通过对软件本身和信道速率极限的分析,我们可以得到一个粗略的带机量上限,这个上限与我们实际看到和测试到的值差距也是很大的,这说明带机量还受到其他多种因素的影响。
协议固有问题
IEEE802.11协议采用了一种载波侦听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)的方法来避免冲突。为了实现冲突避免,所有的STA在传输每帧前进行侦听,当STA有帧需要发送时面临如下情况:
没有其他设备在传输数据,STA可以立即传输数据,接收的AP必须发送一个确认帧,确认原始帧在没有发生冲突的情况下到达。
有设备正在传输,STA必须等待,等到当前帧传输完成,它再等待一段时间,然后传输自己的帧。
由此可见,由于采用了CSMA/CA机制,在同一时刻一台STA智能和一台AP进行通信,当STA较多时,需要进行多AP的布点,但这又会引入同频干扰。
在未来的IEEE802.11ac协议中,单AP可以同时和4台STA进行通信,这大大提高了通信效率,所以IEEE802.11ac协议的极限速率提高到了1Gbps。
同频干扰
在空间中工作在2.4G频段下互不干扰的信道有三个,分别是1,6,11三个信道。所以各大运营商自建的wifi网络都挤在这三个信道中,导致这三个信道干扰比较严重。另外环境中的其他路由器也会对当前的AP形成干扰。这会极大影响无线部分的传输速率,因为同一时刻一个信道只能被一个AP占用,如果这个信道上拥挤了太多的AP,那么这个信道的传输速率会随之迅速下降。另外还有许多非路由设备工作在这个频段上,也会对工作在这个频段上的AP造成干扰。
协议开销
无线协议上的开销对无线带宽的消耗非常大,下面是引用的一组测试数据
由于AP和STA通信时要独占通信信道,也就是同一时刻只能有一组通信组合占用信道,这在一定程度上消耗了空口资源(AP和STA之间用来传输的高频频率资源),降低了空口的传输能力,为了说明和解释无线网络实际的应用性能情况,下表给出了802.11g的性能:
802.11g带宽利用率 802.11g 带宽利用率 物理层最大速度 54Mb IP报文长度1500字节报文传输速率 30.5Mb 56.5% IP报文长度512字节报文传输速率 16.4Mb 30.3% IP报文长度160字节报文传输速率 6.48Mb 12% IP报文长度40字节报文传输速率 1.8Mb 3.33%
要达到上面这些传输速率,需要满足很多条件:
无线环境是干净的:整个环境中只有一个AP和STA在工作,没有其他AP和STA在工作。并且无线传输是可靠的,没有丢包。
整个信道只用于数据帧的传输,不考虑其他管理帧和控制帧。
STA以最高的物理传输速度54Mb传输数据。
所有报文采用明文传输,没有加密。
考虑到无线网络中多种因素的影响,一般认为理想环境中,最高吞吐量如下:
802.11g | |
物理层最大速度 | 54Mb |
最大理论传输速率(1500Byte报文) | 22Mb |
最大理论传输速率(512Byte报文) | 14Mb |
最大理论传输速率(88Byte报文) | 3.2Mb |