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USB 3.0正在悄悄拖垮你的Wi-Fi,英特尔多年前就发出过警告

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USB 3.0正在悄悄拖垮你的Wi-Fi,英特尔多年前就发出过警告

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大约18年前,USB 3.0规范刚问世时,曾被视为USB 2.0之后的一次重大性能升级。此后,USB标准又历经USB 3.1、USB 3.2和USB4的演进,传输速度节节攀升。但USB 3.0至今仍未退场,采用这一标准的设备依旧随处可见,大家手边多少都有几支U盘、USB HUB或扩展坞——当然,它现在被改称为 USB 3.2 Gen 1 ,或者 USB 5Gbps ,命名标准至今是一团乱麻。 要注意的是,这些名字只是USB-IF组织营销标签的更替,所谓USB 5Gbps的电气层和2008年的USB 3.0一模一样,问题也就原样继承了下来。而这些设备都藏着一个问题,会直接影响路由器的2.4GHz Wi-Fi频段。而且影响还不止于此,就连鼠标和键盘等外设也可能受到波及。 更出人意料的是,厂商早在十多年前就已经知道这件事。许多公司重新设计了产品以缓解干扰,路由器厂商尤其积极。可绝大多数普通用户对这个干扰问题几乎一无所知。好在你不必彻底弃用USB 3.0设备,一些简单的修复办法和变通措施就能解决问题。 元凶是USB 3.0数据频谱产生的噪声 事情没有听上去那么复杂 USB 3.0本身并不会发射无线信号,真正引发问题的是数据传输过程中产生的电气活动。更准确地说,是随之产生的 电磁噪声 。 USB 3.0的速率高达5Gbps,规范还强制对数据进行加扰、对时钟施加扩频(SSC)。这本来是为了压低电磁辐射的峰值,副作用却是把信号能量摊成一片从DC一直铺到5GHz 的宽带噪声,其频谱主瓣恰好压在2.4~2.5GHz。而Wi-Fi网络(2.400GHz~2.4835GHz)、蓝牙设备(2.402GHz~2.480GHz),以及罗技Unifying这类2.4G专有无线接收器,全都工作在这个区间里。由于噪声与信号同处一个频段,它属于带内干扰,滤波器无法滤除,只能靠屏蔽和拉开距离来压制。反观USB 2.0,480Mbps的基频只有 240MHz,自然相安无事。 工作在同一频段内的无线设备会接收到这些噪声,进而出现性能问题:鼠标可能毫无缘由地卡顿,连接也可能频频断开。同样,这种电气噪声也会影响2.4GHz Wi-Fi频段。当然,电脑或手机这类需要高清视频在线播放、大文件下载、高码率联网的设备大多会连接5GHz频段,但许多依赖稳定连接的智能家居设备仍离不开2.4GHz这一频段。因此,受噪声影响造成的网速下降或连接故障,可能比你想象中更大。 而且,不同信道的受害程度并不相同:噪声以2.5GHz为中心,信道11(2.462GHz)、13(2.472GHz)离它最近、受创最重,信道1(2.412GHz)相对轻微。因此, 把 路由器的 2.4GHz固定在信道1 ,是不用花钱的缓解办法。路由器厂商当年对此也格外担忧,因为许多路由器都配有USB 3.0端口,干扰源和2.4GHz天线被关在同一个塑料壳里,相距不过几厘米,如此靠近的干扰源很容易扰乱2.4GHz信号。 还需要强调的是,干扰源并非只有一个。噪声不仅可能来自设备的USB 3.0接口,甚至可能来自数据线。这一点很重要,因为当你设法降低干扰时,必须先考虑噪声究竟来自何处。常见的无线干扰源包括U盘、移动硬盘和USB HUB——尤其是屏蔽偷工减料的廉价HUB;而打印机这类USB 3.0设备极少、数据流量又小,基本不在元凶之列。 此外,噪声或干扰的强弱,通常与USB 3.0设备是否正在被主动使用没有必然关系。实测很能说明问题:同一块移动硬盘,无论是否正在写入数据,只要插上电脑、链路建立,造成无线鼠标的卡顿程度就完全一样。这是因为SuperSpeed链路建立后会持续发送空闲信令(LFPS)和训练序列,许多廉价U盘和扩展坞根本不会进入低功耗状态,于是一插便开始辐射。而在大量传输数据时,干扰还会进一步增强。 主流 厂商多年前就知道这个问题 一些厂商重新设计产品,以缓解干扰 企业知道这一干扰问题已有十多年。英特尔甚至在2012年4月发布过一份白皮书,专门提醒各方关注。 白皮书中的实测数据相当刺眼:一块USB 3.0移动硬盘接入后,2.4GHz频段的噪声底被抬升了近20dB,相当于噪声功率放大了约一百倍;笔记本自身的USB 3.0连接器更厉害,可把噪声底抬高约25dB,约三百倍。而把移动硬盘完整屏蔽后,辐射能降低约12dB;对连接器做好背部屏蔽和接地,噪声也能再压低至少10dB。 路由器厂商采取了一系列措施降低干扰。有些厂商调整了天线相对于USB端口的位置,少数厂商重新设计硬件以隔离噪声源;小米、D-Link等厂商则在路由器设置中加入了禁用USB 3.0端口的选项。 而高端无线适配器厂商,也多改用PCIe接口来规避 USB 3.0连接带来的干扰。 至于其他设备,正如英特尔白皮书所展示的那样,对噪声源进行妥善屏蔽,也能在一定程度上起

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