01
—
WiFi穿墻的“天堂之問”
自從WiFi成為繼水、電之后的第三大基本需求,，邊肖就經(jīng)常被問到一個經(jīng)典問題：
我家路由器天線那么多,，被稱為大功率穿墻之王。它看起來棒極了,，閃閃發(fā)光,。為什么走了幾步就沒信號了？
WiFi穿墻的“天堂之問”
更何況上圖這位MM問了這么一個令人瞠目結(jié)舌的問題：號稱450米的路由器,，剛過去不到10米,，穿了兩堵墻就沒信號了？
放大MM發(fā)來的盒子圖片,，赫然寫著450M,！把“m”想成“m”。你有多想要好的WiFi信號覆蓋,？
40米無線路由器
其實(shí)這里的M并不是指米,，而是指Mbps，也就是所謂的每秒兆比特,。意味著這款路由器最大下載速率可以達(dá)到450Mbps,，與覆蓋距離和穿墻能力無關(guān)。
先說WiFi版本和速度,，如何穿墻,，如何設(shè)計(jì)自己的無線網(wǎng)絡(luò)。希望看完之后,，你對WiFi穿墻問題有一個清晰的認(rèn)識,，對家庭WiFi組網(wǎng)方案有一點(diǎn)了解,。
02
—
WiFi的協(xié)議和頻譜
首先，WiFi的協(xié)議和頻譜,。
自IEEE(電氣電子工程師協(xié)會)提出WiFi標(biāo)準(zhǔn)以來,，經(jīng)過20年的蓬勃發(fā)展，一個又一個協(xié)議版本逐步問世,。從802.11n開始,，下載速率有了質(zhì)的飛躍。
WiFi協(xié)議版本
WiFi的工作頻段和信道：
從上表可以看出,，WiFi有兩個工作頻段：2.4G和5G,。這兩個頻段都是未經(jīng)授權(quán)的，只要符合國家規(guī)定,，都可以未經(jīng)授權(quán)使用,。也就是說，在家里安裝無線路由器不需要任何人的批準(zhǔn),。
頻譜問題
2.4G頻段：
2.4G頻譜范圍為2.4GHz~2.4835GHz,，總帶寬83.5M，分為13個頻道,，每個頻道20米寬,。
但是，20M乘以13等于260M,。這13個頻道一共需要260M帶寬,，而2.4G的頻譜才83.5M這怎么能放下？
答案和公交車一樣：“擠,，往后退,，再來一輛！”人多車小,。對于共同的出行需求,，不要考慮個人空間。被踩在腳下是必然的,。
從下圖可以看出,，2.4G頻譜的這13個信道重疊緊密，干擾在所難免,。請注意,，圖中的14頻道不允許在使用。
2.4G頻譜和頻道
渠道重疊到什么程度,？從下圖可以直觀的看出,，在這些信道中,，只有1,、6,、11、2,、7,、12或者3、8,、13組完全沒有重疊,，可見2.4GHz頻段的擁擠程度。就像一條窄路,，上面車多,，堵車頻繁，必然導(dǎo)致交通速度降低,。
2.4G非重疊渠道分布
在802.11n,，用戶可以使用40M的頻道，但2.4GHz頻段仍然只有83.5M的總帶寬,，只能容納兩個頻道,。因此，只有在網(wǎng)絡(luò)空閑的夜深人靜時,，單個用戶才有可能使用40M信道,，加上
來自隔壁老王家的干擾，802.11n的高速率很大程度上難以達(dá)到,。
2.4G 40M帶寬信道
5G頻段：
既然2.4G頻段如此地?fù)頂D不堪,，IEEE那些制定WiFi標(biāo)準(zhǔn)的專家們早就在另一個非授權(quán)頻段：5G上另覓康莊大道了。
802.11n雖說是可以工作在5GHz上的,，但這個協(xié)議版本畢竟老舊,，還有一大票不支持5G的手機(jī)電視電腦需要被伺候，因此實(shí)際產(chǎn)品還都用于2.4GHz,，5GHz的優(yōu)勢由更年輕的802.11ac來體現(xiàn),。
5G頻譜的范圍是4.910GHz～5.875GHz，有900多M的帶寬,，是2.4G的10倍還多,！正是因?yàn)檫@段頻譜很寬，內(nèi)部還會劃分成幾個子頻段,，有的還沒分配,，有的作為其他用途，連4G LTE都要過來咬上一口,。
