相信很多朋友在挑選無線路由器時,都會對無線路由器下面褒貶不一的評論感到困惑,下面總有會人說:「這個路由器信號不好,經(jīng)常斷流」,也有另外一部分的人說:「覆蓋很廣,速度很快」。明明就是同一款產(chǎn)品為什么會產(chǎn)生這樣的兩級分化呢?筆者認為有兩方面原因,一方面是無線路由器中有大量普通用戶難以理解的術(shù)語,普通消費者根本不知道這個選項是干什么的;另一方面則是現(xiàn)在家用無線路由器的默認設(shè)置不夠智能,反而劣化了網(wǎng)絡(luò)。
想要知道無線路由器中每個參數(shù)是什么以及我們應(yīng)該如何優(yōu)化無線網(wǎng)絡(luò)且看下文。
同一個產(chǎn)品兩極分化的評論
▍Wi-Fi 信號到底怎么才能算得上優(yōu)秀?
無線信號其實是一個很復(fù)雜的問題,由于缺乏良好的科普再加上廠商的營銷誤導,導致很多消費者單一地認為較高的測速速率代表了較好的 Wi-Fi 信號強度。
在這一篇文章中我們已經(jīng)分析過了理想狀態(tài)下 Wi-Fi 速度的問題。但是較高的 Wi-Fi 傳輸速度僅能代表某一方面,并不代表這個 Wi-Fi 信號優(yōu)化到位?!赣螒驎r延遲突然暴增」也就是 Wi-Fi 設(shè)備丟包、「看視頻頻繁遇到緩沖」也就是 Wi-Fi 斷流都代表了這個 Wi-Fi 并不優(yōu)秀。如果你是 Mac,按住 Option 點擊 Wi-Fi 圖標,就可以看到如下參數(shù):
一組 Wi-Fi 參數(shù)
而優(yōu)化 Wi-Fi 信號就是需要我們優(yōu)化信道、頻寬、信號強度(RSSI)、噪聲和信噪比 SNR。
而上圖參數(shù)就能算是一個優(yōu)秀的 Wi-Fi 信號了:
信道:149
頻寬:40 MHz
信號強度:-30 dBm
噪聲:-93 dBm
信噪比:63 dB
信道與頻寬
在上一篇文章中,我們講到了頻寬和速度的關(guān)系,可以簡單的把頻寬想象成高速公路的車道數(shù)量,車道數(shù)量越多,單位時間可以行駛的流量也就越大。
而你所使用的 Wi-Fi 在所有的頻段中有一個容納其的位置,這就是信道,信道就是對于頻段進行細分。國內(nèi)劃分給 2.4GHz 的信道劃分了一共 13個信道,并依次標記為 1-13 ,每個信道之間相差 5Mhz,通過下圖可以看到臨近的頻段是相互重疊的,也就是互相之間會產(chǎn)生干擾。因此在 2.4GHz 下最多可以容納三個互不干擾的 20Mhz 頻寬或者一個 40Mhz 頻寬的的Wi-Fi 信號。
2.4GHz信道的分布和重疊情況
而 5GHz Wi-Fi 下,5.2GHz 的可用信道為 36-64 ,5.8GHz 是 149-161。如下圖:
5GHz 下 信道的分布和重疊情況
需要注意的是 UNII-2-Extended 在國內(nèi)是無法使用的,因此 5GHz 上最多可以容納 3 個互不干擾的 80Mhz 或者 1 個 160Mhz頻段的信號。信號可以調(diào)整其通道編號來減少重疊進而避免干擾,2.4GHz 下以單個信道為單位,而 5GHz 下以 4 個信道為單位。
噪聲
噪聲是影響 Wi-Fi 信號的一個重要指標,噪聲可能來源于其他鄰居家的 Wi-Fi 信號,也會來自其他同頻無線電信號,比如 2.4GHz 下的藍牙和 Zigbee 信號,甚至是微波爐和熒光燈的射頻泄漏也會影響到 2.4GHz 頻段的 Wi-Fi 信號。如果噪音水平過高,可能會導致無線信號強度的強度和性能下降。噪音和信號強度一樣,也使用 dBm 作為單位,一般來說噪聲強度在 -90dBm 以下的噪聲對正常使用 Wi-Fi 沒有干擾。
信噪比
信噪比(SNR)是信強和噪聲水平之間的功率比。信噪比的單位是 dB,是一個絕對值,計算方法為:
SNR (dB)=RSSI (dBm)-噪聲(dBM)
一般來說,30dB 以上的信噪比是一個較好的環(huán)境,SNR 低于 30dB 的情況下無線上網(wǎng)體驗會受到比較嚴重的影響。一般家庭無線網(wǎng)絡(luò)使用環(huán)境的噪聲在 -90 - -95 dBm 左右,優(yōu)質(zhì)信號需要在 -65 dBm 以上。
▍我如何優(yōu)化信道和頻寬?
