AP帶機數和傳播距離這兩個哲學問題

maleonn

為什麼叫哲學問題，因為這兩個問題基本上做無線行業的或者參與的初學者每個人都會問，但又實在難以回答。

就像，去一個單位，門衛攔住我一下子問了哲學的三個終極問題：“你是誰？你要從哪裡來？你要去哪裡？”

然後，剛剛在看帖子的時候又有人詢問這兩個無線的問題，所以，我在回復帖子后把回復的訊息複製出來開個帖子，希望對大家有幫助！

（attention：剛剛review了一下，因為是手打的，比較隨性，較多的錯別字，請見諒）

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這個我來回答吧！

樓主問的AP帶機數其實就是射頻/信道資源的容量，成為信道容量或空口容量

主要的評估關鍵參數在於射頻時域上面的複用，即TDMA

簡單理解就是一個射頻/信道在一個時間段（假設1second）內，需要給多少終端分別提供多少時間片段，

默認情況下802.11用的是CDMA/CA來避免衝突，時間片（持續時間）是根據要發送報文的大小向BSSID申請，也許會用到RTS去申請，

這個時候會出現一個問題，如果某個STA的SNR（信噪比）非常差，那麼它協商的速度很低，人家發送1M的文件需要10ms，它就需要1s，那麼在這1s內，其他STA就無法發送數據。

所以後面行業內提供了一個解決思路，就是把關聯到AP下的所有STA，假設是10個，那麼就在這1s分成10份，這樣，數據高的STA總體發送的數據就多了，速率低的STA發送數據就少了，通過這樣來提升整體AP的或者說整體信道的體驗。這個技術叫做時分公平或者叫公平調度，UBNT叫做airmax

第二個參數運行的無線物理層標準是什麼，我以純802.11n環境來做例子

802.11n裡面有一個關鍵技術是MIMO-OFDM，跟天線數量有關係，這個天線數量是雙向的，AP需要多個天線，STA也需要多個天線。

假設AP是雙收雙發，STA也是雙收雙發

那麼在SNR很好的情況下

STA的協商速率應該是144.4Mbps （20Mhz頻寬）

如果這個信道內只有這個STA，那麼速率就是144.4Mbps，實際打吞吐量可以達到120Mbps，那麼這個空口容量就是120Mbps

如果是這個AP帶了10個STA，根據剛剛介紹的時分公平技術，每個STA獲得的是120/10=12Mbps的實際速率

如果這個AP帶的是50個STA，根據剛剛介紹的時分公平技術，每個STA獲得的是120/50=2.4Mbps的實際速率

一般情況辦公的應用，2.4Mbps的速率足夠了，所以建議一個射頻不要帶機超過50個客戶端

當然，如果要繼續算下去也可以

帶機100個STA的話，每個STA得到的數據是120/100=1.2Mbps
也可以正常使用，再低的話體驗就比較差的，這個不是AP的原因或某個廠商的原因，而是目前的物理層實現標準只能做到這樣的空口能力。

以上的數據還是比較理論的，原因是剛剛的計算結論前提都是所有客戶端SNR較好，即終端顯示協商到滿速率，即144.4Mbps，所有客戶端都是雙收雙發的，且環境中無干擾的、且是啟用了時分公平技術的、且是運行純802.11n物理層標準的

而實際情況是不可能所有終端SNR都那麼好，某些終端可能就離AP較遠，干擾等，導致了協商速率低，或者是只有單流的，那麼單流的網卡最大只能協商到74.2Mbps（20Mhz頻寬），

那麼人家1/10秒里可以假設可以傳輸1M的文件。單流的網卡在同等的時間片下只能傳輸1/2 M的文件。


這樣一來不知大夥能否對空口容量有點概念？

那麼，我就以剛剛計算的比較極端的這個結論，一個射頻帶機100人，每終端1.2Mbps 約等於150KB/S

假设一个AP是双频的，那么就有两个频段，这个时候直接套用就可以得到带机200人的结论。

目前中國大陸免許可的頻段為：
1 6 11
36 40 44 48 52 56 60 64
149 153 157 161 165
共計16個，且這些信道均無臨頻干擾

市場上有一種只有中國人思維搞出來的AP，做法是這個AP有16個射頻卡，工作在所有可用的信道上，且每個射頻卡有2個天線，雙收雙發，那麼這個AP就可以宣傳是可以待機1600人，沒有問題的。

但其實，現實也沒有那麼美好，因為那麼多的射頻卡工作在一個盒子（AP）里，電路信號其實無法完全避免干擾，就算信道上看起來不干擾，但是電路器件在高頻電流流動進發達器的過程中，會產生信號衍射，還是多多少少會向其他頻段發送一些不規則的噪音電磁波，所以為什麼室內的天線系統耦合器都要有一個隔離度的參考標準，就是因為在同一條饋線內跑GSM、CDMA、LTE和WiFi，如果隔離度不好均會互相影響。

看了以上，其實我想告訴的是AP能帶機多少這個問題雖然普遍都會問，但是真的沒有答案的。

因為，如果我的計算方式一變，比如，我說可以待機十萬臺機器，這其實也是可以的，因為關聯后使用的報文就2種。authentication和association，報文很小，關聯后我終端不發任何數據就是了，因為信道容量全部被用於關聯和認證這種動作了，當然，這個網絡是無法使用的，但是確實可以做到十萬臺機器關聯上來。

