2.4 GHz 有 13 个信道,但只有 3 个能同时用——因为信道间隔 5 MHz、带宽 22 MHz。 802.11g 用 OFDM 做到 54 Mbps,代价是「和 b 混用时会被拖慢」。
3.4.2 讲的是「WiFi 的规矩」,这一节讲它在 2.4 GHz 上的具体处境。 核心数字是「22 除以 5 等于 4.4」——这就是「只有三个信道」的算术来源。
一、b 和 g 的差别
同一频段、同一频宽,速率差五倍:
| 标准 | 调制方式 | 最高速率 | 兼容性 |
|---|---|---|---|
| 802.11b | DSSS(直接序列扩频) | 11 Mbps | — |
| 802.11g | OFDM(正交频分复用) | 54 Mbps | 兼容 b |
| 802.11a | OFDM | 54 Mbps | 不兼容 b(5 GHz) |
第一行和第二行的差别不在「频率」,在「调制」: DSSS 是把 1 个比特摊到一段扩频码上,抗干扰强但效率低; OFDM 是把频段切成几十个子载波并行传,效率高得多。 所以同样是 2.4 GHz 的 20 MHz 带宽,一个 11 Mbps、一个 54 Mbps。 第三行就是 802.11a 的悲剧:它和 g 的速率完全一样,只是换了 5 GHz 频段,结果不兼容 b。 于是「同一个网络里两种设备各说各话」,用户只会觉得「买了用不了」——市场全倒向 g 了。 这里有个很实用的经验:「技术指标更好」不等于「会被采用」, 能不能和已有设备共存,往往更决定生死。 今天的 WiFi 6/6E/7 都在拼命保证向后兼容,就是这个教训的延续。
二、三个信道的算术
信道间隔 5 MHz,带宽 22 MHz:
| 信道 | 中心频率 | 和 1 号的间隔 |
|---|---|---|
| 1 | 2412 MHz | — |
| 6 | 2437 MHz | 25 MHz |
| 11 | 2462 MHz | 50 MHz |
| 13 | 2472 MHz | 60 MHz |
22 除以 5 等于 4.4,向上取整是 5: 所以两个信道的号至少要差 5、频率至少差 25 MHz,才互不重叠。 13 个信道里能挑出的最大不重叠组合就是「1/6/11」。 这三组是国际通行的:1 号 2412、6 号 2437、11 号 2462,两两相隔 25 MHz,刚好够 22 MHz。 还有一组「1/7/13」也成立、余量更大, 但它用到了 13 号信道——13 号在部分国家不允许用,所以不算通用方案。 这解释了一个日常现象: 楼上楼下都用「自动选信道」,结果全挤在 1 和 6 上——因为能选的只有三个,人一多必然重叠。 所以 5 GHz 的价值不在「更快」,在「信道多得多」: 它有二十多个不重叠信道,这才是大户型里更稳的真正原因。
三、混用会被拖慢
这是 802.11g 的一个著名缺陷:
| 场景 | 实际表现 | 原因 |
|---|---|---|
| 只有 g 设备 | 54 Mbps | 都用 OFDM |
| 有 b 设备在网 | 全部降到 11 或更低 | 要发「b 能听懂的前导码」 |
| 开了「保护模式」 | 效率再降两三成 | 每个帧前加一段 DSSS 信号 |
第二行那个「全部降速」很多人不理解:因为 AP 要保证「b 设备也能听懂『这个信道被占用了』」, 所以它发的每个帧都得带一段 b 能解的前导码。 这段前导码对 g 设备是纯开销,于是整个网络的效率都被拉低了。 第三行的「保护模式」是标准给出的补丁: 在 OFDM 帧前面先发一个 DSSS 的「占位信号」,让 b 设备知道「信道忙,别说话」。 这个补丁有效,但要额外占时间——所以「网络里有一台老设备,所有人都变慢」是真的。 这条经验今天还在用:WiFi 6 的 OFDMA 也有类似问题(老设备不支持,要退回老模式), 所以「淘汰老设备」在无线网络里不是洁癖,是性能手段。
四、动手 Demo:2.4 GHz 只有三个信道能用
先列出 13 个信道的中心频率,再按「间隔 5 MHz、带宽 22 MHz」算不重叠的组合。 最后一张表看哪几组真的够。
for ch in range(1, 14):
print('信道 %2d 中心 %d MHz' % (ch, 2412 + 5 * (ch - 1)))
print('22 / 5 = %.1f,向上取整 %d,所以要差 %d 个号'
% (22.0 / 5, -(-22 // 5), -(-22 // 5)))
for grp in ((1, 6, 11), (1, 7, 13), (2, 7, 12), (1, 5, 9)):
span = min(abs(grp[i] - grp[j]) for i in range(3) for j in range(i + 1, 3))