雖然,很多家用無線路由器中都有諸如「自動優(yōu)化信道」的功能,但是筆者體驗下來實際效果并不好,無線路由器并不能選擇一個噪聲和干擾都最小的信道,一些支持 160MHz 的無線路由器也不會因為環(huán)境噪聲過大而降低頻寬。接下來以筆者寢室的實際例子,我們講講如何手動優(yōu)化 Wi-Fi。
首先找一個功能較為完整的 Wi-Fi 分析軟件,筆者使用的是 Mac 上的Wi-Fi Explorer,這款軟件包含在 Setapp 中;如果你手中有安卓移動設(shè)備,也可以選用 UBNT 開發(fā)的Wifiman進行檢測;Windows 用戶可以考慮使用inSSIDer分析 Wi-Fi:
Wi-Fi Explorer
進入后我們可以看到這樣的界面,詳細展示了 Mac 目前所能接受到來自不同 AP 的所有 Wi-Fi 信號。界面下方也展示了當前選擇網(wǎng)絡(luò)的詳細信息,比如信號強度,信道,頻寬,SNR 等。
我們點擊頁面下方的 「Spectrum 2.4 / 5 GHz」 選項,還可以看到當前環(huán)境下的全部信道占用情況。
我們以 5GHz 為例:上文也介紹過 5.2GHz 頻段可以容納完整的兩個 80Mhz 頻寬或者一個 160Mhz 頻寬,而 5.8GHz 下則只能使用一個完整的 80 MHz 頻寬。但很多高端路由器出廠時會默認設(shè)定頻寬為 160MHz,所以我們可以把 AP 設(shè)置成 160Mhz 以后來仔細觀察此時的無線環(huán)境:
雖然這時協(xié)商速率最大可達 4.8Gbps,但是 5GHz Wi-Fi 到噪聲比例高達 48%,即使是在 AP 附近,SNR 也僅有 46 dB。更低的信號噪比意味著,每一次傳輸有效的數(shù)據(jù)量也更少,反應(yīng)到實際使用情況中比如使用 AirPlay 等無線傳輸協(xié)議時,就是經(jīng)常出現(xiàn)斷流等現(xiàn)象,體驗極差。
由于宿舍樓無線環(huán)境復(fù)雜,每個房間都至少有一個無線路由器,還有大量學校布置的 AP,所以筆者這里將頻寬設(shè)定成 80Mhz 時也會受到干擾,只能退而求其次信道頻寬定為 40 MHz 149 信道。此時的噪聲比例僅為 3%, SNR 也提高到了 61 dB,此時握手帶寬依然有 600Mbps,完全能滿足絕大多數(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)使用場景。
所以我們完全可以犧牲 Wi-Fi 的協(xié)商速度獲得更加穩(wěn)定的 Wi-Fi 體驗,經(jīng)過優(yōu)化后使得 AirPlay 等基于本地局域網(wǎng)工作的協(xié)議在體驗上也獲得了極大的改善。
當然我所在的環(huán)境算是非常復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境了,各位在自己優(yōu)化的時候切不能按圖索驥,還需要結(jié)合自己的實際情況來。一般而言:
正常戶型家庭環(huán)境 5Ghz 頻寬使用 80 MHz 選對信道一般沒有問題。而 160 MHz 會和任何存在于 5.2GHz 的 Wi-Fi 互相干擾,所以不是非常純凈的環(huán)境一般并不推薦開啟。
而如果你和筆者一樣在無線環(huán)境較為復(fù)雜的宿舍亦或者是出租屋中,那么建議選用 40MHz/80MHz 獲得更高的連接穩(wěn)定性。5GHz 下,如果選用 80 MHz,推薦使用 36,64,149,165信道,如果選用 40MHz,則選擇更多一些。
2.4 GHz 網(wǎng)絡(luò)則建議使用最小的 20Mhz 頻段,以及 1,6 ,11/13 信道。但即使是這樣優(yōu)化體驗也未必會很好,會干擾 2.4G Wi-Fi 的東西實在是太多了,所以目前的無線環(huán)境筆者極其不推薦使用 2.4GHz 作為家庭主干網(wǎng)絡(luò)使用。
