关于无线网络传输速度的常识

关于无线网络传输速度的常识 先介绍一些关于 Wi-Fi 的一般知识。 现在有三个基本 Wi-Fi 标准。802.11b 标准最早，速度为 11Mbps；802.11g 最新，速度为 54Mbps；还有一个容易混淆的 802.11a， 与 b、g 不兼容，速度也是 54Mbps。802.11a 是美国制定的标准，欧洲 ITU 将正式推出它的增强版 802.11i。 但是，所有人都知道这些标称速度值是虚的。实际上，802.11b 标准的 速度就包括 1Mbps、2Mbps、5Mbps 和 11Mbps 几种，但这些并不是用户 可以获得的实际数据传送量。究其原因，就要牵涉到以太网 IEEE 802 族 标准的核心，即协议。 这里我要多说几句，因为这些概念很容易混淆。有个概念要记清楚： 协议并不计量 bit 数，它测量的是时间。由于存在延迟，传输的速度越快， 损失的数据位也成倍增加。延迟为 200 微秒时，1Mbps 速度的数据损失很 小，而 11Mbps 时的损失就要高出 10 倍。 协议是必需的，因为以太网是一种共享的连接系统，没有协议它就根 本不能工作。所以，需要有一种既严谨又简单的方法，能确保在任一时刻 只有一个用户在使用网络连接。 这里有几层含意。首先，必须知道任意一个用户何时开始发送数据， 还需要知道他们将要发送的数据量，以及何时发送完毕。其次，如果出现 两方同时开始发送数据的情况，需要有一种方法确保一方退出竞争，空出 网络让另一方发送。最后，还要有个固定的延迟时间，这样才可以传送各 种消息，如谁在使用网络，谁应该避让以及等待多久。 图 1 显示了一个标准的 TCP/IP 数据包。所有从 1KB 至 64KB 的数 据（一般均低于 2KB，因为路由器会拆散大于 2KB 的数据包）都被封装起 来，并带有两个头（header），一个 TCP 头和一个 IP 头，两个数据头用于 数据包的描述。 当然，这些只是从 TCP/IP 处理程序得到的数据部分，还不包括任何 以太网系统的东西。所以，当通信软件将这个数据包送给网卡时，还要在 外面再加上许多东西，就像给它做一个 802.11 的“外框”（帧）。 最前面是 30 字节的 MAC（介质访问控制）头，用以标识网卡，然后添 加 3 个字节的 LLC（逻辑链 路控制）头和 5 字节的 SNAP（子网访问协议） 头。接着是上述 TCP/IP 数据包，最后以 4 字节的 FCS（帧校验序列）结尾。 上述这些也只是 PLCP 子层业务数据单元，或叫 PSDU。在传送前还 要再加上：一个 6 字节的 PLCP（物理层会聚协议）头，在 PLCP 头前还有 PLCP“preamble”（前引导）头，最后完成的 PLCP 协议数据单元（PPDU） 也包括两部分PLCP 和 MPDU（MAC 层协议 数据单元）（见图 2）。 现在就可以传送数据了。在每一个 1500 字节（典型值）的数据包中，一 般都有 100 字节以上的控制信息，但这还不够。因为这是以太网，一个正 规的协议是必不可少的。 大体来讲，以太网的有效负载永远不能超过标称值的 70%。例如对 10M 的以太网，速度最高是 7M，对 100M 的以太网则永远不会超过 70M。这种估计还只是对有线以太网，对无线 以太网还有额外的问题。 情况是这样的：等待某个设定的时间间隔后才能开始发送，并且发送 后要等待对方响应。如果有流控机制（一般都有），则还要有 RTS 和 CTS 信号的等待延迟。 这些大量的时间延迟都是以微秒来计算的。最糟的情况无疑来自于 PLCP 前引导和 PLCP 头，因为标准假定网络中存在老式的 802.11b 网卡， 所以，前引导部分的传送速度要让最早的 802.11b 网卡也能听懂，因而速 度只能是 1Mbps。从 图 2 中可以看到，在速度为 1Mbps 时几乎没有多少 数据损失，这个速度是最初 Wi-Fi 卡的基本 标准，但当速度为 11Mbps 时， 数据只能占一半。 一般来说，单个用户在距接入点一英尺处，没有其它无线网络干扰的 情况下，可以获得的绝对最大速度是任何一种无线以太网标准“标称速度” 的一半。也就是说，如果标准声称是 11Mbps，则绝对最高速度为 5Mbps； 如果标准是 54Mbps，则实际速度在 22Mbps 至 25Mbps 之间。当远离接 入点时，信号会越来越弱，速度也会下降。另外，当其它人加入到网络中 时，带宽就被共享了。 如果有人在听互联网电台或下载视频文件，分给你的带宽会急剧下 降；如果有十几个人都在用无线网，大家都在相互干扰，效率也会大幅度 下降。如果你是坐在星巴克咖啡店里，通过移动热点和朋友聊天，则无线 网速的下降不会显著影响你的使用。但如果要通过 Wi-Fi 进行文件备份， 你最好有个心理准备，因为花费的时间可能比你预想的要多假如你 是在办公室里做备份，同时还有 40 个同事也在做类似的工作，则用午餐 时间来做备份更加明智些。 在实际使用中，永远不会达到绝对理想值。在两台机器间传递一个巨 大的文件时，最好的速度也只有这个的