公司的Wi-Fi，為什么這么慢？

大家在公司上班，經(jīng)常會(huì)使用到Wi-Fi。

最近這幾年，隨著時(shí)代的發(fā)展，高清視頻會(huì)議等大帶寬網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用越來(lái)越普遍。而公司的網(wǎng)絡(luò)，卻非常不給力，頻繁卡頓，嚴(yán)重影響使用體驗(yàn)。哪怕IT的同事已經(jīng)把網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化得很好了，也搞不定。

這是為什么呢？公司的Wi-Fi，到底有什么“苦衷”？

今天這篇文章，小棗君就給大家做個(gè)深入解讀。

█?Wi-Fi速率為什么這么慢？

Wi-Fi速度慢，其實(shí)說(shuō)白了，就兩種原因：

一是北向的出口帶寬小。水管細(xì)，速度當(dāng)然慢。

二是南向的無(wú)線信號(hào)覆蓋差。這既有可能是Wi-Fi自身的問(wèn)題，也有可能是外部環(huán)境的問(wèn)題，例如距離遠(yuǎn)、障礙物多，或者干擾多。

Wi-Fi AP（Access Point，接入點(diǎn)）到終端的這段無(wú)線傳輸部分，我們通常稱(chēng)之為空口（空中接口）。

很多人遇到Wi-Fi速度慢，都會(huì)首先抱怨Wi-Fi提供方的網(wǎng)絡(luò)帶寬小。但實(shí)際上，無(wú)線信號(hào)的干擾，很可能才是真正的問(wèn)題源頭。

大家都知道，無(wú)線通信需要占用無(wú)線電磁波頻段。Wi-Fi采用的是ISM（Industrial Scientific Medical，工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療）頻段，也就是俗稱(chēng)的免費(fèi)頻段，頻率范圍是2.4GHz和5GHz（國(guó)外也有6GHz頻段，但國(guó)內(nèi)未開(kāi)放，本文不做討論）。

這些頻段被劃分為一個(gè)個(gè)信道，供終端（例如手機(jī)）與AP通信使用。

信道的頻率寬度（頻寬），分為20MHz、40MHz、80MHz、160MHz、320MHz（國(guó)內(nèi)沒(méi)有）。

黃色代表國(guó)內(nèi)使用

頻寬越大，能夠?qū)崿F(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)連接速率就越高（相當(dāng)于車(chē)道變寬了）。但是，總頻寬（授權(quán)頻譜范圍）是不變的，如果采用大頻寬，那么信道數(shù)（車(chē)道數(shù)）就會(huì)變少。

2.4G頻段，共有14個(gè)信道（我國(guó)使用了1-13信道），每個(gè)信道頻寬22MHz（含2MHz強(qiáng)制隔離頻帶），每個(gè)信道間隔5MHz（13和14信道的間隔12MHz）。

2.4G頻段的信道

2.4G頻段的衰減小，傳輸距離更遠(yuǎn)。但是頻寬較窄，能實(shí)現(xiàn)的連接速率較低。

它的最主要問(wèn)題在于干擾太大。雖然它有13個(gè)信道，但不重疊的信道實(shí)際上只有3個(gè)（信道1/6/11）。現(xiàn)在，除了少數(shù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（對(duì)網(wǎng)速要求不高）之外，大部分手機(jī)、電腦、電視等有高速連接需求的終端，都不會(huì)用它。

5G頻段，大家現(xiàn)在用的最多。它被劃分24個(gè)不重疊的信道。我國(guó)使用信道編號(hào)為36—64和149—165信道，共計(jì)13個(gè)信道。

5G頻段的信道

5G頻段的頻寬較大，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的速率。而且，使用這個(gè)頻段的設(shè)備比較少，干擾小，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定。不過(guò)，5GHz頻段衰減較大，覆蓋距離相對(duì)2.4G頻段更短。

那么，使用5G頻段進(jìn)行組網(wǎng)，會(huì)遇到什么問(wèn)題呢？

如果是小辦公室，沒(méi)什么好說(shuō)的，直接買(mǎi)一個(gè)路由器，選一個(gè)較大的信號(hào)頻寬（一般是80MHz或160MHz），能夠兼顧速率和覆蓋，也沒(méi)什么干擾。