這段頻譜不同國家之間的使用情況差別也很大,，可以使用的部分如下圖所示。
可用的5G頻譜
下圖是小編根據(jù)這張表繪制的的5GHz可用信道的分布情況,，支持802.11ac的路由器和手機(jī)可以在把這些可用的信道自由組合,，使用20M,、40M、80M甚至160M帶寬的信道,，信道多,，帶寬大，干擾小,，讓峰值下載速度快得飛起,。
5G信道分布圖
03
—
WiFi的速率估算
WiFi工作在2.4G和5G分別能達(dá)到多大的峰值下載速率？
2.4G頻段我們采用802.11n來估算,，這個版本也是支持2.4G的最新的協(xié)議版本,；5G頻段我們采用最新的802.11ac來估算，這個協(xié)議版本只支持5G,。
802.11n引入了幾個特點(diǎn)：
支持MIMO,，也就是可以使用最多4個天線來收發(fā)送數(shù)據(jù)，下載速率成倍提升,。因此看到現(xiàn)在市場有上多個天線的路由器,，至少支持802.11n無疑。
在支持標(biāo)準(zhǔn)的20M帶寬信道的基礎(chǔ)之上,，新增了雙倍帶寬,，也就是40M。單用戶理論峰值下載速率又得到了成倍提升,！
因此,，要估算802.11n最大下載速率，很簡單,，數(shù)天線的個數(shù),！一個天線加上40M信道最大能達(dá)到150Mbps的速率，兩個天線自然就是300Mbps,，以此類推,，4個天線可達(dá)600Mbps！
而802.11ac又在下面幾點(diǎn)上進(jìn)行了增強(qiáng)：
MIMO增強(qiáng)：最多可以使用8個天線來收發(fā)送數(shù)據(jù),，速率倍增,！
信道擴(kuò)寬：支持80MHz帶寬信道，最大可支持160M帶寬信道,，速率倍倍增,！
高階調(diào)制：支持256QAM，速率再增30%,！
在這3點(diǎn)的加成之下,，802.11ac單天線可達(dá)433Mbps，兩天線可達(dá)867Mbps，三天線可達(dá)1.3Gbps,，4天線可達(dá)1.7Gbps,！以此類推，8天線3.4Gbps,！
這只是理論上的推算，實(shí)際上支持802.11ac的路由器的天線個數(shù)都在4根以內(nèi),。
04
—
雙頻路由器的誕生
“雙頻路由器”的橫空出世又是為何,？
既然5G加802.11ac這么好，那是不是以后的路由器和手機(jī)就都可以不支持2.4GHz了呢,？單靠5Ghz和802.11ac能否打下一片全新的天地呢,？
顯而易見的一個原因是因?yàn)榧嫒菪浴啄昵按罅康氖謾C(jī),、電腦,、電視只支持2.4GHz，為了讓這些老設(shè)備不至于沒法上網(wǎng),，對于2.4GHz的支持的必須的,。
另一個原因是覆蓋。2.4G的頻率低波長大,，信號損耗小,，穿透能力強(qiáng)，在覆蓋上和5G相比具有一定優(yōu)勢,。這個問題我們后面再詳談,。
2.4G的穿透能力強(qiáng)于5G
尺有所短，寸有所長,。既如此,，何不2.4G和5G雙頻合璧？平地一聲雷,，雙頻路由器橫空出世,。
雙頻路由器
因?yàn)?.4G和5G的信號指標(biāo)差別較大，一般情況下2.4G和5G的天線是獨(dú)立的,，如上圖一樣錯開分布,，讓相同頻段的天線之間相隔地盡可能遠(yuǎn)，保障性能最優(yōu),。
要估算雙頻路由器支持的最大下載速率,，方法依舊是數(shù)天線，不同之處是2.4G和5G的速率要分開計(jì)算,，然后再加起來就可以了,。其實(shí)，高速率這樣的核心賣點(diǎn)，路由器廠家肯定是要赫然印在包裝盒上并大肆宣傳的,，商家早都替我們算好了,。
