的SSID名稱的能力,如果您企業(yè)需要識(shí)別一個(gè)已禁用SSID廣播的無線網(wǎng)絡(luò),這是相當(dāng)有用的。
像其他大多數(shù)Wi-Fi Stumblers一樣,inSSIDer顯示了信道的使用情況。
欲了解更多詳細(xì)信息,您企業(yè)可以考慮采用專業(yè)的無線Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)分析儀和基于地圖的測(cè)量工具,如那些來自AirMagnet公司,Ekahau公司或TamoGraph的工具。這些分析儀能夠提供噪聲和信噪比的報(bào)告,也能夠顯示任何隱藏的SSID?;诘貓D的測(cè)量工具可以讓您企業(yè)對(duì)于信道的使用、信號(hào)等參數(shù)在熱圖上實(shí)現(xiàn)可視化。這種對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的可視化是非常有用的,尤其是對(duì)于較大的網(wǎng)絡(luò)。
該熱圖顯示了一個(gè)使用AirMagnet的調(diào)查軟件執(zhí)行調(diào)查所顯示的SNR值。
想要更精確的看Wi-Fi信道,可以考慮使用RF頻譜分析儀,如AirMagnet Spectrum XT或Wi-Spy,其能夠報(bào)告信號(hào)和噪聲,甚至來自非Wi-Fi設(shè)備的信號(hào)。通常情況下,Wi-Fi Stumblers甚至專業(yè)分析儀無法單獨(dú)讀取非Wi-Fi信號(hào)。然而,最專業(yè)的分析儀和測(cè)量工具都提供某種類型的與射頻頻譜分析儀的集成。
配置頻段和信道
現(xiàn)在,您對(duì)于Wi-Fi頻段和信道已經(jīng)有了一個(gè)良好的了解,您可以更好地管理無線電波了。當(dāng)部署一個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí),通常***是設(shè)計(jì)全5GHz覆蓋,其比2.4GHz具有較短的傳輸范圍。這意味著較之一個(gè)2.4GHz的專用網(wǎng)絡(luò),您需要把更加緊密地AP安置在一起。這可能是從20到40英尺的任何地方,但取決于具體環(huán)境;具體安置位置應(yīng)通過調(diào)查來確定??紤]使用任何帶轉(zhuǎn)向功能的AP為好,讓盡可能多的用戶享受到更大,少擁擠的頻段。
當(dāng)手動(dòng)分配信道到AP時(shí),請(qǐng)記住,***堅(jiān)持傳統(tǒng)的20MHz寬的信道在2.4GHz 的1,6或11信道,以避免重疊信道的問題。對(duì)于5GHz的,盡量保持在40MHz的信道寬度,并避免52至144信道的DFS/TPC,即使您企業(yè)的AP支持他們。如果您需要進(jìn)一步增加吞吐量,以獲得更快的速度和更密集的網(wǎng)絡(luò),您不要以為雷達(dá)的干擾將是一個(gè)問題,您當(dāng)然可以嘗試使用具有較大的信道寬度的所有通道。
您企業(yè)AP的無線覆蓋區(qū)域應(yīng)互相重疊,以確保覆蓋范圍的無隙覆蓋(即死區(qū)),但要確保每個(gè)AP使用的信道交替,這樣才沒有相同或重疊的信道干擾。分配信道時(shí),也許可以從所覆蓋區(qū)域的邊緣的AP開始,您得考慮任何相鄰信道的使用以及網(wǎng)絡(luò)。如果有多個(gè)樓層,這一切將變得更復(fù)雜。
該AP設(shè)置交替互不重疊的2.4GHz頻段信道。
如上所述,當(dāng)在評(píng)價(jià)信道和驗(yàn)證覆蓋率時(shí),***還要看噪音和信噪比水平。噪音基本上是AP和無線設(shè)備必須抗衡的干擾。信噪比與噪聲和信號(hào)之間有區(qū)別,其能夠提供一個(gè)快速的值,以判斷信號(hào)的整體質(zhì)量。通常情況下,更高的信噪比意味著更好的信號(hào)質(zhì)量,潛在的AP和無線設(shè)備之間更好的連接。
當(dāng)優(yōu)化您企業(yè)的無線網(wǎng)絡(luò)時(shí),您應(yīng)該定義一些最小值,比如一個(gè)-60分貝毫瓦(dBm)的信號(hào),噪聲為-90 dBm,而信噪比為30分貝,并確保當(dāng)您在測(cè)量Wi-Fi覆蓋范圍時(shí)能夠查看這些值,或使其變得更好。您可以提高或降低這些基線,而這取決于您想要的網(wǎng)絡(luò)性能水平。
當(dāng)在選擇信道時(shí),除了查看信號(hào),噪聲和信噪比,您可能需要考慮網(wǎng)絡(luò)的平均使用情況或單個(gè)AP的典型的流量,某些Wi-Fi分析儀可以告訴您這些信息。例如,如果2.4GHz頻段過于擁擠,沒有完全空閑的信道,您想要比較AP的活動(dòng)。有一個(gè)可以更好地使用一個(gè)信道的機(jī)會(huì),即一個(gè)鄰近的AP顯示了較高的信號(hào)(因此更可能干擾您的AP配置),具有比選擇一個(gè)信道少得多的無線流量,一個(gè)鄰近的AP顯示了較低的信號(hào)(較少潛在干擾)與更多的無線活動(dòng)。
您可以參閱《企業(yè)加快Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)速度的九大貼士》這篇文章,以了解更多關(guān)于信道的使用和提高Wi-Fi性能的其他方式。
更多的5GHz信道來了
在2014年,F(xiàn)CC在5GHz頻段為Wi-Fi分配了更多的空間,但我們?cè)谶@幾年不會(huì)看到支持這些的新的AP。新的空間對(duì)于11個(gè)以上的20MHz信道,6個(gè)以上的40MHz信道,3個(gè)以上的80MHz信道或2個(gè)以上的160MHz信道將是足夠的。這將使得較大信道寬度更實(shí)用。
上圖中,標(biāo)注為當(dāng)前可用和新的信道的5GHz Wi-Fi信道現(xiàn)有已經(jīng)實(shí)現(xiàn);那些被標(biāo)記為下一代信道的有望將在未來幾年實(shí)現(xiàn)。
但與此同時(shí),新的多用戶MIMO(MU-MIMO)技術(shù)隨著第二波802.11ac的到來可以幫助提高速度,無需更寬的信道。我們現(xiàn)在看到其已經(jīng)出現(xiàn)在消費(fèi)者路由器,而我們有望在明年其在商業(yè)和企業(yè)AP出現(xiàn)。