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家庭无线网络干扰测试

发布时间:2017-05-14 11:51      点击:     关注官方微博:

在2002年年底,当我们大谈Wireless LAN(无线局域网,通常指IEEE802.11系列,以下简称WLAN)应用时,那时的它,对大部分消费者而言,还只是一个华丽、基本遥不可及的梦——无线网卡的售价在500元以上,而无线AP和路由器的售价均在千元以上。即便是你有实力且也愿意掏银子,你换回来的,也只是500KB/s左右的传输速度(那时只有802.11b,11Mbps的传输速率,实际速度只有500KB/s左右),即使相对10Mbps有线网络,也有较大的差距。


但在今天,WLAN和我们几乎是零距离了,IEEE802.11g(速率为54Mbps)的无线路由器搭配一块PCMCIA的无线网卡售价才3××元,即使是双速g(108Mbps)套装,价格也只有400元多点,而且,它们都向下兼容IEEE802.11b(以下省略“IEEE”)。因而我们建议新装修的用户都考虑架设WLAN,简便,而且可移动性强。

不过我们也接到了一些用户的电话,向我们反映WLAN产品在使用中的一些问题,而这些问题主要是连接不稳定和断网。在详细了解了他们的使用环境之后,我们发现这些问题和周边环境的干扰有密切关系,所以决定做这篇文章提醒大家——WLAN也存在干扰,使用仍需注意。


主要干扰一家用微波炉

热点对象:单间寝室、一室一厅或单配房
可能大家会比较奇怪,加热/烹制食物的家用微波炉和无线局域网有何关系?这要从微波炉的工作原理谈起。微波炉的工作原理是通过微波发生器产生高频振动的微波,这种高频微波能够穿透食物,同时使食物中的水分子也随之产生高频的剧烈振动,从而产生大量热能来加热食物。国际上规定用于加热和干燥的微波频率有4段,分别为:L段,频率890MHz~940MHz;S段,频率为2.4GHz~2.5GHz;C段,频率为5.725GHz~5.875GHz;K段,频率为2.2GHz~2.225GHz。而家用微波炉的频段为L段和S段,其中又以S段居多。大家可以看看微波炉后面,多半都会发现这样的字样“额定微波频率:2450MHz”。这一频率,恰好和IEEE802.11b/g的工作频率2.4GHz相同,而家用微波炉的功率则远远大于WLAN产品的功率,即使屏蔽得再好,对WLAN的影响也是巨大的。
如果你的WLAN终端(带有无线网卡的电脑)或WLAN基站(指AP或无线路由器)距正在工作的微波炉4米以内(视微波炉功率而定,1500W以上功率的微波炉的影响范围更广),你马上就能强烈感受到它的影响:无线传输速度会大幅下降;如果靠得太近,会出现无线网络无法连接或者信号丢失的现象。
干扰实测
我们做了一个测试:用一台电脑架设FTP服务器,有线连接11Mbps的802.11b无线AP,然后,给另外一台笔记本电脑装上802.11b无线网卡,通过无线进行FTP下载。在正常情况下,速度可以达到655KB/s。然后,我们将这台笔记本电脑逐渐靠近一台正在工作的1000W功率的微波炉(功率设定为“中高火”),观察不同距离情况下的无线传输速度。从图中我们可以看到,这台功率并不太大的微波炉对无线网络表现出了较强的杀伤力。