雙頻路由器的速率
頻段和速率鋪墊完畢，終于到和穿墻有關(guān)的部分：WiFi的信號強(qiáng)度和損耗了,。
05
—
為啥WiFi信號的總是這么差,？
首先我們來看看WiFi信號在傳播中遇到障礙物之后的反應(yīng)：
折射：WiFi信號經(jīng)過玻璃或水的時候，信號路徑發(fā)生偏折,，我們和路由器都在空氣中,，因此折射的影響可以忽略。
反射：WiFi信號經(jīng)過光滑的物體表面時,，信號會發(fā)生反射,，和光的反射類似。
繞射：WiFi信號經(jīng)過水泥墻體,，因難以穿越,，部分信號會向旁邊散開，等遇到一個可以穿過的區(qū)域再繼續(xù)向本來的方向繼續(xù)直線傳播,。
漫射：WiFi信號遇到水泥墻,，因?yàn)橹本€線路受阻，部分信號會散開,，沿著墻壁上下左右繼續(xù)延伸出去,。
穿透：WiFi信號的能量一部分被障礙物吸收，剩余能量的透過障礙物繼續(xù)傳播,。
室內(nèi)WiFi信號傳播模型
一般情況下,，在室內(nèi)環(huán)境下，我們手機(jī)接收到的WiFi信號主要是反射,、繞射,、漫射和穿透這四種效應(yīng)的疊加。后三種效應(yīng)都和信號的頻率關(guān)系很大,，頻率越高繞射和穿透的能力越差,。
不管是2.4G還是5G頻段，在無線通信里都屬于較高的頻段了,，雖說2.4G繞射和穿透能力要比5G強(qiáng)一些,，但畢竟是矮子里挑高個——也高不到那里去。
我們來看看2.4G信號穿墻之后損耗的經(jīng)驗(yàn)值：
2.4G頻段穿透損耗
在射頻世界里,，一般用dB這個單位來表示信號變化的情況,。我們只需要了解以下幾個關(guān)系，就能對這些數(shù)據(jù)有一個直觀的了解：
降低3dB是指信號強(qiáng)度降低到原先的1/2（二分之一）,。
降低10dB是指信號強(qiáng)度降低到原先的1/10（十分之一）,。
降低30dB是指信號強(qiáng)度降低到原先的1/1000（千分之一）。
結(jié)合上表可以得出下面的結(jié)論：
木頭，玻璃這些障礙物對于WiFi信號的阻擋作用不強(qiáng),，只會帶來一半左右的信號衰減,；
磚墻，水泥墻這些障礙物堪稱WiFi信號,，穿透的信號動輒衰減為原先的千分之一,；
電梯這類金屬障礙物簡直就是WiFi信號的噩夢，輕輕松松衰減到原先的萬分之一,！
WiFi信號差
真是讓人絕望啊,，這可咋辦呢？
有沒有所謂“大功率路由器,？”
機(jī)智的你肯定很快就想到了,，想要信號好穿墻能力強(qiáng),，增大發(fā)射功率?。]有什么不是增大功率不能解決的,，如果有,，那就再增大一倍！
但是在WiFi信號這里,，增大發(fā)射功率還真不行,。
因?yàn)闊o線路由器的發(fā)射功率是有國家規(guī)定的：最大100mW，也就是0.1W,。不符合這個要求的產(chǎn)品是不能上市的,，工信部也是為了我們的身體健康著想啊。所以,，想通過增強(qiáng)發(fā)射功率來提升WiFi信號這條路是走不通的,。
“高增益天線”是否可行？
既然發(fā)射功率有限制,，那如果路由器用的高增益天線到話,，不是能量發(fā)射會更集中，從而覆蓋地更遠(yuǎn)嗎,？
理論上來說是這樣,。但增益高能量集中的代價就是波束變窄，WiFi信號的覆蓋會不均勻,，有的方向信號強(qiáng),，有的方向信號弱。如果有多個人在不同位置同時使用的話,，對覆蓋的評價會褒貶不一,。
天線增益及輻射方向圖
而且，一般的路由器天線增益也就9dB，面對動輒就幾十dB的穿透損耗來說也是杯水車薪,。
06
—
我該怎么提升WiFi信號,？
這也不行那些不行，那該到底咋樣才能提升WiFi信號呢,？
場景1
