波仔
📡 第六章 高速普及的无线LAN及其基础知识
📄 一句话概括

无线 LAN 的前提不是技术，是「有一段可以随便用的频谱」。 免许可频段的开放，才是它从实验室走进办公室的真正转折。

📝 本节和前面几节的关系

前五章讲的全是有线。从这一章开始，「线」没有了。 没有线之后，所有旧的直觉都要重算：带宽不独占、冲突听不见、距离有限、邻居会干扰你。

一、从「无线电连岛」开始

1970 年代，夏威夷大学做了一个叫 ALOHAnet 的网络：用无线电把几个岛上的计算机连起来。

它的做法很朴素：有数据就发，发完等确认；没收到确认就随机等一段时间再发。 这个「想说就说、撞了再退」的策略，后来叫 ALOHA 协议。

而以太网在 1973 年出现时，用的正是 ALOHA 的改进版： 加了「发之前先听」与「边发边听」两条，效率从 18% 提到 80% 以上。 所以「无线以太网」这个说法其实反了——以太网本来就是从无线那套思路演化来的。

但真正的转折发生在 1985 年：美国开放了 ISM 频段（工业、科学、医疗），允许免许可使用。 没有这一步，「自己架一个无线网」在法律上就不成立。

二、免许可频段改变了什么

有许可的频段（比如手机）是这样用的：运营商花钱买下某段频率的独占权，别人不能用。 好处是「不受干扰」，坏处是「贵，而且门槛极高」。

免许可频段反过来：谁都能用，但必须遵守三条： 发射功率有上限、必须能容忍别人的干扰、不得干扰有许可的业务。

这三条带来的后果很深：功率上限决定了覆盖范围（五六章后面会反复出现）； 「容忍干扰」意味着「你不能投诉邻居占用了你的信道」； 「不得干扰他人」意味着「设备要有自动避让机制」。

所以无线 LAN 的所有设计，都是在「共享」这个前提下做的： 共享频谱、共享空口时间、共享「谁先说话」的机会。 这和有线的「独占一条线」是完全不同的世界。

三、从 2 Mbps 到现在

1997 年，第一个 802.11 标准定下来时只有 2 Mbps。 2026 年的 Wi-Fi 7 标称能到 40 Gbps 以上。 二十多年涨了两万倍，靠的是四件事轮流发力：

一、更好的调制（一个符号带更多比特）：从 2 到 8 甚至 12 bit。 二、更宽的信道（20 MHz 到 320 MHz）：16 倍。三、更多天线（单流到 8 流以上）：空间复用。 四、更高的频段：2.4 到 5 再到 6 GHz，换来干净的宽信道。

但四条路都有天花板：调制受噪声限，带宽受频谱限，天线受体积限，频段受穿透力限。 所以每一代的提升幅度在变小——从 11 到 54 Mbps 是 5 倍，从 Wi-Fi 6 到 7 只有 1.5 倍左右。

四、动手 Demo：2.4 GHz 为什么这么挤

这段算 2.4 GHz 这段免许可频段的总带宽能放几个信道、为什么「不重叠的只有三个」， 以及相邻信道重叠多少。

P(u"  2.4 GHz 频段：2.4000 ~ 2.4835 GHz，共 83.5 MHz。")
P(u"  理论上并排放：83.5 ÷ 20 ＝ %.1f 个。" % (83.5 / 20.0))
P(u"  实际能完全不重叠的只有 3 个（1、6、11 信道）。")

实跑输出：

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2.4 GHz 为什么这么挤
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**无线的第一个约束不是技术，是频谱。**
**而 2.4 GHz 这一段，全世界都免许可使用。**

  2.4 GHz 频段：2.4000 ~ 2.4835 GHz，共 83.5 MHz。
  一个 20 MHz 信道占 20 MHz。

  理论上并排放：83.5 ÷ 20 ＝ 4.2 个。
  实际能完全不重叠的只有 3 个（1、6、11 信道）。

**为什么「3 个」而不是「4 个」**：
  相邻信道的中心频率间隔 5 MHz。
  信道 1 中心 2.412 GHz，信道 6 中心 2.437 GHz，差 25 MHz。
  而一个信道实际占 22 MHz（DSSS）——
  所以「中心差 25 MHz」才勉强放得下「占 22 MHz」。
  再密就会重叠。

**算一下重叠的代价**：

  相隔 0 个信道（中心差  0 MHz）：重叠 22 MHz。
  相隔 1 个信道（中心差  5 MHz）：重叠 17 MHz。
  相隔 5 个信道（中心差 25 MHz）：重叠  0 MHz。

**相邻信道（差 5 MHz）重叠 17 MHz，等于几乎全撞。**
**所以「用 1、2、3 三个信道做三个 AP」是错的**——**它们互相干扰，效果比只用一个还差。**

「83.5 MHz 只能放三个 20 MHz 信道」这个结论要会自己推： 因为一个信道实际占 22 MHz（DSSS），而相邻信道的中心只差 5 MHz。 所以「五个信道号」才够 25 MHz 的间隔。

注意「相邻信道重叠 17 MHz」那一行： 它说明「用 1、2、3 做三个 AP」是彻底错的——三者互相干扰，效果比只用一个还差。 而现场经常能看到这种配置，因为「三个信道」听起来很合理。

最后一句「无线真正的稀缺资源是空口时间，不是带宽」要记住： 这是整章的钥匙——后面所有关于「效率」「半双工」「竞争」的讨论，都从这句话出发。

30 秒实验

  1. 用手机装一个 Wi-Fi 分析仪，看周围有多少个 AP、各在哪个信道。
  2. 数一下你周围 2.4 GHz 有几个用了信道 1、6、11 之外的。
  3. 想一想：为什么办公楼里 5 GHz 的 AP 通常比 2.4 GHz 多？

常见误区

  1. 以为无线是以太网加一根天线。介质完全不同，规则也不同。
  2. 以为信道号就是「不同的频段」。它们大量重叠。
  3. 以为发射功率越大越好。有法规上限，而且会干扰别人。
自测三问（点开对答案） 1. 无线 LAN 从实验室走向实用的关键前提是什么？ —— 1985 年免许可的 ISM 频段开放，使「自己架无线网」在法律上成立。 2. 免许可频段的三条约束是什么？ —— 发射功率有上限、必须容忍别人的干扰、不得干扰有许可的业务。 3. 2.4 GHz 为什么只能放三个不重叠的 20 MHz 信道？ —— 总带宽 83.5 MHz，每信道实占 22 MHz，相邻信道中心只差 5 MHz。

下一节：没有线之后，怎么知道「现在能不能发」——CSMA/CA。

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