科普：手机5G WiFi 那些事

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科普：手机5G WiFi 那些事（一）

移动互联网大行其道的今天，大家使用手机上网、看电影、玩游戏是越来越频繁。不过收入微薄的天朝青年是没有那么多钱贡献给三座大山滴，大家就越来越依赖 WiFi 网络。但是大伙有没发现，当连接 WiFi 的设备多了，以及周围使用各种频率制式的无线设备多了的时候，手机 WiFi 连接就不那么流畅了。


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问题是怎么来的呢？
懂一点电信知识的童鞋应该知道，WiFi 网络工作在 2.4G ISM 公共频段。而 ISM 是指工业的(Industrial)、科学的 (Scientific) 和医学的 (Medical)，是各国挪出某一段频段主要开放给工业，科学和医学机构使用。
WLAN（无线局域网） 802.11 标准属下的 WiFi 使用的 2.4G ISM 频段，在大多数国家覆盖了 2.400MHz - 2.483MHz 频段区间，一般分为 13 个信道，就好比一条高速公路有 13 个「虚拟」行车道。虽然 WLAN 802.11 标准下同一信道是可以复用的，但不同 AP 点在相距过近，同频发射功率过大超过阀值时，会产生同频干扰。比如，当你将几台无线路由器放在一起使用，恰好它们都在某个时段使用了 11 信道，各自就会产生干扰。此种情况非常常见，居住区、办公区部署的 WiFi 网络越来越密集的今天，同频干扰非常普遍。

当然，802.11 协议被设计成在某种程度上可以抵抗干扰。802.11 设备在数据传输前发现有干扰，它会暂停传输直到干扰消失为止。如果在传输过程中发生干扰（并且该干扰导致数据包不能正常接收），那么确认包收不到会使数据重新传输。最终数据包会全部通过。但是，暂停或者重新传输数据会严重影响你的无线网络容量和性能。
错开使用不同信道，是解决同频干扰的最好方法。但从上图我们可以看到，2.4G ISM 频段太窄太过拥挤，只有 1,6,11 信道是相互独立的。
另一方面，不兼容 WLAN 802.11 标准的设备，也在使用 2.4G ISM 公共频段。我们熟悉的蓝牙耳机、USB 无线键鼠、子母机无绳电话、ZigBee 家庭或工业自动化控制、微波炉等，也都在 2.4G ISM 频段或附近频段工作。当它们开启时，就会干扰WLAN网络设备的信号收发。

有人做过测试，工作时 RF 频谱较宽的子母机无绳电话、蓝牙耳机、微波炉等，是严重降低 WLAN 网络速率的罪魁祸首。
如何解决？
2.4GHz 频段路窄车多拥挤，如何解决呢？再拓一条新路！这条路就是 5G WiFi。

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科普：手机5G WiFi 那些事（二）

很多人肯定有这样的困惑：大家都熟悉 2G/3G/4G 通信标准，5G 是什么，怎么又跟 WiFi 扯上关系了呢？上一篇文章解释传统 WiFi 易被干扰，是有下面两个原因：

