無線路由的參數

講述之前,我們同樣需要對無線網絡中一些常用的術語有所瞭解。這裏先列出一些,後面描述中出現的新的術語,將會在描述中解釋。

       a、SSID:用來標識一個無線網絡,後面會詳細介紹,我們這裏只需瞭解,每個無線網絡都有它自己的SSID。

       b、AP(Access point的簡稱,即訪問點):是一個無線網絡中的特殊節點,通過這個節點,無線網絡中的其它類型節點可以和無線網絡外部以及內部進行通信。這裏,AP和無線路由都在一臺設備上(即Cisco E3000)。

       c、Station(工作站):表示連接到無線網絡中的設備,這些設備通過AP,可以和內部其它設備或者無線網絡外部通信。

       d、Assosiate:連接。如果一個station想要加入到無線網絡中,需要和這個無線網絡中的AP關聯(即Assosiate)。

       e、WLAN(Wireless LAN,即無線局域網):前面我們說過LAN是局域網,其實大多數指的是有線網絡中的局域網,無線網絡中的局域網,一般用WLAN。無線網絡中最重要的兩類設備:AP和Station。


       首先我們需要建立PC和路由器之間的局域網(即子網,或者局域網,這個局域網一般是有線的LAN;也可是無線的局域網,即WLAN),然後通過LAN中的PC上的瀏覽器訪問路由器進行無線相關參數的配置(當然理論上也可以通過和路由器在同一級的WAN的PC控制,不過一般的路由器都設置了通過WAN口控制的限制,需要通過特殊的認證才能用WAN訪問路由並控制)。這裏,假設無線路由的LAN網ip還是採用上面的172.168.1.15(而Cisco系列路由器默認恢復出廠設置的時候,ip一般爲192.168.1.1,管理用戶和密碼都是admin)。



這裏需要注意的參數:

(1)2.4G和5G

       從這裏可以看出,這臺路由可以支持5G和2.4G兩個頻率範圍段的無線信號。如果兩者同時可以設置,而不是互斥那麼,這個路由器還能夠同時支持兩種頻段(頻段即Band),這相當於這個路由器可建立兩個無線網絡,它們採用不同的頻段(這類似收音機在長波範圍內收音和短波範圍內收音)。如果連接路由的設備也支持這兩種頻段,那麼設備掃描可用網絡的時候會在它所支持的不同頻段上,同時看到這兩個網絡(後面會說到,不同的無線網絡用不同的ssid值來標識)。下面主要以5G的設置爲例子進行講述。


(2)Network Mode

       這裏5G支持的網絡模式有:Mixed/Wireless A-Only/Wireless N-Only/Disabled。這些模式對應於某種無線網絡的通信協議,例如這裏的A和N模式對應802.11a,802.11n,等等,設置之後,無線網絡的通信方式便都是基於這些協議進行的。

       關於無線網絡通信協議,這裏只需知道,它是指無線網絡設備通信時需要遵從的規範(例如通信數據以什麼格式,在什麼時間,以什麼方式進行)。類似有線網絡中的以太網協議(以太網協議是802.3協議);而無線網絡中wifi採用的協議爲802.11協議。802.11協議實際是一系列的協議集合,在802.11協議中,又有許多的子協議,按照時間發展,主要包括802.11a、802.11b、802.11g、802.11n等,新的協議下無線網絡,其性能要更好。

       這裏,如果選擇Mixed則表示支持所有網絡模式(即其中的設備可以用多種協議進行互聯),但是這樣,若有多個支持不同協議的設備使用無線路由的時候,那麼整個網絡就只能會採用其中性能最差的協議進行了。當然如果選擇Mix,而實際網絡中只有一個支持802.11n協議的設備在用,那麼Mixed的性能就幾乎和N模式一樣好了。Mixed就是爲了兼容儘可能多的協議的意思,一般默認出廠的路由器都使用這個模式,以減少用戶的設置步驟。另外,這裏的Disabled表示不用協議,也就是將無線路由的功能關掉。(關於網絡模式的更多信息,可以參見: http://en.wikipedia.org/wiki/Wireless_N下面搜索"wireless n"就可以看到)。這裏選擇的是A模式。