但是，如果是大辦公區(qū)，需要部署很多AP，就出現(xiàn)問(wèn)題了——

AP間的部署間距，通常在10~12米范圍。如果采用20MHz的頻寬進(jìn)行組網(wǎng)，會(huì)有較多的信道，干擾也比較少。但20MHz頻寬太小，單用戶(hù)實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)連接速率低，視頻會(huì)議沒(méi)辦法看超高清的，也容易卡頓。

如果將頻寬設(shè)置為40MHz，雖然單用戶(hù)的理論速率得以提升，但可用信道數(shù)變少了，頻譜干擾變嚴(yán)重了。

對(duì)大多數(shù)國(guó)家或者區(qū)域來(lái)說(shuō)，如果采用40MHz頻寬，就只有6個(gè)可用信道。根據(jù)測(cè)試，在40MHz組網(wǎng)下，受同頻干擾的影響，整網(wǎng)性能會(huì)下降30%。

如果設(shè)置為80MHz（AP間距按12米部署），大多數(shù)國(guó)家或者區(qū)域只有3個(gè)可用信道，干擾更加嚴(yán)重。

事實(shí)上，80MHz組網(wǎng)的容量邏輯上是40MHz組網(wǎng)的2倍，但由于干擾問(wèn)題的影響，80MHz組網(wǎng)的實(shí)際性能甚至還不如40MHz組網(wǎng)。

正因?yàn)槿绱?，現(xiàn)在很多企業(yè)客戶(hù)在部署Wi-Fi時(shí)，仍然會(huì)選擇小頻寬（20MHz），犧牲速率，增加信道，控制干擾，保障性能。

這就是為什么大家在公司總覺(jué)得Wi-Fi速度慢的主要原因。同頻干擾，就是元兇。

█?多AP組網(wǎng)，如何降低干擾帶來(lái)的影響？

那么，同頻干擾的問(wèn)題，是不是無(wú)解呢？公司辦公區(qū)的高密度組網(wǎng)，真的一點(diǎn)辦法也沒(méi)有嗎？

當(dāng)然不是。

前段時(shí)間，我看到華為提出了一個(gè)非常獨(dú)特的解決方案，專(zhuān)門(mén)針對(duì)剛才提到的Wi-Fi高密度組網(wǎng)困境。這個(gè)方案，叫做：智頻倍速iCSSR（Intelligent Coordinated Scheduling and Spatial Reuse，智能融合調(diào)度和空間復(fù)用）。

智頻倍速iCSSR主要包括了兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)——AP協(xié)同和智能天線。

●?AP協(xié)同

我們先看看AP協(xié)同。

AP協(xié)同是一個(gè)多AP之間進(jìn)行“組隊(duì)協(xié)作”的技術(shù)，包括這么幾個(gè)步驟：

第一步：選出同頻AP組

幾個(gè)AP之間，互相共享RSSI（Received Signal Strength Indication，接收的信號(hào)強(qiáng)度指示）、流量負(fù)載等信息，從而選出協(xié)同調(diào)度的AP組（最多支持5個(gè)同頻AP為一組），并且確認(rèn)優(yōu)先級(jí)。

第二步：選出內(nèi)圈用戶(hù)組和外圈用戶(hù)組

根據(jù)用戶(hù)上行的BA（Block ACK）的信號(hào)強(qiáng)度，確定內(nèi)圈用戶(hù)組和外圈用戶(hù)組。

如下圖所示，深色部分是內(nèi)圈用戶(hù)組（離AP近），外面淺色部分是外圈用戶(hù)組（邊緣用戶(hù)，離AP遠(yuǎn)）：

第三步：進(jìn)行用戶(hù)組調(diào)度

內(nèi)圈用戶(hù)組和外圈用戶(hù)組，調(diào)度方式是不一樣的。

針對(duì)內(nèi)圈用戶(hù)組，采用的是“AP間協(xié)同并發(fā)，同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)”的方式。

具體步驟是：

首先，優(yōu)先搶占到信道的AP，會(huì)成為主AP。

然后，主AP通過(guò)空口發(fā)送協(xié)同調(diào)度幀，通知選定的從AP，要進(jìn)行“同時(shí)調(diào)度”。

主AP會(huì)指示所有從AP進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，以避免相互造成干擾。

內(nèi)圈用戶(hù)組調(diào)度

這種并發(fā)傳輸，能夠讓用戶(hù)獲得更高的傳輸速率，帶來(lái)更好的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。