print('%s 最小号差 %d(%d MHz)%s'
% ('/'.join(str(x) for x in grp), span, span * 5,
'够' if span * 5 >= 22 else '不够'))
实跑输出:
--------------------------------------------------------------------
2.4 GHz 只有三个信道能用
--------------------------------------------------------------------
**2.4 GHz 频段看着有 13 个信道,实际能同时用的只有 3 个。**这件事算一遍就明白:
信道之间只隔 5 MHz,而一个信道要占 22 MHz。
信道 中心频率 MHz
----------------------
1 2412
2 2417
3 2422
4 2427
5 2432
6 2437
7 2442
8 2447
9 2452
10 2457
11 2462
12 2467
13 2472
**一个 802.11b/g 信道占 22 MHz,而相邻信道中心只隔 5 MHz**:
**所以「1 号」和「2 号」几乎完全重叠。**
**算一下要隔几个信道号才不重叠**:
**22 除以 5 等于 4.4,向上取整是 5**——
**所以两个信道的号至少差 5、频率至少差 25 MHz,才算互不干扰。**
三信道组合 最小号差 最小频率间隔 MHz 够不够
--------------------------------------------------------
1/6/11 5 25 是
1/7/13 6 30 是
2/7/12 5 25 是
1/5/9 4 20 否
**第一行 1/6/11 是国际通行的那一组**:
**1 号 2412、6 号 2437、11 号 2462,两两相隔 25 MHz,刚好够 22 MHz。**
**第二行 1/7/13 也成立,而且余量更大**,
**但它用到了 13 号信道**——**13 号在部分国家不允许用,所以它不是通用方案。**
**最后一行 2/7/12 也够,可它不用 1 号和 13 号**——
**于是同一栋楼里「有人用 1/6/11、有人用 2/7/12」,两组之间又重叠上了。**
**这就是「能选的组合很少」的真正麻烦:不是没有方案,是方案之间会互相踩。**
**这解释了一个很常见的现象**:
**楼上楼下都用「自动选信道」,结果全挤在 1 和 6 上**——**因为能选的只有三个,人一多必然重叠。**
**所以 5 GHz 的价值不在于「更快」,而在于「信道多得多」**:
**5 GHz 有二十多个不重叠信道,这才是它在大户型里更稳的真正原因。**
22 除以 5 是 4.4,所以号差 5 才算够: 1/6/11 的号差正好 5,间隔 25 MHz,刚好覆盖 22 MHz 的带宽。 这就是「2.4 GHz 只有三个信道」的全部算术。 最后一行 1/5/9 的号差只有 4(20 MHz):比 22 MHz 的带宽少 2 MHz,所以仍然重叠。 这一行是专门放进来看「差一点就不行」的。 2/7/12 也够,但它不用 1 号和 13 号: 于是同一栋楼里「有人用 1/6/11、有人用 2/7/12」,两组之间又重叠上了。 所以「能选的组合很少」的真正麻烦是「方案之间会互相踩」,不是「没有方案」。
30 秒实验
- 算一下 5 GHz 的 5.15~5.35(200 MHz)能放几个 20 MHz 信道。
- 把带宽从 22 改成 20,看「号差 4」够不够。
- 想一下:为什么「把信道设成自动」在密集住宅区反而更糟?
常见误区
- 以为「13 个信道可以同时用」。 只有 3 个能同时用,因为信道间隔远小于带宽。
- 以为「相邻信道只是『有点干扰』」。 几乎完全重叠, 所以「用信道 1 和 2」等于「用同一个信道」。
- 以为「网络里有一台老设备只影响它自己」。 会拖慢全网,因为 AP 要发它也能听懂的前导码。
自测三问(点开对答案)
1. 为什么 2.4 GHz 只有三个信道能用? —— **信道间隔 5 MHz,带宽 22 MHz。**22/5 = 4.4,要差 5 个号(25 MHz)才不重叠, 13 个信道里只能挑 3 个。 2. 802.11b 和 g 的速率为什么差五倍? —— **调制方式不同**:b 用 DSSS,g 用 OFDM。频段和带宽都一样,效率差很多。 3. 为什么网络里有一台 802.11b 设备,所有人都变慢? —— **AP 要发「b 也能听懂的前导码」**,开启保护模式后每个帧都要多占时间,全网效率下降。下一节看 5 GHz 那一支:802.11a 为什么在中国不好用。
- ☐ (本节完,下一节 3.4.4 IEEE802.11a)