1. WiFi 物理层基础：2.4GHz vs 5GHz 频段特性、信道划分与重叠、OFDM 与 OFDMA 原理、MIMO 与空间流
各位好，我是老周。做物联网无线这行十几年了，今天咱们聊聊 WiFi 物理层那些绕不开的基础。很多人调 WiFi 性能，上来就改发射功率、调信道，结果越调越乱。说白了，你不懂物理层，调优就是瞎蒙。
这一章我会把四个核心概念掰开揉碎讲清楚：2.4G 与 5G 频段怎么选、信道为什么老打架、OFDM 和 OFDMA 到底差在哪、MIMO 多天线是怎么工作的。嗯，都是干货，没有废话。
1.1 2.4GHz vs 5GHz：选频段就是选战场
先看一张对比表，这是我做项目时经常贴在工位上的。
| 特性 | 2.4GHz | 5GHz |
|---|---|---|
| 频率范围 | 2.400 – 2.4835 GHz | 5.150 – 5.850 GHz |
| 可用信道数（中国） | 13 个（1-13） | 约 25 个（36-165） |
| 非重叠信道 | 3 个（1、6、11） | 约 24 个 |
| 穿透能力 | 强（穿墙好） | 弱（遇墙衰减大） |
| 覆盖距离 | 远（同功率下） | 近（约 2.4G 的 60%） |
| 干扰源 | 蓝牙、微波炉、Zigbee | 雷达、部分气象设备 |
| 最大理论速率 | 约 600 Mbps（802.11n） | 约 6.9 Gbps（802.11ac Wave2） |
我个人习惯是：物联网终端如果固定位置、不要求高带宽，优先用 2.4G。比如智能插座、温湿度传感器，穿墙稳定最重要。但如果是视频监控、AR/VR 这类高吞吐应用，必须上 5G。
1.2 信道划分与重叠：别让你的信道“打架”
2.4G 频段带宽只有 83.5MHz，却被切成了 13 个信道，每个信道宽 22MHz。你想想看，相邻信道必然重叠。只有 1、6、11 这三个信道完全不重叠。
为什么会这样？因为 802.11 标准规定信道中心频率间隔 5MHz，但信号实际占用 22MHz。所以信道 1 的中心在 2412MHz，信道 2 在 2417MHz，两者频谱重叠严重。
我画了一张图，帮你理解信道重叠的逻辑。
1.3 OFDM 与 OFDMA：从“单车道”到“多车道并行”
OFDM（正交频分复用）是 802.11a/g/n/ac 的核心技术。它把宽带信道切成多个正交子载波，每个子载波独立调制数据。好处是抗多径衰落，坏处是——一个用户占一整段信道，哪怕只发几个字节。
OFDMA（正交频分多址）是 WiFi 6（802.11ax）引入的改进。它把子载波分组为 RU（Resource Unit），可以同时分配给多个用户。说白了，OFDM 是“一辆车占一条路”，OFDMA 是“多辆车共享一条路”。
看这张对比图就清楚了。
1.4 MIMO 与空间流：多天线不是摆设
MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）就是多发多收。802.11n 开始支持 4×4 MIMO，802.11ac 支持到 8×8，WiFi 6 更是支持上行 MU-MIMO。
空间流（Spatial Stream）是 MIMO 的核心概念。一根天线可以发一个空间流，但空间流数量 ≤ 天线数量。比如 4×4 MIMO 最多支持 4 个空间流，每个流独立传输数据，速率翻倍。
我记得有一次在工厂部署 AGV（自动导引车），AP 是 4×4 MIMO，但 AGV 终端只有 1 根天线。结果速率只有 150Mbps，白白浪费了 AP 的 4 流能力。后来换了双天线终端，速率直接翻到 300Mbps。
MIMO 还有两个变种：
- SU-MIMO（单用户 MIMO）：AP 同一时刻只和一个终端通信，所有空间流都给这一个终端。适合高吞吐场景，比如视频下载。
- MU-MIMO（多用户 MIMO）：AP 同一时刻和多个终端通信，空间流分配给不同终端。WiFi 5 只支持下行 MU-MIMO，WiFi 6 支持上下行 MU-MIMO。
我建议物联网项目优先考虑 MU-MIMO。因为传感器通常是小包、低速率，MU-MIMO 可以让 AP 同时服务多个传感器，而不是一个一个排队。
1.5 本章小结：物理层选型决策树
最后，我整理了一个决策流程，帮你快速判断该用哪个频段、哪种技术。