還有另外一個同樣思路的問題，是問，AP的信號可以傳多遠？能穿幾堵墻？

如果以學術上看說，我可以直接告訴你，用自由空間損耗公式就可以算出來的，但是沒有任何意義。

公式是：20lg（F）+20lg（D）+32.4

判斷傳播多元就要看AP工作在什麼頻率、發射功率是多少db，天線增益是多少。這樣就完全可以算出來了，

完全可以達到上百公里的傳播距離

但是，這個一點用沒有，原因如下：

1、剛剛的自由空間損耗公式并不適合實際環境，實際環境中有障礙物、如門、墻、金屬、樹木等，這些的衰減都是不一樣的，因為材質的不同，甚至室外傳播都要考慮到天氣原因，如果是下雨、下雪衰減也會增大，因為空氣中水分子對電磁波造成的發射是很大的。這個幾十年前做微波通訊的應該深有體會！

2、在無線傳輸到幾十公里或者上百公里的時候，其實這個時候電磁波信號非常非常弱，除非有像伊朗那種軍工用的超靈敏度天線才能正常解調出來，因為那時候背景噪音都比正常的電磁波高了。

3、還有一點就是，就算你解調出來了，你也關聯不上，因為發送數據是雙向的，就算你接收信號很好，但是終端一般的發射功率都較低，信道無法到達AP，所以導致的關聯不上。

差不多我都說完了，不知道我的解釋大夥能否聽懂。

手動打字的，好累啊！

謝謝！！

maleonn

gxingw 发表于 2015-9-30 08:19
另外，看楼主的描述，这个分配像是一直以客户端数量来固定均分的？
如果是固定的，那假如是150Mbps的无线 ...

150Mbps的協商速率代表雙頻雙流40Mhz頻寬
實際吞吐量差不多是125Mbps左右

每終端應該是125/30=4.16Mbps

每終端在1/30秒種最大的傳輸速率就是4.16Mbps

但，你要明白，現實中不是每終端都無時無刻發送數據，所以，不發送數據的時間片會分給其他終端，因此，在現實中終端的傳輸速率基本上都可以在4.16Mbps~125Mbps左右

注：如果使用40M頻寬在2.4G環境中沒有第二個不重疊信道，現實環境中干擾必然存在，因此可能空口能力達不到125Mbps

gxingw

那么，有哪些设备支持时分公平技术呢？楼主给列几个吧，ubnt的airmax貌似只能在它自家的设备之间使用。有没有对普通的如手机移动端也有效的呢？

gxingw

平时是想把自己无线网络分享出去的，但我发觉只要有好几个弱信号接入进来，我自己的延迟就会乱跳，时不时的就会跳到好几百甚至上千，哪怕我自己信号再好。
那么，这个时分公平在具体应用上，能做到多公平呢？例如，有很多信号时好时坏的时候连接在同个AP上，然后另有一个信号一直很稳定设备也在上面，能保障这个设备的延迟稳定吗（至少保障到 不至于延迟时不时就破百吧）

gxingw

另外，看楼主的描述，这个分配像是一直以客户端数量来固定均分的？
如果是固定的，那假如是150Mbps的无线，是不是30个客户端，其中一个无论信号多好，也只能得到5Mbps的速度？还是说按数据量来动态均衡的呢？楼主所提到的120M / 100人接入，每人1.2M，可实际应用不可能是随时大家都在使用这1.2M啊，如果分配得好的话，是不是可以接入更多的用户？

maleonn

gxingw 发表于 2015-9-30 08:04
那么，有哪些设备支持时分公平技术呢？楼主给列几个吧，ubnt的airmax貌似只能在它自家的设备之间使用。有没 ...

主流無線廠商目前都支持，如Cisco、ruckus、ubnt、HUAWEI、H3C、Ruijie、DCN等

maleonn

gxingw 发表于 2015-9-30 08:15
平时是想把自己无线网络分享出去的，但我发觉只要有好几个弱信号接入进来，我自己的延迟就会乱跳，时不时的 ...

是的，時分公平就是解決這個問題的。

gxingw

maleonn 发表于 2015-9-30 08:37
主流無線廠商目前都支持，如Cisco、ruckus、ubnt、HUAWEI、H3C、Ruijie、DCN等

哪些家的是能用与普通终端的呢？ ubnt是不行吧？

maleonn

gxingw 发表于 2015-9-30 08:59
哪些家的是能用与普通终端的呢？ ubnt是不行吧？

ubnt的arimax比較特殊，實現的方式是私有協議，只能適用於AP和CPE之間。

火火的爱

欢迎港澳台同胞

tange

无线的挑战正在于非常多的不确定性，所以完全套用公式在布署时很难行得通，我一直靠诫客户，具体问题具体分析，但对于一些菜鸟来说，他们却多认为这是在推搪。
11ac提出的MU-MIMO目的就是为解决楼主前部分所提的调度问题。至于一个AP安装多个射频卡，这应该不是国人的独特，美国的XIRRUS即是发挥这一极致的典型，安装16个射频卡我认为是意义不大的，因为根本没有这么多信道使用，尤其是前几年5G STA还未广泛普及的现状之下。

maleonn

tange 发表于 2015-9-30 11:15
无线的挑战正在于非常多的不确定性，所以完全套用公式在布署时很难行得通，我一直靠诫客户，具体问题具体分 ...

謝謝tange賜教！

另，802.11ac wave 2里的MU-MIMO解決是無線半雙工的問題，最大可以做到4臺STA同時收發，屬於空域方面的優化，最根本技術是強制使用顯性波速成型技術。