(3)Channel和Channel Width

       這裏的Channel是對頻段的進一步劃分(將5G或者2.4G的頻段範圍再劃分爲幾個小的頻段,每個頻段稱作一個Channel),有”5.18GHZ“,“Auto(DFS)”等等。這樣,如果有多臺路由器同時在場的話,如果它們設置的Channel不同,那麼它們之間的無線電波干擾就會比設置成相同Channel下的干擾小(這裏的干擾就像收音機裏面的”串臺“)。這裏,設置成"Auto(DFS)",表示讓路由器自動選擇最好的Channel(也就是受干擾可能最小的Channel,例如周圍路由沒有用過的Channel),一般默認都會如此。

       這裏的Channel Width是頻率帶寬,有”20M HZ“、”40M HZ“等,它表示一個Channel片段的寬度(假設5g的頻段寬度總共爲100M,平均劃分爲互不干擾的10個Channel,那麼每個Channel的Channel Width就爲100M/10=10M,實際Channel並不一定是完全不重疊的)。這個參數可能依賴於一些其它的選項,例如一般2.4g的頻段就不會有40M HZ的Channel Width。例如選擇了"20M HZ"這個Channel Width之後,後面再選擇一個“5.18GHZ”的Channel,則表示以5.18GHZ爲中心的前"10M HZ"以及其後面的"10M HZ"頻帶範圍被佔用。其實這裏選擇20M,其實無法選擇,是固定死了的(由圖可看見它已經被灰顯了)。

       綜上可知,如果屋子裏面有很多的AP(也就是無線路由接入點)的話,仔細設置它們的Channel Width和Channel可以保證它們相互之間的干擾(類似收音機裏面的串臺)儘可能小。當然,如果相互干擾了,那麼Net Mode所指定的協議也會有相應的處理方式讓他們之間進行協調(例如讓誰先通信誰等一會再通信之類的),但是這樣網絡的性能就不如沒有干擾的時候好了。


(4)SSID

       表示一個子網的名字,無線路由通過這個名字可以爲其它設備標識這個無線路由的子網。設備進行掃描的時候,就會將相應SSID掃描到,然後就能夠選擇相應的SSID連接到相應的無線網絡(當然不掃描,理論上也可以直接指定自己事先已經知道的ssid進行連接)。SSID可以和其它的重複,這樣掃描的時候會看到兩個同樣SSID的無線網絡,其實這一般用於將一個無線網絡擴大的情況(畢竟無線路由器無線信號的覆蓋範圍是有線的):當想要擴大一個無線網絡(即SSID固定)的範圍的時候,可以給多個路由設置相同的SSID來達到這個目的。(這也是漫遊的原理,漫遊的時候,我們可以在遠方或者本地都能夠打電話,也就是訪問移動通信網絡)。這裏設置SSID爲wifilab_e30005g。



這裏可以看到更多的參數可以設置,我們只給出相對重要的一些:

(1)AP Isolation:

       表示是否使用AP的隔離功能。如果使用,那麼表示連接到AP上面的Station雖然可通過AP上網,但是這個AP所在無線網絡內部的各個Station之間,不能互訪(例如兩個station無法ping通)。注意,前面已經說過,在無線領域中,我們經常把提供無線網絡服務的節點叫AP,將網絡內的設備叫Station,通過AP可以在一定範圍內建立起一個可以接入的無線網絡,這個網絡用前面所述的SSID來標識,接入到無線網絡中的Station們變成本無線網絡的一部分。

(2)Frame Burst:

       表示是否使用burst功能。也就是是否使用“批量”傳送的功能。如果不用burst,那麼做tcp傳輸的時候,發送一個包則確認(ack)一個,而使用burst之後,則可以不經過確認直接發送多個包,然後批量的確認(ack)所有被髮送的包,期間如果有傳輸失敗的包,那麼會重新發送。

(3)Transmission Rate:

