无线信道规划：非重叠信道、ACI 与信道宽度

正确地设计和部署无线网络涉及许多内容，其中重要的一项就是信道的规划。完善的信道方案有助于减少每一个比特传输的时间，而这是高性能无线网络的基础之一。

IEEE 802.11标准定义了2.4 GHz和5 GHz的频率范围。在美国，2.4G的频段分成11(1-11)个信道(中国为13个信道)，5G频段为36-165。

无论你使用的是静态设置的信道，还是无线厂商内置的动态信道设置。请不要忽略另一个重要的因素，信道宽度。

—2.4 GHz 信道规划—

在2.4 GHz上我们按照常用的1-11信道来举例。虽然有11个信道，但是当中只有3个信道不会"重叠"或者"相互干扰"。即1、6、11。信道2-5会干扰到信道1和6，信道7-10会干扰到信道6和11。我们不深入了解无线传输原理，只先了解当一个设备(可能是接入点，也可能是客户端)要传输数据时，它必须得等到信道是"空闲"的时候才能传输。简而言之，在一个时间点只能有一个设备在传输数据。

假设在某个无线场景有两个无线AP在工作，2.4G都使用20Mhz的频宽，其中一个运行在信道1，另一个运行在信道6，由于这两个信道是互不干扰的。所以这两个AP和其关联的客户端在工作的时候并不会互相影响。这时，如果这时增加了一台AP，2.4G还是使用20Mhz，运行在信道3的话。这时候会发生什么情况？由于信道3的频率跟信道1和6有重叠，所以当信道3的设备在传输数据的时候，会对信道1和6产生干扰使得另外两个AP之间的数据容易传输失败，最终导致整个无线性能的下降。这种类型的干扰我们称之为相邻信道干扰Adjacent Channel Interference (ACI)。

另一方面，在某个区域内，当两个或多个AP运行在同一个信道时，这意味着某个AP下面的客户要传输数据的时候不仅要等待这个AP下面其他的客户端，还要等待同信道的另一个AP下的客户端。这种干扰我们称为同频干扰(Co-Channel Interference，简称CCI)。CCI也会降低无线性能，因为设备需要等待更长的时间来获得传输机会。

以上所说的都是以2.4G频段为例，尽管在802.11n标准引入了40MHz，但由于2.4G可用的频谱宽度实在太小，除非无线环境特别"干净"，不然在大部分情况都强烈建议只使用20MHz。

—5 GHz 信道规划—

我们将目光移到5G频段上面，由于5G频段比2.4G宽很多，所以在无线规划中5G可以变得更灵活一些。5G的每条信道是占用20MHz非重叠频率。除了20MHz之外，5G还支持将多条20MHz信道捆绑成40MHz或者80MHz，甚至160MHz。信道变宽最直接的影响就是吞吐量，无线设备的外包装那些惊人的吞吐量数据主要就是这么来的。听起来很不错，但实际上我们并非所有的5G频段都可以使用。我们先看一下5G的信道分布图。

从上图可以看到5G的频谱要比2.4G复杂得多，因为中间涉及到一段DFS信道。DFS信道本文不深入讲，只要了解DFS信道不是都可以用的。抛开DFS信道的话，只有36-48四个20MHz的信道和149-165五个20MHz的信道。假如我们使用40MHz，那么只剩下4个非重叠信道，如果80MHz呢？很明显就剩下2个非重叠信道了，如果一个场景部署了多个使用80MHz信道的AP，如果之间的距离足够远，那可能没太大问题，但如果AP的信号重叠比较大，那么大部分设备会遇到同频干扰(CCI)的问题。

此外还需要考虑的一个问题是，每次增加信道带宽时(20m-40m和40m-80m等)，都会给该信道增加额外3dB的噪声，3dB意味着噪声增加一倍。噪声增加，但信号强度不变，意味着SNR(信噪比)降低，这就导致更难获得较高的MCS速率导致吞吐量降低，又进一步影响性能。

高性能Wi-Fi的一项重要特征是提高信道利用率，为了防止严重的CCI，将信道宽度设置成较低值以便获得更多的不冲突信道，可以大大提高传输效率。尽管20MHz的频宽无法达到80MHz如此高的速率，但在很多场景下客户端实际不需要太高的吞吐量，20MHz或者40Mhz的速率已经可以被接受。

当然，每一种场景都是不一样的，如果你在家里或者一个小办公室只用一台AP，周围没其他信号，把频宽设置成80Mhz甚至160Mhz，让它飞起来。对于一些部署了几百甚至上千个无线AP的企业，使用较窄的频宽以提高信道利用率以便发挥较佳的性能让用户满意。

最后总结一下，高性能Wi-Fi并不单单指一台设备能获得多高的传输速率，还要考虑传输效率的问题，如同前面讲的，Wi-Fi设备的传输是需要排队的，如何在最短的时间获得传输机会也是一个重要的考虑因素。