WiFi自动选择信道到1/6/11这是为什么?

  • 2017-01-07
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论坛上不少朋友很困惑,为什么小极的自动信道选择选到的信道只会在1、6、11这三个信道呢?WiFi不是一共有10几个信道吗?其他信道岂不是浪费了?
这个问题是个非常典型的问题,问100个人,几乎100个人不知道答案的。为了回答这个问题,我准备不少基础知识,但是,既解释原理,又让它不是那么深涩,是有难度的,所以,如果读不懂的朋友,请多看几遍,欢迎在此话题下讨论,我看到了给你讲的更细一点。
首先,需要肯定的一点,不是小极的工程师能力不行,搞出这样的算法…(某工程师掩面而泣),而是,这是一个通用作法,是符合协议和WiFi传输原理的设计,先看一幅图:

从图中,我们很直观的看到,在一个典型的应用环境下,所有厂家的设备仿佛被某种力量牵引着,把设备的信道都设在了1、6、11这三个信道。这是为什么呢?因为,在WiFi的世界中,有一条原则雷打不动,那就是在信道范围内,同一时刻,只有一台设备可以发信号,其他设备都需要等待。
我们知道,WiFi的原理是把数据载到电磁波上,通过一定的算法来识别。那么,问题来了,如果空气中有两个设备同时发出WiFi数据,他们所在的信道又一样,这两束电磁波在空气中就会叠加(叠加原理),从而变形,变成谁都无法识别的错误数据。对我们百姓来说,不需要理解他们是如何叠加的,那是麦克斯韦、薛定谔、爱因斯坦那种级别的大佬关心的内容。所以,
结论一:因为WiFi是电磁波,所以在同一个频率范围内,某个时刻只能有一台设备工作,否则就会出错。
既然有上述特性,那么,靠大家自觉是不现实的。所以,WiFi的协议中给出了严谨的算法,来保证遵守WiFi802.11协议的设备,能够在相同的频率范围,不冲突,大家有秩序排队干活。因此,为了让各个芯片厂家有据可循,WiFi协议对频率与信道的对应做了规定,举例来说:1信道的中心频率是2.412GHz,信道有效带宽是20MHz,实际带宽是22MHz,其中的2MHz带宽是隔离带,防止某些厂商能力不足,精度无法控制的刚刚好,留点余量。如何直观的理解这个约定呢?我画了一幅图,如下所示:

从图中,我们可以直观的看到,每个信道的中心频率是多少,它所能够覆盖的范围是多少。这里,简单解释有效频率的概念,涉及到无线电传输理论,我尽量言简意赅。电磁波之所以能够传输数据,是因为波的振幅,频率等信息可以唯一确定一个矢量,只要我们对这个矢量进行编解码,就可以对应010101数据串。与网线传输数据类似,网线传输数据时,高电压表示0,低电压表示1,所以,在网线上传输的数据,就是一堆的高低高低高低高低电压组合。用电磁波来传输数据有带宽的概念,即1束波可以传1位数据,还是2位数据,还是3位数据,是有讲究的。通常,我们把这束波叫子载波,一个子载波多了可以传3位数据,即(001,110,010,等等),少了只能传1位数据,如(1或者0),那么,同时能发出多少束子载波由有效带宽决定。在WiFi的协议中约定有效带宽是20MHz,802.11N协议中,有一种有效带宽是40MHz,802.11AC协议中,有一种有效带宽是80MHz。可以直观的理解,有效带宽越宽,单位时间传输的数据量就越大,为啥11AC那么牛逼哄哄,就这个道理。
回到本话题,我们知道有了有效带宽是20MHz(老实本分,不喧哗…),那就要知道有效信道。所谓有效信道是工作时,互不干扰的有效带宽所对应的的中心频率,从上图可以看出,我在图中也给出了结论,有效信道的组合也就3种。
那么,为什么业内都要有用1、6、11这种组合呢,为啥不用其他两种组合,这里,又要涉及到一个小知识点,开篇我有解释,中国支持1-13个信道,那么,中国之外呢?欧洲支持1-13信道,美国支持1-11信道,日本支持1-14信道,总的来看,子集是1-11信道。因此,把设备的自动信道设为1-6-11这三个信道,是即安全,又普遍且皆大欢喜的作法。因此,结论来了:
结论二:信道设为1、6、11由有效信道而来,并且,从各个国家的法规出发,选择1、6、11最稳妥。
由此可以引出一个我们日常生活中常见的误区:
小王问:“张导,为啥我的小极朋友的手机搜索不到呢?是不是你家小极挫啊…”
答案:查了一下信道,发现他设了手动信道13,然后先不问为什么设13,直接告诉他,小王啊,你把信道设到1信道试试,他按照我的说法做了,他朋友的手机果然搜到小极。于是,他很困惑,丈二和尚摸不着头脑,这是为什么呢?我告诉他,不要急,我正在写一篇科普帖子,看看这篇帖子就明白原因了。(实际原因是他朋友的手机是国外行货,比如美国货,不支持12,13信道…)。
结束语,这不是结尾,这是开始,还有几篇科普的帖子会以这篇为理论依据,来解释你们看起来困惑,其实很原理很简单的现象。
谢谢大家支持~!相互学习,共同进步!
欢迎讨论。

 

原文:如果图片不清楚,到原文查看:

https://tieba.baidu.com/p/3286476432?share=9105&fr=share&see_lz=0

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偷偷告诉你,这还毛都没有 T T

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