無線局域網(wǎng)（WLAN，Wireless Local Area Network）物理層的射頻工作頻率，根據(jù)IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)，早期主要是工作在兩個頻段，即：2.4GHz頻段（IEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定）和5GHz頻段（IEEE 802.11a標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定）。后來，為了提升帶寬而提高高密度場景下的吞吐量，又?jǐn)U充了6GHz頻段（IEEE 802.11ax標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定）。需要說明的是，對于5GHz頻段是一個不連續(xù)的頻段（可分為3個頻段，見下述），2.4GHz頻段和6GHz頻段均是連續(xù)頻段使用。下述首先介紹IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于無線局域網(wǎng)（WLAN）的工作頻段的方案，然后介紹我國關(guān)于無線局域網(wǎng)（WLAN）的工作頻段的指配和使用。

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一、IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的工作頻率方案

1、2.4GHz頻段

在最早發(fā)布的IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)，僅對2.4GHz頻段（標(biāo)稱頻率范圍為2400 MHz ~24835 MHz）進(jìn)行了規(guī)劃，其工作頻率帶寬為83.5 MHz。我們知道，IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)為WLAN空中接口物理層規(guī)定了DSSS和FHSS兩種擴(kuò)頻工作方式和一種紅外線（IR）工作方式；在緊跟其后發(fā)布的IEEE 802.11b標(biāo)準(zhǔn)僅規(guī)定了DSSS/CCK的擴(kuò)頻工作方式；后續(xù)的發(fā)布的IEEE 802.11g標(biāo)準(zhǔn)又?jǐn)U充了OFDM新的工作方式，這幾個標(biāo)準(zhǔn)均使用2.4GHz頻段。但FHSS工作方式由于采用了跳頻技術(shù)而其頻譜安排是與其它工作方式不相同的。

1） FHSS工作方式：對于頻率跳變擴(kuò)展頻譜（FHSS，Frequency Hopping Spread Spectrum）工作方式，在標(biāo)稱頻率范圍為2400 MHz ~24835 MHz范圍內(nèi)，規(guī)定使用的工作頻率的上/下限為2.402/2.480 GHz，這樣可以有頻率間隔為1MHz的79個跳頻組，也即其信道數(shù)為79個；信道之間的間隔為1MHz，因此信道中心頻率如下表1-1-1所示，第1信道的中心頻率是2.402 GHz，第79信道的中心頻率為2.480 GHz。此時，其跳頻序列b（i）的取值（i = 79）詳見下表1-1-2中。

表 1-1-1：FHSS工作方式的信道中心工作頻率表

表 1-1-2：FHSS工作方式的跳頻序列的取值

2） 其它工作方式：對于WLAN物理層空中接口的其它工作方式（包括DSSS、OFDM），在2.4GHz頻段，是劃分為13個子信道，每個子信道帶寬為22 MHz。各子信道的頻率配置情況詳見下表1-1-3所示，包括信道編號、信道中心頻率、信道最低/最高頻率等。由此，2.4GHz頻段的信道安排也可用下圖1-1所示，將更加直觀。

表 1-1-3：2.4GHz頻段的頻率配置表

圖 1-1：2.4GHz頻段的信道安排圖

此時，2.4GHz頻段多個信道同時工作的情況下，為保證信道之間不相互干擾，要求兩個信道的中心頻率間隔不能低于25 MHz。因此從圖1-2可以看出，在一個蜂窩區(qū)內(nèi)，直序擴(kuò)頻（DSSS）技術(shù)最多可以提供3個不重疊的信道同時工作，在實際相鄰區(qū)域配置中宜選用1、6、11信道。

2、5GHz頻段

依據(jù)IEEE 802.11a標(biāo)準(zhǔn)，給出了5GHz頻段在WLAN的頻率規(guī)劃，此時其物理層采用的是正交頻分多路復(fù)用技術(shù)（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）工作方式。對于5GHz頻段，IEEE 802.11a標(biāo)準(zhǔn)是按照美國FCC對該頻段的監(jiān)管要求，分為三段不連續(xù)頻段進(jìn)行監(jiān)管，即：標(biāo)稱頻率范圍分別為5150MHz~5250MHz MHz（U-NII低段）、 5250MHz~5350MHz MHz（U-NII中段）、5725MHz~5825MHz MHz（U-NII高段），具體監(jiān)管情況詳見下表1-2（注意，它包含了我們常說的5.1GHz頻段和5.8GHz頻段）。

