Labs 導(dǎo)讀

你是否碰到過(guò)和朋友一起看劇、玩游戲時(shí)，關(guān)鍵時(shí)刻視頻在緩沖、游戲卡頓的現(xiàn)象?你是否碰到每當(dāng)使用家里微波爐的時(shí)候，正在播放的視頻不順暢?每當(dāng)碰到這些情況時(shí)，是否在責(zé)怪運(yùn)營(yíng)商寬帶效果不佳?亦或者大罵路由器不給力!但大多情況下并不是寬帶網(wǎng)速低，也不是路由器不給力，實(shí)際上是無(wú)線信號(hào)(Wi-Fi)被干擾了。Wi-Fi，到底是什么?這個(gè)看不見(jiàn)摸不著的但是在我們的生活工作中又無(wú)時(shí)無(wú)刻不在使用的東西，究竟是被什么因素給干擾了，怎么被干擾的?今天就為大家一一探秘。

1、MIMO技術(shù)

在我們?nèi)粘Ｉ钪?，一個(gè)路由器會(huì)接入多個(gè)終端設(shè)備，如3臺(tái)手機(jī)、2臺(tái)電腦等。絕大多數(shù)家庭的路由器是雙頻路由器，屬于Wi-Fi 4的802.11n協(xié)議的2.4GHz頻段，以及屬于Wi-Fi 5的802.11ac協(xié)議的5GHz頻段。當(dāng)多個(gè)終端對(duì)數(shù)據(jù)量要求較高時(shí)，比如同時(shí)看高清視頻，我們常常會(huì)遇到視頻卡頓的情況。這可以從Wi-Fi的MIMO技術(shù)角度進(jìn)行解釋。

MIMO，即多輸入多輸出技術(shù)，Wi-Fi 4不支持MIMO技術(shù)。如圖一所示，所有STA共用一個(gè)窗口，根據(jù)距離遠(yuǎn)近、信號(hào)質(zhì)量等關(guān)系，路由器依次單獨(dú)與上網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行通訊。當(dāng)接入的設(shè)備過(guò)多時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)設(shè)備等待通訊的情況，網(wǎng)絡(luò)卡頓的情況就由此產(chǎn)生。

Wi-Fi 5的下行方向支持MIMO技術(shù)，其工作原理見(jiàn)圖三、圖四。路由器AP同時(shí)擁有多個(gè)窗口，當(dāng)多個(gè)設(shè)備與Wi-Fi 5路由器連接時(shí)，可以同時(shí)向多個(gè)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，但是路由器從設(shè)備接收數(shù)據(jù)時(shí)，只能一個(gè)設(shè)備完成數(shù)據(jù)的上傳后，再輪到下一個(gè)設(shè)備，這樣在上傳數(shù)據(jù)時(shí)，容易發(fā)生網(wǎng)絡(luò)卡頓。

而Wi-Fi 6路由器可同時(shí)支持上、下行MIMO。即Wi-Fi 6路由器可同時(shí)向多個(gè)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，也能同時(shí)從多個(gè)設(shè)備接收數(shù)據(jù)，相當(dāng)于多個(gè)設(shè)備并行工作，不存在排隊(duì)的情況，詳見(jiàn)圖五、圖六?？梢?jiàn)Wi-Fi 6路由器可以同時(shí)和不同的STA通訊，解決多設(shè)備共用Wi-Fi的擁擠問(wèn)題，有利于提升帶寬利用率，減少網(wǎng)絡(luò)卡頓的發(fā)生。

因此當(dāng)用戶同時(shí)上網(wǎng)的終端設(shè)備較多，且對(duì)網(wǎng)絡(luò)要求較高時(shí)，可以選用Wi-Fi 5和Wi-Fi 6路由器，尤其是Wi-Fi 6路由器，因?yàn)閃i-Fi 6路由器能同時(shí)支持多個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。當(dāng)然，前提是用戶的終端設(shè)備需支持Wi-Fi 6的MIMO功能。

2、同鄰頻干擾

除了多個(gè)終端設(shè)備在搶用網(wǎng)絡(luò)資源時(shí)發(fā)生卡頓，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)擁擠的辦公場(chǎng)所，或是在家中其他無(wú)線設(shè)備同時(shí)工作時(shí)，如微波爐，我們也常常能遇見(jiàn)，暢通的網(wǎng)絡(luò)突然變卡頓了，這可能是同鄰頻干擾的鍋。

