802.11信道相关介绍

802.11信道相关介绍

关于信道的一些问题，如2.4G信道跟5G信道有什么不同？信道有干扰是因为什么？HT40/VHT80怎么看？为什么40和44信道不能组成40Mhz的带宽？11d中DFS信道有什么区分？2G信道跟5G信道有干扰吗？等等……

相当长的一段时间，周围同事都会或多或少的问到信道相关的一些问题，有些问题我分享了自己的理解，可以感觉类似的问题还是反反复复的被提及，所以就想写一下信道相关的基本知识点，帮助有兴趣的人理解信道（频率/频宽/band）。

2.4G我习惯直接说2G ，若出现2G的地方可自动理解为2.4G。

在2.4 GHz范围内指定了14个信道，除了信道14与之前信道间隔是12 MHz空间外，其他信道之间的间隔为5 MHz，2G 信道是十分的拥挤的，在这13（14信道属于另类，单讲）个信道上只能找到3个毫不干扰的信道，如1/6/11，或2/7/12之类的，如图：

当前14信道貌似只用于JP下的11b协议模式，看最新的管制域信息，好像JP也用了1-13信道，管制域信息本身也是在变化的，而且11b协议应该已经被淘汰了，99.999999%的AP都不会单独设置成11b only使用吧，所以当前可以默认认为2G 是13个信道。

可能大部分没看过信道频谱的人觉得信道是上图中的样子，实际上信道的样子应该与下图类似：

为了保证在任何情况下都没有干扰，Wi-Fi协议需要16.25Mhz到22 MHz的信道带宽。剩余的2Mhz间隙用作保护带（guard band），以便沿边缘频宽进行足够的衰减。通常信道的带宽布置取决于协议，选择的速率，距离以及周边环境。通常大部分国家地区（除北美）的2G 信道下的带宽情况基本如下：

从上图可以看出11b(11b/11g/11a只有HT20)模式下的单信道带宽是22Mhz，11gn的HT20是20Mhz的带宽，11N的HT40的带宽是40Mhz，上图还显示了不同带宽下用于传输数据的子载波带宽，特别需要指出的是HT40子载波带宽并非HT20子载波带宽*2，而是前者大于后者*2，原因就在于保护band在HT40减少了，相对HT40的带宽是比HT20*2大的。所以之前的802.11数据速率计算文档中HT40的理论速率并非HT20的速率*2。

11n才引入了信道绑定技术，以实现更大的带宽，在测试的过程中大家都或多或少的遇到HT40 plus or minus，那么这个加减怎么决定的呢，个人理解，2G带宽的加减内容看下图：

总结：2G信道中互不干扰的HT20的信道可以有 1.6.11/2.7.12/3.8.13/4.9.14/5.10/,以此类推，若设置某个信道，并配置HT40，例如ch2，那相邻不干扰的两个ht20有7.12；那HT40只能选择ch7的HT20的信道合并，CH2+CH7的两个HT20合并后形成的就是HT40，ch2 HT20 + ch7 HT20覆盖的范围大致就是CH2 HT40覆盖的范围（ch2 ht20+ch7 ht20比CH2 HT40覆盖的范围要大，因为相邻互不干扰的ht20信道中间是有空闲频段的，现在空闲的频段被占用，CH7的覆盖范围就往低信道方向偏移）。

同理CH12 HT40 只能绑定CH7的HT20，也只有HT40-。基本上信道定了，信道的加减就定了。

5G信道通常有25个信道，但是5G信道并非类似于2G一样，2G是1.2.3……顺序来的，而5G是36.40.44.48……其实原理类似，5G的每个信道是独立的HT20，跟相邻的信道不会干扰，其实36信道可以看成35-36-37-38四个信道绑定在一起（类似于2G），2G也可以看成是1 、6 、11三个信道（类似于5G）。5G信道综合分布图如下：