表1-2：5GHz頻段按監(jiān)管域和頻帶劃分的有效操作信道號情況

下圖1-2顯示了802.11a標(biāo)準(zhǔn)的信道化方案，該方案將與美國FCC U-NII頻率分配一起使用。U-NII中、低頻段總帶寬為200MHz，按信道帶寬為20MHz，可容納8個信道。U-NII高頻段在100MHz總帶寬內(nèi)，按信道帶寬為20MHz，可容納4個信道。對于U-NII中、低頻段，最外層信道的中心距離頻段邊緣的距離應(yīng)為30 MHz，對于U-NII高頻段，最外層信道的中心距離為20 MHz。

圖 1-2：美國OFDM物理頻率信道方案

3、6GHz頻段

我們知道，后續(xù)的IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)，為了致力于提高WLAN的傳輸速率，逐步采用了大信道帶寬，尤其是在5GHz頻段，由最初的20MHz，到40MHz、80MHz、160MHz的信道帶寬。然而，由于各個國家對于5GHz頻段的管制的不同，很難以提供足夠的 160MHz 信道數(shù)。為此，直到802.11ax標(biāo)準(zhǔn)，將WLAN的工作頻段擴(kuò)展到6GHz頻段。6GHz頻段是一個全球統(tǒng)一的連續(xù)頻譜塊，范圍從 5925MHz~7125MHz，共計 1200MHz 總帶寬，如圖 1-3 所示。這意味著額外提供了 7個 160MHz 信道；或14個 80MHz 信道；或 29個 40MHz 信道；或 59個 20MHz 信道。

圖 1-3：6GHz頻段及信道安排

到了802.11be標(biāo)準(zhǔn)，在6GHz頻段上首次引入了320MHz的信道帶寬安排。6GHz頻段的優(yōu)勢直接表現(xiàn)在更大的單用戶速率和更低的時延，其優(yōu)勢描述詳見下表1-3。我們知道，WLAN的速率計算公式如下式，當(dāng)802.11be采用320MHz 帶寬時，將是802.11ax的 2倍，在空間流數(shù)、編碼方式、碼率都相同的前提下，WLAN速率就有了成倍的提升。

表 1-3：6GHz頻段優(yōu)勢的描述

WLAN速率 = 空間流數(shù) x 1/（Symbol + GI）x 編碼方式 x 碼率 x 有效子載波數(shù)量

4、相關(guān)說明

大家知道，對于IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)，在早期的802.11、802.11b和802.11g的物理層采用的是2.4GHz頻段；802.11a、802.11ac的物理層采用的是5GHz頻段；而802.11n的物理層可采用2.4GHz和5GHz頻段；而802.11ax和802.11be的物理層可采用2.4GHz、5GHz和6GHz頻段。這些工作頻段的頻譜與信道的安排都遵循于上述介紹的各頻段的規(guī)劃方案。下表1-4-1匯總了802.11各版本標(biāo)準(zhǔn)的工作頻段的相關(guān)情況，包括頻段安排、信道帶寬安排和其支持的速率情況；下圖1-4匯總了IEEE 802.11工作組對WLAN的工作頻率資源的安排情況，包括工作頻段（2.4GHz、5GHz和6GHz頻段）和相應(yīng)的信道帶寬及數(shù)量的安排。

表 1-4-1：802.11各標(biāo)準(zhǔn)的工作頻段的相關(guān)情況

圖 1-4：IEEE 802.11對WLAN的工作頻率資源的安排情況

另外，Wi-Fi聯(lián)盟（WFA）是國際上負(fù)責(zé)對IEEE 802.11各版本標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備或產(chǎn)品的互操作性的認(rèn)證工作，目前已有Wi-Fi 4到Wi-Fi 7的級別認(rèn)證。為此，下表1-4-2給出了802.11各版本標(biāo)準(zhǔn)與WFA的Wi-Fi級別認(rèn)證的對應(yīng)關(guān)系及支持的信道帶寬情況。