在具有較多無(wú)線信號(hào)的環(huán)境中，使用中的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)質(zhì)量變差，是因?yàn)榄h(huán)境中的無(wú)線的工作頻段和我們使用的無(wú)線的頻段重合，或者相鄰。用Wi-Fi分析軟件抓取空中的無(wú)線信號(hào)，得到圖七的結(jié)果，從圖七中可以看出，環(huán)境中無(wú)線數(shù)量豐富，尤其是圖七左邊框選出的5個(gè)無(wú)線，都處于1號(hào)信道，這就可以稱這5個(gè)Wi-Fi信號(hào)互相處于同頻干擾中。處于同頻干擾下的Wi-Fi，會(huì)互相搶占信道資源，由于Wi-Fi mac層協(xié)議采用CSMA/CA(載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/沖突避免)，所以競(jìng)爭(zhēng)信道等待時(shí)間的設(shè)置就顯得比較關(guān)鍵，誰(shuí)的等待時(shí)間短，誰(shuí)就更容易搶占信道資源。IEEE規(guī)定，大家競(jìng)爭(zhēng)信道等待時(shí)間是有限值的，理論上大家都設(shè)置為上限值，等待相同的時(shí)間(均分時(shí)間)，如果不幸你的路由器設(shè)置等待時(shí)間的值不如同頻中其他路由器，那搶占能力就較弱，那么你的網(wǎng)絡(luò)變得卡頓也是必然的。

圖七 實(shí)際抓取的同鄰頻信號(hào)圖

圖七中處于5號(hào)信道的“CMCC-3gcc”和處于6號(hào)信道的“Firefly”存在鄰頻干擾。由于鄰頻干擾時(shí)，兩個(gè)Wi-Fi信號(hào)互相看不到完整的頻譜，導(dǎo)致封包不完整, 路由器在偵測(cè)時(shí)不能得到信道上有封包的訊息, 造成誤判信道為空白可以使用, 同時(shí)占用公共部分，隨機(jī)出現(xiàn)丟包，導(dǎo)致整體丟包率較大，從用戶體驗(yàn)側(cè)表現(xiàn)就是網(wǎng)絡(luò)的卡頓。

再來(lái)談?wù)勎⒉t，由于微波爐工作時(shí)候會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)功率的2.4GHz的輻射，其輻射的頻段正好和路由器的2.4G頻段相重合，同時(shí)存在同頻和鄰頻的干擾，而且微波爐的發(fā)射功率比路由器的大，非常容易淹沒(méi)路由器發(fā)出的有效信號(hào)，使得無(wú)線終端獲取不到有效的信號(hào)，從而導(dǎo)致設(shè)備使用過(guò)程中出現(xiàn)卡頓的效果。

同鄰頻干擾的根本原因在于信道資源有限，如圖七中的2.4GHz僅僅有13個(gè)信道，在同一空間中WIFI信號(hào)太多，不可避免地會(huì)引起同鄰頻問(wèn)題。

3、現(xiàn)實(shí)問(wèn)題解決措施

對(duì)以上各場(chǎng)景以及相關(guān)技術(shù)的分析，即使寬帶網(wǎng)速夠快，但如果存在多個(gè)終端設(shè)備同時(shí)需求較高的網(wǎng)絡(luò)資源時(shí)，也會(huì)發(fā)生卡頓情況。這種情況下網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題的根本原因在于Wi-Fi設(shè)備或者無(wú)線終端不能很好地支持MIMO技術(shù)。在終端支持MIMO前提下，選用Wi-Fi 5以及Wi-Fi 6設(shè)備;當(dāng)無(wú)線終端支持Wi-Fi 6時(shí)，首推Wi-Fi 6路由器;在碰到同臨頻干擾時(shí)，通過(guò)設(shè)置路由器的信道選擇為AUTO模式，此時(shí)路由器會(huì)自動(dòng)選擇干擾較少的信道，而在實(shí)際生活中可以先用Wi-Fi分析軟件，查看當(dāng)前Wi-Fi信道分布情況，再手動(dòng)設(shè)置路由器的信道。若遇到微波爐干擾2.4G Wi-Fi的時(shí)候，我們可以連接上5G Wi-Fi，這樣，微波爐的2.4G就不會(huì)對(duì)我們使用的5G進(jìn)行干擾了。

【本文為51CTO專欄作者“移動(dòng)Labs”原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系原作者】

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