值得一提的是，AP之間的精準(zhǔn)協(xié)同是微秒級(jí)的，反應(yīng)速度非?？臁?/p>

再來(lái)看外圈用戶(hù)組。

針對(duì)外圈用戶(hù)組，則是“AP間協(xié)同時(shí)分，分時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)”的方式。

主AP確定之后，同樣會(huì)先發(fā)送協(xié)同調(diào)度幀，通知所有的從AP。不過(guò)，命令是要進(jìn)行“分時(shí)調(diào)度”。

然后，主從AP依次對(duì)外圈用戶(hù)組（邊緣用戶(hù)）進(jìn)行時(shí)分調(diào)度，以分時(shí)的方式發(fā)送數(shù)據(jù)。

外圈用戶(hù)組調(diào)度

以上就是AP協(xié)同的處理過(guò)程。

大家可以看到，AP協(xié)同讓多個(gè)AP組成了一個(gè)“虛擬團(tuán)隊(duì)”。通過(guò)“團(tuán)隊(duì)”之間的密切合作，形成了相互之間一堵無(wú)形的“墻”，大幅降低了干擾，提升了無(wú)線空口的效率。這為80MHz頻寬高密組網(wǎng)掃清了障礙，達(dá)到了速率和覆蓋的新平衡。

●?智能天線

再來(lái)看看智能天線技術(shù)。

華為智能天線技術(shù)有兩大功能。

首先，它具備信號(hào)跟隨的能力。

傳統(tǒng)AP的天線信號(hào)波束是固定的，而智能天線的信號(hào)波束可以隨著用戶(hù)的移動(dòng)而變化。

另一個(gè)功能，是動(dòng)態(tài)變焦。

傳統(tǒng)的AP只有一個(gè)天線波束。要么是全向天線，自身像電燈泡，信號(hào)朝四面八方發(fā)射，覆蓋好但是干擾很大。要么是定向天線，信號(hào)像聚光燈的光，朝固定的方向發(fā)射，干擾小但是邊緣覆蓋很差。

華為的AP引入智能變焦天線技術(shù)之后，可以在全向模式和高密模式之間靈活切換。

人少的場(chǎng)景，用全向模式。人多的場(chǎng)景，用高密模式。

在高密模式下，通過(guò)引入華為自研的信號(hào)預(yù)矯正技術(shù)（DPD算法），天線波束可以根據(jù)用戶(hù)分布、AP的部署間距等實(shí)際情況，逐包動(dòng)態(tài)調(diào)整波束寬度，動(dòng)態(tài)調(diào)整天線角度。

這不僅提高了用戶(hù)的信號(hào)強(qiáng)度，還避免了信號(hào)“亂飛”對(duì)其它AP造成干擾。

熟悉移動(dòng)通信的同學(xué)一定會(huì)想到：“這個(gè)和5G里的‘波束賦形’技術(shù)簡(jiǎn)直就是一模一樣??！”

是的，移動(dòng)通信和Wi-Fi，一直都是在互相“學(xué)習(xí)”。剛才提到的AP協(xié)同，其實(shí)也參考了蜂窩移動(dòng)通信的設(shè)計(jì)。而OFDMA、波束賦形、DPD算法，也都是繼承了移動(dòng)通信的技術(shù)。這是華為獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

█?最后的話

Wi-Fi技術(shù)誕生于上世紀(jì)90年代，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡慕M成部分。

我們大部分人接觸Wi-Fi，應(yīng)該是從Wi-Fi 3（802.11g）或Wi-Fi 4（802.11n）標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始。如今，Wi-Fi已經(jīng)發(fā)展到Wi-Fi 7（802.11be），Wi-Fi 8也在研發(fā)的路上。

從無(wú)線頻譜效率的角度來(lái)看，Wi-Fi已接近其性能極限，進(jìn)一步提升理論速率的難度日益增加。然而，理論速率并不等同于實(shí)際體驗(yàn)速率。在實(shí)際應(yīng)用中，解決信號(hào)干擾問(wèn)題，才是提升用戶(hù)體驗(yàn)最有效的途徑。

華為提出的智頻倍速iCSSR，為我們應(yīng)對(duì)高密度Wi-Fi組網(wǎng)中的干擾問(wèn)題提供了創(chuàng)新的解決方案。展望未來(lái)，Wi-Fi技術(shù)必將迎來(lái)更多創(chuàng)新，不僅讓我們的網(wǎng)絡(luò)生活更加豐富多彩，也會(huì)加速整個(gè)社會(huì)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。