当无线终端距微波炉4米以内时,微波炉的影响力开始凸现;而当进入2米范围内,无线网络的信号稳定程度已经开始受到挑战,偶尔会出现断网现象;当距离再靠近时,无线信号基本处于不可用状态了。这也就是很多读者反映的:“家里做饭菜时无线信号就不稳定”的主要原因。如果不巧无线基站布设在了微波炉周围(单间寝室、一室一厅或单配房出现该情况的可能性较大),那么,这一影响将是无法弥补的(终端的位置还可以调整,基站位置就不是可以随意调整的了)。
建议:在各位架设WLAN基站或者使用无线终端时,请尽量远离家用微波炉(微波炉处于非工作状态时不会产生影响)。
主要干扰二 2.4GHz无绳电话 
热点对象:高速WLAN网络
现在使用无绳电话的家庭非常多。早期的无绳电话工作频率主要为900MHz,受到干扰的可能性较大,所以目前市面上大多是2.4GHz的无绳电话,而这一频率又与WLAN的频率相冲突了。
有趣的是,无绳电话的功率远远没有家用微波炉那样大,目前比较典型的2.4GHz无绳电话基座功率为DC 9V/350mA,功率为3W左右,而WLAN产品的普遍功率在0.1W以内——它们之间的差异还不算十分悬殊,这就导致了相互干扰。通常情况是:无绳电话一接听,无线网络信号就变弱,甚至是断网;而接听电话时有杂音,无线网络也很不稳定,或者是速度大大降低。
干扰实测
来看看我们的试验:测试系统还是802.11b的无线FTP传输。正常情况下传输速度为655KB/s。测试者手持无绳电话坐在无线终端(带有802.11b无线网卡的笔记本电脑)前,接听电话,无线传输速度下降为505KB/s,电话听筒内有轻微杂音;将无绳电话靠近无线网卡到0.5米处,速度下降为380KB/s,无线网络信号时断时续,听筒内杂音变大,通话对方抱怨听不太清说什么;无绳电话与无线网卡0距离时,无线网络频繁断网,平均速度下降为280KB/s,对方完全听不清我们说什么。
值得大家注意的是:以上的测试是在大数据流量的情况下进行的,也就是说,是在建立了数据稳定连接以后做的测试。尽管我们开始使用无绳电话,但无线网络依旧能够动态调整功率以强化连接,来完成数据传输。如果是在没有大数据量交换的情况下呢?我们通过一个例子来说明。
相距较远的两个人正在通过喊话的方式通讯,这时他们中间来了很多人,也在相互通话。但由于这两者的“联系”已经建立,所以,他们依旧能够勉强分辨出对方的声音而继续通话。但条件改变一下:中间这些人先说话,再让这两个人相互通话,他们就很难识别对方让通话进行下去了。
无线通讯中类似的问题也是存在的:在大量无线数据交换之前就发生了干扰,要建立起良好连接是很困难的。所以,当我们只是在通过无线网络上网浏览网页、聊天时,网络数据流量并不大,这时如果无绳电话开始工作了,那么,出现的情况就可能会是我们提到的——断网。通常,这种断网是暂时现象,无线网络往往会在数秒后重新建立连接。但依据我们的实际测试,发现54Mbps的802.11g和108Mbps的双速g对于无绳电话的敏感程度更高,速度降低的幅度较802.11b更大,而且,断网的几率也要高一些。尤其是无绳电话的基座和无线基站在同一房间的情况下,断网的几率更大。
建议:大家布设无线基站时,尽量远离无绳电话的基座,这一点比较容易做到,因为无绳电话基座的移动性是较强的。
主要干扰三 WLAN互扰 
热点对象:相同和相邻频段WLAN网络
随着WLAN用户逐渐增多,身处新兴居住小区的用户经常会遇到这样的情况:打开WLAN终端,会发现好几个无线基站信号(哇!随便拣一个上网吧!^__^),但往往也是在这样的环境中,用户会有这样的感觉:网络速度不稳定,尤其是在进行大量的数据传输时。有读者反映说:它的802.11g无线网络的传输速度本来长期稳定在2MB/s左右,但最近经常只有650KB/s左右,不知何故。其实主要原因,还是同频干扰。
我们通常说:某某工作在某某频率下,例如,802.11b和802.11g都工作在2.4GHz下,但实际上,这只是一个大概值,每个对应的WLAN通讯都有一个精确的频率,或者说频段。国内的无线网络产品通常有11或者12个频段,这也是在无线基站中可以设定的(通常无线网卡是自适应与之连接的无线基站的)。
目前,大部分WLAN采用基站式,即无线终端通过无线基站互连或者上Internet。而这些无线基站默认的工作频段多半都是“6”,即2437MHz。如果大家都使用这个频段,则在相互重叠的区域内就会出现干扰问题。
干扰实测
我们的测试分为两种组合:
组合一
我们以一个纯粹54Mbps的802.11g网络(54Mbps无线基站+54Mbps无线终端)和一个纯粹11Mbps的802.11b网络(11Mbps无线基站+11Mbps无线终端)来进行干扰测试。它们的工作频段都为6。在正常的单独工作情况下,各自的最大FTP传输速度分别为:54Mbps网络,2125KB/s;11Mbps网络,655KB/s。
当两个无线网络同时进行FTP无线数据传输时,54Mbps的无线网络速度降到了1520KB/s~1860KB/s,而11Mbps无线网络的速度则大幅下降,仅有70KB/s~90KB/s。
组合二
我们以一个纯粹54Mbps的802.11g网络(54Mbps无线基站+54Mbps无线终端)和一个混和的11Mbps网络(11Mbps无线基站+54Mbps无线终端,实际连接速度还是11Mbps)来进行干扰测试。它们的工作频段都为6。正常且单独工作情况下,各自的最大FTP传输速度分别为:54Mbps网络,2125KB/s;11Mbps网络,671KB/s。
这时,当两个无线网络同时进行FTP无线数据传输时,54Mbps的无线网络速度下降幅度较大,仅能够维持在620KB/s~710KB/s,而11Mbps无线网络的速度虽然下降,但幅度不大,还能保持到450KB/s~501KB/s。
从这两种组合的测试来看:如果不同的无线网络工作在同一频段下,相互干扰是一定存在的。但是,具体是谁受到的干扰更大则难以定论,基站品牌、类型、速率的不同和无线网卡品牌、类型、速率的不同,搭配起来会出现不同的情况。不过总体来看,纯粹的11Mbps 
802.11b网络受到的影响是最大的(所以建议大家在组建无线网络时主要考虑802.11g产品),但在使用高速网卡时,情况会有所好转。另外,我们还注意到,现在市面上不少厂商推出的双速g产品(108Mbps),它们受同频段的干扰度更大,当连接建立在“108Mbps静态”模式下,受到同频段干扰时,速度会从2.5MB/s左右直线下降到802.11b的水平,维持在700KB/s左右。不过,这种影响是暂时的,一但同频网络的干扰结束,108Mbps网络的传输速度会瞬间恢复,回到2.5MB/s的水平上。
接着,我们将频段进行更改。当我们将两个无线网络的频段分别设定为1和6时(即2412MHz和2437MHz),它们的数据传输速度都大幅回升,基本能够达到正常速度。可见,分离具体频段是相当重要的。从原理上说,分离得越开,效果会越好(例如1和11)。不过,依据我们的测试,在1、6或者6、11这样的组合下效果已经相当好,分离得更开,效果提升已不太明显,且会导致频段资源的浪费和减少。
建议:大家使用无线网络时,尝试更改一下频段值以达到最好效果。这在以后无线网络普及时会非常重要。
小提示:更改无线网络的频段,不但可以解决WLAN的互扰问题,也可以减轻其他近似频率的信号干扰。

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