表 1-4-2：不同802.11標(biāo)準(zhǔn)與Wi-Fi級別認(rèn)證的對應(yīng)關(guān)系及支持的信道帶寬情況

那么，在實際建網(wǎng)時2.4GHz頻段和5GHz頻段該如何選用呢？當(dāng)然理論上低頻段的無線信號的傳播能力要強(qiáng)，但實際上兩個頻段在應(yīng)用環(huán)境上各有特點，詳見下表1-4-3，應(yīng)根據(jù)實際情況選定。那么6 GHz頻段剛開發(fā)推出，又有自己的獨特優(yōu)勢（見表1-3）。

表 1-4-3：WLAN的2.4GHz頻段相對于5GHz頻段的特點比較

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5、關(guān)于紅外波段

在早期的IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)中，對WLAN的物理層（PHY）還規(guī)定了一種紅外線（IR）工作方式，它采用的工作波段為850nm~950nm范圍內(nèi)的接近可見光。該工作方式現(xiàn)在幾乎很少使用了。根據(jù)相關(guān)資料，紅外相關(guān)傳輸方式的一些特性比較詳見下表1-5中。

表 1- 5：紅外相關(guān)傳輸方式的特性比較

二、我國關(guān)于WLAN的工作頻段的指配和使用

我國關(guān)于WLAN的工作頻段的指配和使用基本上是依據(jù)IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)劃方案及相關(guān)要求的，但也略有不同的。對于2.4GHz頻段基本上是完全按照802.11相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)劃方案；對于5GHz頻段是分為5.1GHz和5.8GH兩個頻段分別進(jìn)行指配和使用的，但5.8GH頻段范圍有所不同；對于6GHz頻段，由于802.11是在2020年以后推出的，其指配使用目前我國還沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和管理要求，正在結(jié)合我國無線電頻率管理情況開展研究。

1、我國國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定

對于2.4GHz頻段，我國發(fā)布的國家標(biāo)準(zhǔn)GB 15629.1102-2003和GB 15629.1104-2006專門對2.4GHz頻段的WLAN的物理層做出了規(guī)范。其中，GB 15629.1104-2006規(guī)定的是直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)（DSSS）工作方式。關(guān)于物理層不同工作方式下的頻譜和信道帶寬安排是與上述 802.11相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)是相同的。

對于5GHz頻段，我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB 15629.1101-2006雖然是對5.8GHz頻段的WLAN物理層做出了規(guī)范，但在工作頻譜安排上，同時也對5.1GHz頻段做出了規(guī)定。

對于5.8GHz頻段，GB 15629.1101-2006與上述的802.11a標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定稍有不同，其5.8GHz頻段的工作頻率范圍被定義為5725MHz~5850MHz MHz，工作頻段帶寬成為了125 MHz，比802.11a標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定多了25 MHz（見表1-2）。此時劃分成了每個信道帶寬為20MHz的5個信道。各子信道的頻率配置情況詳見下表2-1，包括信道編號、信道中心頻率等，表中也給出了美國U-NII高頻段信道安排的對比。那么5.8GHz頻段的信道安排也可用下圖2-1表示，圖中給出了脈沖塊圖示和矩形塊圖示兩種圖示方式。由此可知，5.8GHz頻段中心頻率與信道編號的關(guān)系如下式（多了信道編號165）：

信道中心頻率 = 5 000 + 5×n（MHz）   n = 149，153，157，161，165

表 2-1：5.8GHz頻段的頻率配置表

圖 2-1：5.8GHz頻段的信道安排圖

對于5.1GHz頻段，在GB 15629.1101-2006中的頻譜安排是與上述的802.11a標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定是完全相同的，見表1-2和圖1-2中。

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2、我國無線電管理部門的管理要求

我國無線電管理部門關(guān)于WLAN的工作頻率的指配管理，首先于2002年分別開放使用的是2.4GHz頻段（標(biāo)稱頻率范圍2400~2483.5MHz）和5.8GHz頻段（標(biāo)稱頻率范圍5725MHz~5850MHz）兩個ISM頻段。后來，為了滿足移動寬帶業(yè)務(wù)的接入，拓展無線接入網(wǎng)絡(luò)，在2012年又?jǐn)U充了5.1GHz頻段（標(biāo)稱頻率范圍5150~5350MHz）。這樣，目前被指配給無線局域網(wǎng)（WLAN）的工作頻段為三個頻段共計408.5MHz帶寬，然而，指配的這些頻段并非為WLAN獨享。

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