• WLAN 802.11 标准设备部署密集，易产生同频干扰
• 非 WLAN 标准设备也在使用 2.4G ISM 频段
  

总结起来，就是 WiFi 之前主要使用的是 2.4GHz 频段，太过「拥堵」，为了解决问题就拓了一条新路：纳入新的频谱资源—— 5GHz 频段。所谓的 5G WiFi，强调的是 WiFi 网络传播在 5G 频段，而非诞生了什么比 4G 更高的 5G 通信标准。
由于 WiFi 联盟认证的设备都遵从于 WLAN（无线局域网） 802.11 标准，而这个标准一直都在发展中，所以支持不同 802.11 标准的 WiFi 设备，数据传输效果（速度、距离、穿墙）是不一样的。
最为常见的标准：
802.11b 标准。传播在 2.4G 频段上，只提供 20MHz 的标准带宽，最高传输速率 11Mbit/s。
802.11g 标准。同样传播在 2.4G 频段上，同样只提供 20MHz 标准带宽，但是最高传输速率提升到 54Mbit/s，且向下兼容 802.11b 设备。
无论是手机还是电脑，所有可以连接 WLAN 网络的设备，一般都支持这两个标准。很明显，支持 802.11g 标准的设备，可以拥有更高的传输速率。
802.11a 标准
传播在 5G 频段，同样只提供 20MHz 的标准带宽，最高传输速率为 54Mbit/s。
虽然 802.11a 标准作为 WLAN 原始标准之一，早在 1999 年就被确立（同样速率的 802.11g 标准 2003 年才确立），但是由于传播在 5G 频段，广大只支持 802.11b/g 的设备无法与其兼容。
802.11a 标准传播在 5G 频段，这个频段目前的民用较少，所以相较于日益拥挤的 2.4G 频段，不容易受干扰，有更好的数据吞吐表现。不过 5G 信号更容易被墙阻挡吸收，传输距离上不及 802.11b/g。
802.11n 标准
这个标准是值得书写的变革。可同时传播在 2.4/5GHz 频段，单一通路的最大传输速率提升到 72.2Mbit/s，而且提供了 20MHz/40MHz 两种带宽选择，还引入了 MIMO 技术。
允许提供两倍于标准带宽 20MHz 的 40MHz，就像一条公路路面拓宽了一倍，原来只能通过两辆车的路现在能同时通过 4 辆车。所以，单位时间内数据传输的速率提升了一倍。
至于，MIMO 技术了解的人可能比较少。这里只简单解释下。
MIMO 即多重输入输出技术，无线网络通信数据通过多重切割之后，经过多重天线进行同步传送；由于无线信号在传送的过程中，易受多种因素的影响和干扰，会走不同的反射或穿越路径，因此到达接收端的时间不一致。为了避免数据不同步而无法重新组合，接收端由多重天线接收，对接收信号利用 DSP 重新计算的方式，根据时间差的因素，将分开的数据重新组合后输出正确且快速的数据流。由于无线传送的数据经过分割传送，不仅单一数据流量降低，可延长传送距离，而且还拓展了天线接收范围。
简单来说，MIMO 技术瞬间提升了几倍数据传输速率的同时，又不用额外占用频谱，同时还延长信号接收距离。802.11n 标准下的 MIMO 技术支持最大 4 路扩展，就像提供了 4 层立体车道。
普通公路升级为高速公路（20MHz 带宽下最高速率提升到 72.2Mbit/s），路面拓宽一倍（可提供双倍带宽），4 层立体式公路（支持 4X MIMO）。融合了这三项改进的 802.11n 标准，整体的数据吞吐量，理论上最高达到了惊人的 600Mbit/s。
802.11ac 标准
这就是我们俗称的 5G WiFi，它只传播在 5G 频段，提供 20/40/60/80MHz 四种带宽选择，MIMO 技术从 4 路复用到最多支持 8 路复用，不同带宽下单一通路的传输速率也有提升。
802.11ac 几乎可以看做是 802.11n 的修订版和加强版。只在 5G 频段传播，「修订了」还有 2.4G 可选择传播频段；而增加 60/80MHz 的带宽选择、MIMO 技术扩展到 8 路复用、单一通路的最高传输速率提升，相当于路面进一步拓宽、立体加层更多，高速公路速度上限放的更宽。整体的数据吞吐量，因而有巨大的飞跃。
下面是不同 802.11 标准的一个全面对比：


你手上可以连接无线网络（WiFi）的设备，一般都会标明能够支持哪些 WLAN 802.11 标准。


支持不同的标准，数据传输效果就会大相径庭。厂商之所以会大力宣传自己的手机支持双路 WiFi/5GWiFi，原因就在于此。（待续）