5G的每个信道是独立的HT20，互不干扰，子载波数量跟2G 11N一样，区别在于，5G的带宽绑定并非上下都可以随意绑定的，因为5G信道是有划分不同的band的，如UNII-1、UNII-2、UNII-2e等，HT40的绑定只能按照图上的所示，而不能是CH40 + CH 44绑定一个HT40的带宽。所以CH36只能绑定向上的CH40，CH40只能向下绑定CH36。HT40中心频点是加减2。ht80的中心频点是加减6。这是为什么有些在hostapd.conf中配置了带宽、信道，但是hostapd起不来，有可能中心频点没设置对。所以在5G高带宽中，完全就是信道定，则信道的加减定。

再给个VHT80的带宽加减信息：

DFS是动态频率选择，就是某些5G频段由于不同国家地区有可能之前已经划分给其他设备（军用雷达，天气雷达）使用，当WIFI在使用这些频率的时候，若这些频率上出现其他设备的信号，WIFI要能够自动的跳到其他频率上。

大部分DFS信道分布在UNII-2到UNII-2e，个别国家例外。若要使用DFS信道，需要先进行CAC检查，确保此信道无军用、天气雷达信号，正常检测时间是1mins。遵循ETSI的国家在Weather雷达信道的CAC时间是10mins。其他的跟正常5G信道没什么区别，不过DFS 是要过认证的，还有其他特殊的验证内容，这里不做介绍。

weather 雷达信道如下：

OFDM 物理层将频谱区分为工作信道，每个频宽 20-MHz 的信道道由 52 个副载波所组成（子载波数量在802.11数据速率的计算中已有详细内容）。其中有 4 个副载波充当导波（pilot carrier），用以监控路径偏移与 ICI（inter-carrier interference 载波间干扰），这里就涉及到了GT（Guard time 保护时间，跟GI眼熟吧）。至于 其余 48 个副载波则是用来传递数据。副载波之问彼此相距 0.3125MHz （1/3.2us）频道编号从-26 至 26， 如图 所示：

由于信号处理上的需要，副载波 0 并未使用。

11AX HT20下有256个子载波，频宽减为之前的1/4。其中234个子载波用于数据传输，每26个子载波称为一个RU，HT20下共有9个RU，有关RU的信息11AX的再做介绍。

由于高带宽可以带来高传输速率，所以在能配置高带宽的时候大家还是会选择高带宽的，但是什么情况下可以配置HT40呢，为什么我在AP上配置HT40，实际关联上STA时，连接速率还是HT20呢。

下面做一下分析。发到空口的包会被加上PLCP头，这个头我们抓包是看不到的，PLCP介于MAC层和PHY层之间，MAC层没法得知PHY的信息，为了适应不同的PHY，所以PLCP头上会有不同的PLCP preamble，来表明信令、业务、调制解调码等信息。所以对于一些不支持HT40的STA存在的场景，不能解析出HT PPDU的话，那当然就不能使用HT40，这样PHY就要有所区分。

11N HT40出现的场景：

场景1：

环境干净，主信道和辅信道上都不存在OBSS和No-HT STA，本AP设置成20/40共存时，可以使用HT40；

场景2：

本AP设置成20/40共存，而且OBSS下的STA都是HT的，OBSS的主信道跟本AP的主信道一致，本AP可以使用HT40；

其他场景下，若设置HT20/HT40共存下，AP都会降到HT20。例如本AP下存在11b/g的sta，隔壁存在11b/g的AP，OBSS的AP的主信道和本AP辅信道一样等。

所以2G下HT40不容易达到，一个是因为信道太过拥挤，资源不够，二是因为周边存在的legacy设备会将带宽降下去。

这时候会有人提出我就要强制设置HT40，当然也可以，但是实际上你在通信的时候可能速率还没HT20的高，这是因为使用HT40时，你要跟其他很多devices进行信道竞争，传输的效率比降到HT20要低，所以适得其反。

信道抓包示例：

HT40 channel 1：

通过以上的介绍，文章最开始的几个问题应该都有答案了吧。