“我就一臺路由器,，既想讓W(xué)iFi信號變好，又一分錢都不想花,，該怎么辦,？”
方法一：路由器擺放位置優(yōu)化
既然所謂的“穿墻王”，“單臺穿三墻”這種神器統(tǒng)統(tǒng)不存在,，單臺路由器不可避免的無法完全覆蓋任意角落,。
如果想要最低成本地解決問題，請記住下面這幾條法則：
傳播距離越短信號越好,，所以盡量把路由器放在房子的中央,！
木門，玻璃門等對信號的衰減小,，盡量讓路由器多走門,，少穿墻！
弱電箱的位置一般都在門口,，四周面板也會屏蔽無線信號,，所以盡量不要把無線路由器放在弱電箱里！
把路由器擺在高一些,，開闊一下的地方,，避開冰箱、洗衣機(jī),、各種家具等障礙物,！
下面是作業(yè)：請看這張圖，位置一和位置二哪個好,？
路由器擺放位置差異對信號的影響
再請看這張圖,，位置一和位置二哪個好？
路由器擺放高度對信號的影響
相信這兩道題的答案是不言而喻的,。
方法二：調(diào)整合理的天線角度
一般的家用路由器都使用全向天線,，全向天線的無線信號分布類似被水平壓扁的輪胎，所以無線信號在與天線垂直的方向上覆蓋效果最好,。如下圖所示：
全向天線輻射方向圖
所以,，還乖乖把無線路由器的天線調(diào)整到與地面垂直，直戳戳地對著房頂就好,，別掰成各種亂七八糟的角度了,，直戳戳地對著你的方向恰好信號最弱,！
路由器的天線角度調(diào)節(jié)建議
方法三：避免環(huán)境干擾
1、盡量使用雙頻路由器,，能使用5G頻段盡量使用5G,！如前文所示，2.4G頻段是非常擁堵的,，自然受到的干擾也更多,。而5G頻段相對來說就要干凈地多。雖然有時候看起來5G的信號比2.4G少上一兩格,，但說不定速度更快,！
2、把路由器盡量放得離微波爐,、藍(lán)牙設(shè)備,、無線鼠標(biāo)鍵盤等設(shè)備遠(yuǎn)一些！這些玩意都在2.4G上工作,，造成干擾指數(shù)增加,！
3、更改路由器的信道配置,！前面已經(jīng)說過,，2.4G頻段上只有3個獨(dú)立不交疊的信道,，一般來說就是1,，6和11。試著改改看,，哪個信道好就用哪個,。
修改2.4G信道設(shè)置
場景2
“為了上網(wǎng)爽快，我還是愿意點(diǎn)花錢的,，怎么辦,？”
這就必須要上升到家庭組網(wǎng)方案了！
方案一：使用無線擴(kuò)展器擴(kuò)展放大無線信號
這是目前中小戶型WiFi信號擴(kuò)展的主流方案,。哪里信號比較弱,，就在這個位置就近的電源插座上插一個擴(kuò)展器，不需要連接網(wǎng)線,。這個功能就叫做信號中繼,，顧名思義，就是指信號放大器接收主路由器的信號,，放大之后再發(fā)射出來,，因此家里的信號還是同一個，手機(jī),、Pad會連接質(zhì)量較好的信號,。
無線擴(kuò)展器
適用環(huán)境：任意環(huán)境都適用,。
方案二：使用無線路由器橋接擴(kuò)大信號
這個方案使用路由器的無線橋接功能，把多臺無線路由器通過無線方式連起來,，路由器之間也不需要網(wǎng)線連接,。
通過無線橋接后，WiFi信合實(shí)現(xiàn)了接力,，起到放大作用,。當(dāng)然，副路由器一般來說四個網(wǎng)絡(luò)口,，可以用來接有線電腦,，這也是這個方案的優(yōu)勢之一。
兩個路由器橋接
那么方案二和方案一還有什么不同呢,？那就是橋接的這兩個路由器實(shí)際上還是獨(dú)立工作的,，可以設(shè)置不同的WiFi名稱和密碼。
適用環(huán)境：手頭已有多臺無線路由器,、想要在副路由器接有線設(shè)備,。
方案三：使用網(wǎng)線把兩臺（或者多臺）路由器連接起來