       設置傳輸速度限制。這裏採用不同的無線網絡傳輸協議(802.11a,802.11b,802.11g等),那麼可以設置的速度範圍有所不同,這裏的速度是指理論的速度,實際中,由於各種干擾因素,傳輸的速率可能會比設置的小。

(4)RTS Threshold / CTS Protection Mode:

       這裏的RTS是Request-To-Send的簡寫,CTS是Clear-To-Send的簡寫。設置好RTS的閾值之後,如果超過這個閾值就會在發送信息之前先發送RTS,以減少干擾,相應的CTS會迴應之前的RTS。一般都是AP發送CTS數據,而Station發送RTS數據。

       這裏對RTS和CTS做一個簡單解釋:假設在同一個AP所覆蓋的無線網絡範圍內的兩個Station A和B,它們之間可能會因爲距離的原因互相不可見(例如它們在AP網絡範圍的兩端,而這兩端的距離大於兩者的信號覆蓋範圍),但是AP卻知道它們是在自己的範圍內。當一個A想要在AP的網絡中進行通信的時候,必定要經過AP轉發它的信息,由於A不知道B的存在,所以如果同時B也通過AP進行網絡通信,那麼會出現AP同時收到A、B兩個Station的通信請求,而這在無線網絡中是不允許的(無線網絡中,同一時刻不能有多個人傳輸數據)。在這種情況下,B和A互相干擾了對方的通信,但是卻互相不可見(不可見的節點互相被稱作隱藏節點)。如果在一個網絡中,這樣的隱藏節點很多,那麼勢必會影響網絡的性能(因爲數據一旦發送失敗,就要重傳,隱藏節點會導致重傳的機率增大)。這個時候,可採用RTS和CTS機制。即:在A想要通信的時候,先廣播發送RTS給AP,告訴AP“它想要通信”,同時接受到RTS的別的Station(它們對發送RTS的Station而言可見)會知道A將要發送數據,於是它們不會發送數據以免干擾A;AP收到RTS之後,會廣播發送CTS,告訴所有在AP範圍內的Station(包括對A而言的隱藏節點B)”A將要通信(同時也相當於告訴A,A可以無干擾的發送信息了)”,這樣對A而言的隱藏節點B也知道有一個A的存在並且要發送信息了,於是B就不會干擾A了。

(5)Beacon Interval:

       表示無線路由定期廣播其SSID的時間間隔。這個一般不會特別設置,就採用默認值即可。如果不廣播了,那麼Station端掃描的時候可能會發現不定期廣播的AP對應的SSID的網絡不見了,所以可能會斷開連接。這裏定期廣播,表示AP會定時向其範圍內廣播SSID的信息,以表示AP的存在,這樣Station進入一個區域之後,就能夠通過掃描知道這個區域是否有AP的存在。當然,除了AP廣播SSID以告知其無線網絡存在之外,Station也可主動廣播探尋包,在其能夠覆蓋的範圍內詢問是否有ap存在(即我們通常所說的掃描尋找接入點)。

(6)DTIM Interval:

       DTIM/TIM表示告訴Station,AP在爲Station做package buffer(例如Station睡眠的時候)的緩存時間。爲了節省電池使用時間,處於無線網絡中的Station可能會在一定時間之後自動進入休眠狀態。這個時候,AP會爲這個Station緩存發送給它的數據,而處於休眠狀態的Station只會在一定時間間隔內給AP發送一個數據幀,以確認是否有發送給自己的數據存在。例如,當我們在主機上ping另外一臺睡眠的機器的時候,收到另外一臺機器響應的時間,要比它不睡眠的時候響應的時間長很多。

(7)Fragmentation Threshold:

       表示一個package的分片閾值。我們可以設置分片大小,當發送的數據包超過這個閾值之後,802.11協議會自動對這個數據包進行分割。如果設置的這個分片值越小,那麼整個數據包越容易傳輸成功(因爲如果出錯,那麼只需要傳送一個片段而不是整個包,無線wifi網絡中數據傳輸時出錯的概率比有線的以太網要大的多的多),當然開銷也越大(因爲需要額外的信息標記每個分片,以及各個分片傳輸成功之後涉及到的重組問題)。


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