无线网络基础:802.11协议族、频段与信道
做WiFi测试这么多年,我见过太多人一上来就开打流工具,结果连自己测的是哪个频段、信道带宽对不对都没搞清楚。说白了,吞吐测试的根基就在这章——你得先懂无线网络是怎么工作的,才能知道测试结果为什么高、为什么低。
802.11协议族:从a/b到ax/be
802.11协议族,就是WiFi的「语言版本」。不同版本说不同的方言,速率、频段、调制方式都不一样。我整理了一张表,方便你对照着看。
| 协议版本 | 发布年份 | 频段 | 最大速率 | 核心特性 |
|---|---|---|---|---|
| 802.11b | 1999 | 2.4 GHz | 11 Mbps | DSSS,早期普及 |
| 802.11a | 1999 | 5 GHz | 54 Mbps | OFDM,首次引入5G |
| 802.11g | 2003 | 2.4 GHz | 54 Mbps | OFDM,兼容b |
| 802.11n | 2009 | 2.4/5 GHz | 600 Mbps | MIMO,40MHz信道 |
| 802.11ac | 2013 | 5 GHz | 6.9 Gbps | MU-MIMO,160MHz信道 |
| 802.11ax | 2019 | 2.4/5/6 GHz | 9.6 Gbps | OFDMA,上行MU-MIMO |
| 802.11be | 2024 | 2.4/5/6 GHz | 46 Gbps | 320MHz信道,MLO |
频段:2.4GHz、5GHz、6GHz
频段就是WiFi工作的「车道」。不同车道有不同特点,选错了车道,测试结果会差很多。
2.4GHz频段
这个频段范围是2.400–2.4835 GHz,共83.5MHz带宽。它穿透力强,覆盖远,但干扰也大——蓝牙、微波炉、无线鼠标都在这个频段上跑。我在一个工厂里测过,2.4GHz的信道利用率经常到80%以上,吞吐量惨不忍睹。
5GHz频段
范围是5.150–5.850 GHz,可用带宽比2.4GHz大得多。它干扰少,速率高,但穿墙能力弱。嗯,这里要注意:5GHz分UNII-1到UNII-3几个子频段,不同国家开放的信道不一样。比如中国开放了36–64和149–165信道,美国还多一个UNII-4。
6GHz频段
这是WiFi 6E和WiFi 7新开放的频段,范围是5.925–7.125 GHz,共1.2GHz带宽。说白了,就是一条全新的高速公路,没有老设备干扰。我去年帮一个客户做6GHz的吞吐测试,第一次看到WiFi跑到2Gbps以上,确实震撼。
- 追求覆盖和穿墙 → 2.4GHz
- 追求速率和低干扰 → 5GHz
- 追求极致性能和干净频谱 → 6GHz
信道与带宽
信道就是把频段切分成一个个小格子。带宽就是每个格子有多宽。你想想看,信道越宽,能传的数据就越多,但干扰风险也越大。
2.4GHz信道规划
2.4GHz频段共14个信道(中国用1–13),每个信道宽20MHz。但信道之间只有5MHz间隔,所以相邻信道会重叠。不重叠的信道只有1、6、11三个。我曾经遇到一个客户,把AP全设在信道1上,结果同频干扰严重,吞吐量掉到10Mbps以下。
5GHz信道规划
5GHz信道宽20MHz,但可以通过绑定组成40、80、160MHz。可用信道多,干扰少,是吞吐测试的主力频段。不过要注意DFS(动态频率选择)信道——这些信道和雷达共用,AP检测到雷达信号会自动切换信道。我在一次测试中遇到过,AP突然跳到另一个信道,吞吐量瞬间掉到零,排查了半天才发现是DFS触发了。
6GHz信道规划
6GHz信道更宽,支持20、40、80、160、320MHz(WiFi 7)。因为新频段没有老设备,信道规划更灵活。但要注意,6GHz需要支持WPA3加密,不支持WPA2。如果你在抓包时发现6GHz连不上,先检查一下加密配置。
知识体系总览
下面这张图把802.11协议族、频段、信道和带宽的关系串起来了。你可以把它当作本章的「地图」。
实战要点:如何选择测试环境
讲完理论,说点实际的。做吞吐测试时,信道和频段的选择直接影响结果。我总结了几条经验:
- 先扫再测:用Wireshark或WiFi扫描工具看周围信道占用情况,选一个干扰最少的。
- 固定信道:测试过程中不要开AP的自动信道选择,手动固定一个信道。否则AP跳信道,你的测试数据就废了。
- 注意DFS:如果用了5GHz的DFS信道,先确认周围没有雷达信号。我建议非必要不用DFS信道做测试。
- 带宽匹配:AP和STA(客户端)都要支持同样的带宽。比如AP开160MHz,但网卡只支持80MHz,那实际只能跑80MHz。
- 6GHz的坑:6GHz需要WPA3,而且有些老网卡不支持。测试前先确认驱动和硬件兼容性。