魏仁樂

（中共開封市委黨校 科技創(chuàng)新與網(wǎng)絡發(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設備被廣泛地應用于室內(nèi)環(huán)境.為了切實提升行政效率，本文把某單位作為調研對象，采用咨詢、技術數(shù)據(jù)取樣等方法，對其辦公區(qū)域的Wi－Fi性能進行考察，對所得數(shù)據(jù)進行整理與分析，得到有關Wi－Fi性能的結論，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論和提出的改善建議具有一般性.

1 背景知識介紹

在 IEEE 802.11b／g 標準中，Wi－Fi工作在 2.4GHz 頻段； 在 IEEE 802.11a／ac 標準中，Wi－Fi工作在5GHz頻段；在 IEEE 802.11n／ax 標準中，Wi－Fi工作在 2.4GHz或 5GHz頻段［2－7］.現(xiàn)今，IEEE 802.11ax 的無線接入點設備剛開始在消費市場鋪開，IEEE 802.11n和IEEE 802.11ac的無線接入點設備仍然是市場的主導產(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頻段的無線接入點設備的價格明顯低于支持5GHz頻段的無線接入點設備，所以對價格比較敏感的單位和個人更傾向于購買和使用2.4GHz頻段的無線接入點設備.

信道也稱為頻道，是指傳輸無線電信號的通道［8］.2.4GHz頻率段被劃分成14個信道，分別編號信道1、信道2、信道3……信道14.一個國家會根據(jù)自身相關的法律法規(guī)和實際需求，劃定某個范圍的信道供公眾使用.中國在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個信道，分別編號信道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為動態(tài)頻率選擇信道.動態(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、氣象觀測用雷達所使用的信道有重疊.接入點設備一旦偵測到軍事與氣象雷達信號，就會自動切換到其他信道，以免干擾軍事雷達和氣象雷達的運作.在5GHz頻段信道開放方面，國家與國家之間的差異性較大.當前，中國允許使用信道 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標準支持20MHz和 40MHz兩種頻寬，而 802.11ac 和 802.11ax 標準支持 20MHz、40MHz、80MHz和 160MHz四種頻寬.頻寬越大，網(wǎng)絡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，在無線接入點密集的場所，選擇較大的頻寬并不能改善無線網(wǎng)絡質量，反而有可能使無線網(wǎng)絡變得不穩(wěn)定，降低整體網(wǎng)絡體驗效果.

2.4GHz頻段每個信道的可用頻寬均為20MHz，但實際頻寬為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頻段的每個信道均是獨立的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小于2.4GHz頻率段.

2 咨詢與數(shù)據(jù)收集

我們對調研單位的職工進行了咨詢.結果顯示，60%的職工認為辦公環(huán)境中Wi－Fi網(wǎng)絡的性能存在提升空間，其中20%的職工認為無線網(wǎng)絡速度較慢，影響了他們工作效率的提升.

為了從技術維度對職工的反饋結果作進一步的驗證，我們對該單位辦公區(qū)域的Wi－Fi技術數(shù)據(jù)進行了調查取樣，共得到68個有效樣本.

按照無線接入點的工作頻段來劃分.結果顯示，在這些樣本中，2.4GHz的Wi－Fi接入點共59個，5GHz的Wi－Fi接入點共 9個.由圖 3可知，2.4GHz的 Wi－Fi接入點的數(shù)量遠超 5GHz的 Wi－Fi接入點的數(shù)量.

圖3 不同頻段的無線接入點的數(shù)量統(tǒng)計

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

圖4 接入點無線信道占用情況統(tǒng)計

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

圖5 無線電干擾實驗信號強度衰減情況

圖6 無線電干擾實驗信號強度樣本方差

另外，調查顯示，幾乎所有的桌面式無線接入點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.人們沒有考慮信號源的位置對無線網(wǎng)絡傳輸質量的影響，信號源位置不合適有可能降低無線網(wǎng)絡傳輸?shù)馁|量.

3 分析與結論

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

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

3）因無線Wi－Fi接入點設備的放置點存在較密集的障礙物，故接入點的Wi－Fi覆蓋范圍會縮小，傳輸會受到較大影響，若客戶端距離接入點稍遠一些，則無線網(wǎng)絡速度會急劇下降.

綜上所述，調研單位辦公區(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）在對無線Wi－Fi性能要求較高的辦公室，更換無線Wi－Fi接入點設備為支持802.11ax協(xié)議或802.11ac協(xié)議的雙頻無線Wi－Fi接入點設備.若辦公室所有的客戶端設備均支持5GHz頻段，則可以考慮關閉雙頻無線Wi－Fi接入點的2.4GHz頻段，使設備僅工作在5GHz頻段；

2）對2.4GHz的無線Wi－Fi接入點設備進行配置，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、11三個信道之一，或 2、7、12三個信道之一，或 3、8、13三個信道之一），并呈蜂窩網(wǎng)狀結構；

3）對5GHz的無線Wi－Fi接入點設備進行配置.若周邊環(huán)境中有較多其他的5GHz無線Wi－Fi接入點設備，則使其鎖定于40MHz的頻寬，否則鎖定于80MHz或160MHz的頻寬，并盡量拉遠無線信道，鼓勵使用低頻段5GHz信道.若接入點支持，則可以考慮使用DFS信道，并使之符合蜂窩網(wǎng)狀結構要求；

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