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如何在5 GHz頻段附近設計WLAN?

電子設計 ? 來源:eeweb ? 作者:Jim Stewart ? 2021-04-06 17:04 ? 次閱讀

如果您專注于5 GHz范圍內的20 MHz寬信道,則在WLAN的一個房間中吸引2,000個用戶并不像剛開始聽起來那樣令人恐懼。

您可能還記得,頻道規劃對于良好的Wi-Fi至關重要。不幸的是,只有那么多可用的頻道。2.4 GHz頻段支持三個不重疊的20 MHz寬的信道(編號為1、6和11),其中三個信道是有效信道小區計劃的最小值,如下所示:

o4YBAGBsImSAXdxfAAL_4GRICrs453.png

(來源:Ruckus Networks)

網絡總是渴望獲得更多的帶寬或容量,并且直到我們有了完全交互式的全息娛樂之前,這種渴望才有可能減緩,如果那樣的話,這很好,因為網絡工程師也需要工作。

我們有兩種選擇來增加Wi-Fi容量:(1)從每個頻道中擠出更多和/或(2)找到更多頻道。諸如MIMO和改進的調制和編碼方案之類的技術可以回答選項1,我們將在以后的專欄中深入介紹。在5 GHz非授權國家信息基礎架構(U-NII)頻段中找到選項2。

5 GHz的U-NII頻段
請記住,正如我們在前面的專欄中所討論的,由于法規的定義,2.4 GHz的工業,科學和醫學(ISM)頻段就是如此。同樣,U-NII頻段覆蓋5 GHz(5.150至5.925),未經許可,并且在802.11a,n,ac和ax的Wi-Fi中使用。實際上,11ac僅在5 GHz下運行(雙頻11ac AP在2.4中為11n)。

U-NII頻段的規則與ISM / 2.4略有不同,還有一系列令人困惑的子頻段,其中包括Wi-Fi目前完全不使用的U-NII-4頻段。對于Wi-Fi管理員而言,最重要的區別是某些通道是DFS通道,而某些通道是非DFS。

DFS代表動態頻率選擇,幾乎所有企業級Wi-Fi都通過自動選擇信道來響應干擾,這是DFS的代表。但是,在DFS信道中,由于雷達系統在這些頻率下運行,因此接入點(AP)在檢測到干擾時必須更改信道。

U-NII-1和U-NII-3是非DFS通道,而U-NII-2頻段是DFS通道,如下圖所示:

articles-js0008-02-802-11ac-channel-allocation-north-america.jpg

北美的802.11ac信道分配(來源:Ruckus Networks)

足夠的事實。有趣的部分是含義–查看有多少個頻道:9個非DFS頻道和25個頻道!

在其他所有條件相同的情況下,僅九個非DFS通道的容量是2.4 GHz的三倍。使用這么多頻道進行頻道計劃非常容易。實際上,這對于某些人來說太容易了。如我們之前所見,一個頻道計劃至少需要三個頻道,但是至少需要九個!太過分了。如果我們采用擴頻技術,而不是將其擴展到20 MHz而不是擴展到20 MHz,該怎么辦?如果這樣做的話,我們可以將吞吐量提高一倍!正是802.11n所做的(除其他外)。

通道綁定基本上就是我們上面所描述的-使用兩個(或更多)通道以兩倍的速度傳輸數據。通過使用雙倍帶寬的通道,我們的吞吐量將增加一倍,并且-因為我們有9個20-MHz寬的通道可供使用,所以我們可以獲得四個40-MHz寬的通道。通道165有點失敗,但是有了四通道計劃,我們仍然會領先。平均而言,我們的AP相距更遠,并提供兩倍的帶寬(11n引入了其他技術以提高吞吐量,但這些技術用于后面的專欄文章)。

四個40 MHz寬的頻道確實不錯,但是-眾所周知-渴望滿足更多帶寬的需求永遠不會滿足。也許我們可以再做一次trick倆?80 MHz寬的頻道怎么樣?任何人?

802.11ac引入了80 MHz的信道,甚至是160 MHz!如果不使用DFS信道,就無法擁有擁有兩個以上擁有80 MHz寬信道的AP且性能良好的WLAN,最好甚至不要考慮160 MHz寬的信道。盡管AP數據表聲稱有什么要求,但要為自己省去頭疼,而且不要去那里。

對于2.4 GHz頻段,信道規劃實際上只涉及在哪個信道上運行哪個AP,但是在5 GHz頻帶中,我們還必須關注信道分配-使用的信道寬度。幸運的是,在大多數情況下,任何體面的企業系統都會自動為您做出這些決定。自動化的信道規劃是在大多數環境中進行的方式,因為網絡具有適應性-如果條件發生變化,系統將比您手動調整它的適應性更快,并且您還有很多其他事情要做。了解系統的功能以及原因對于故障排除和特殊情況的計劃很重要,但是您不必忍受這一切。

這使我們回到了標題。不要害怕5 GHz頻段。另外,不要擔心DFS通道。這些通道上等待使用的網絡容量很大。請不要浪費它。以我的看法,我并不十分謙虛(如果說實話),我們應該在5 GHz頻段附近設計WLAN。

為5 GHz設計
客戶端支持如何?在客戶端中,與AP相比,通常對5 GHz尤其是DFS通道的支持更為普遍。AP會做出通道決策,而客戶會遵循,因此DFS支持隨客戶端芯片一起免費提供,但需要在AP中進行更多的工程設計和測試。感謝Mike Albano,我們有了客戶渠道支持列表(此處有更多有用的東西)。

您的客戶幾乎可以肯定支持5 GHz,而您可能擁有的少數幾個仍不能使用2.4 GHz的設備。當我說我們應該為5 GHz設計時,我并不是說我們應該忽略2.4,而是將其視為填補了所有空白。的確,5 GHz不能像2.4那樣穿透墻壁,但是AP密度由于多種原因而上升,并且更高的AP密度將使5 GHz的信道重疊比2.4少??紤]到5 GHz的設計,頻段會嚴重轉向5,并有選擇地關閉2.4無線電,以免飽和2.4頻段并填充任何“暗角”。

您應該擔心帶有DFS頻道的雷達嗎?在很多地方,雷達活動很少,尤其是在室內。企業級系統應自動響應并了解要避免的渠道。我建議在部署初期監視事件日志,以查看是否出現常規雷達事件,并根據需要考慮將黑名單列入渠道。我盡力使自己成為本博客的無黨派人士,但是坦率地說,您不應該在Ruckus WLAN上投入那么多精力。

高密度:考慮“渠道”,而不是“ AP”

真正有趣的是,當您意識到與通道有關的問題時,我所謂的“中高密度”變得很容易。假設您有一個大禮堂。一個房間可以有幾個用戶?當然,像所有Wi-Fi一樣,這取決于客戶端設備類型及其使用方式,但是如果您有一個健壯的AP可以在單個無線電上處理100個中等活躍用戶,并且您專注于在5 GHz的20 MHz寬的信道上(不要跳過運行三個2.4無線電),在WLAN的一個房間中吸引2,000個用戶并不像最初聽起來那樣令人恐懼。

到目前為止,如果正確設計5 GHz,確實會使AP出現問題。

編輯:hfy

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