使用網(wǎng)線將多個路由器連接起來，其中連接寬帶的路由器作為主路由器,，其他的作為副路由器,。主副路由器之間通過各自的LAN口連接起來，此時副路由器相當(dāng)于無線交換機(jī),。
通過配置,，可以實(shí)現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)只有一個無線信號，實(shí)現(xiàn)自動漫游,。
有線連接多個路由器
這個方案要求各個路由器之間通過網(wǎng)線連接起來,，最大的優(yōu)勢就是穩(wěn)定性好，路由器之間沒有無線損耗,，各個路由器的速率都很高,，但也有一個明顯的限制條件，就是所有路由器之間必須通過網(wǎng)線連接,。
適用環(huán)境：已經(jīng)布好網(wǎng)線的環(huán)境,。
方案四：使用HyFi套裝（子母路由器）組建全覆蓋無線網(wǎng)絡(luò)
HyFi（全稱：Hybrid Wi-Fi）也叫電力貓，是指同一產(chǎn)品同時采用“有線”和“無線”兩種技術(shù),，以房間內(nèi)無處不在的“電線”為主干,，“無線”作為接入，使產(chǎn)品兼具有線的穩(wěn)定可靠性和無線的移動便捷性,。
TP-Link的HyFi套裝是由HyFi路由器和HyFi擴(kuò)展器兩部分組成,，兩者是通過家里的電線傳輸數(shù)據(jù)的。配置好路由器后會將無線設(shè)置自動推送到擴(kuò)展器,，這樣就組成了只有一個信號的無線網(wǎng)絡(luò),。
HyFi套裝通過電線傳輸信號
HyFi無線解決方案是具有方便快捷的特點(diǎn),，通過電線傳輸無需布線，傳輸速度快,、穩(wěn)定性好,。并且無線配置簡單，只需要配置好路由器,，擴(kuò)展器的信號就會隨之同步改變,。因此這個方案擴(kuò)展性很好，可以根據(jù)實(shí)際需要配置多個擴(kuò)展器,，外觀也非常的大氣,，美觀、簡潔,。
華為的這個方案也叫子母路由器,，和HyFi這個名稱相比來說更接地氣，本質(zhì)都是路由器和電力貓的結(jié)合,，可通過家里的已布好的電線傳送信號,。
相比較前幾種，這個方案方案成本相對較大,，需要替換之前的路由器,。
適用環(huán)境：任意家庭環(huán)境。
方案五：使用AP/AC擴(kuò)展無線信號
如果你偏愛整潔的環(huán)境,，不想看到插座上的線纜,，更不想看到突兀的路由器天線，還要所有房間都覆蓋良好,，那么就使用AC加無線AP的方式組網(wǎng)吧,，絕對如你所愿,。
AP：無線訪問接入點(diǎn)（Access Point）說白了就是一個WiFi信號收發(fā)器,，相當(dāng)于去掉了路由和管理功能的無線路由器。
AC：無線控制器（Access Controller）就是用來集中化管理多個無線AP的,，負(fù)責(zé)下發(fā)配置,、修改相關(guān)配置參數(shù)、射頻智能管理,、接入安全控制等,。
AC/AP管理網(wǎng)絡(luò)
方案要求所有的AP（接入點(diǎn)）和AC（接入控制器）通過有線方式連接起來，由AC統(tǒng)一配置所有的無線AP,，整個無線網(wǎng)絡(luò)有統(tǒng)一的信號,，可以實(shí)現(xiàn)無線漫游。
該方案選用的AP是可以嵌入到墻里面的網(wǎng)線面板,，由AC通過網(wǎng)線來供電,，不需要外接電源,，美觀大方，不占空間,。這一切的代價就是貴,。
適用環(huán)境：大戶型，對覆蓋要求高,，希望整潔,，所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都隱形。
至此,，以上幾種常見方案介紹完畢,，我們對各個方案進(jìn)行對比：
各種組網(wǎng)方案對比
官方微信
TOP