▍多個無線路由器應(yīng)該怎么設(shè)置
2.4GHz 干擾嚴重,所以現(xiàn)在主流移動設(shè)備都會支持 5GHz Wi-Fi 實現(xiàn)高速無線互聯(lián)網(wǎng)連接。但 5GHz 的覆蓋范圍又遠小于 2.4GHz,而且一般家庭的弱電箱都位于剛進門的位置,所以家中免不了會存在 5GHz Wi-Fi 信號死角。
因此為了讓家中有不錯的無線環(huán)境,較大戶型、承重墻比較多或是有信號死角需要改善的情況下,均需要多臺 AP 來改善主要活動區(qū)域的信號覆蓋。但針對多 AP 的環(huán)境下優(yōu)化無線環(huán)境是一個更為復(fù)雜的事情。
信道調(diào)節(jié)
當你有多臺 AP 時,信號的強度熱力圖如上圖所示,但千萬不要被迷惑了,不論是 Mesh 組網(wǎng)還是 AC+AP 的模式,每個 AP 發(fā)射的無線信號都是獨立且會相互干擾的。
所以中間交匯的區(qū)域不僅不是信號最強,而相反恰恰的是這部分是干擾最嚴重的區(qū)域。你的另一臺 AP 發(fā)射的無線信號就如同你鄰居家的無線信號一樣,會干擾你現(xiàn)在正在上網(wǎng)的設(shè)備。
可以看到使用 160MHz 信道干擾嚴重
雖然 Wi-Fi 6 技術(shù)引入了 BSS Coloring 這樣的技術(shù),但在實際環(huán)境中沒有足夠的證據(jù)證實 BSS Coloring 有明顯的效果增益。所以我們能做的最直接優(yōu)化就是:錯開不同 AP 之間的頻段或是讓 AP 之間產(chǎn)生的信號無法互相干擾。
簡單舉例而言:如果你選用 40/80MHz 的頻寬,可以在 5GHz 三個獨立的 80MHz 頻段,或者是 6 個獨立的 40MHz 上分別分配給不同 AP。
如果選用 160MHz 頻寬,由于 160MHz 只能使用在 5.2GHz 上,多臺 AP 的信號必定會互相干擾,但我們可以使用下文中的「漫游和功率調(diào)節(jié)」提到的辦法進行優(yōu)化。
選擇低頻寬的信號會讓你有較為自由且干擾較小的選擇,而 160MHz 雖然會讓你獲得更高的連接速度,但是對于信號強度和干擾也更為敏感。因此對于一般家用筆者建議在沒有高速移動需求的情況下,盡量選擇 80MHz 或者一個折中的速度和較為自由的信道選擇空間。
此外,需要注意的還有這些:
52-64 信道也就是 DFS 信道也會被一些商業(yè)/ 軍用高功率設(shè)備設(shè)備占用,如果你家附近有類似設(shè)備,可能會對其造成一定的干擾。
5.8GHz 相對「干凈」,但是覆蓋面積相較于 5.2GHz 略有下降。
當然以上信道優(yōu)化僅限于支持自由選擇信道的 AP 成立,在筆者使用過的家用無線路由器中,Linksys 支持所有信道的自由調(diào)節(jié),而小米則在組 Mesh 網(wǎng)絡(luò)之后封鎖了除了 36-48 信道以外所有的信道。另外就是筆者使用過的所有家用無線路由器均不支持在 Mesh 組網(wǎng)之后對于子節(jié)點進行細致的調(diào)節(jié),有要對子節(jié)點進行細致調(diào)節(jié)的朋友可能需要購買 AP。
功率調(diào)節(jié)
如果不支持信道調(diào)節(jié),那怎么排除 AP 之間的信號干擾呢,答案也非常簡單:我們只需要讓我們常用區(qū)域位置上,僅能接收到一臺 AP 的信號,就可以保證在這個位置上沒有另一臺 AP 的干擾,進而擁有一個不錯的上網(wǎng)體驗。
想要做到這一點我們可以:
優(yōu)化 AP 之間的放置位置。
優(yōu)化 AP 的發(fā)射功率。
放置位置不難理解,無線信號經(jīng)過空氣和各種障礙物均會產(chǎn)生不同的衰減,通過合理布放 AP 的位置,可以讓常用活動區(qū)域內(nèi)的信號不打架。
而在位置選擇不多的情況下,或者使用無線 Mesh 不得不放在主 AP 信號附近的時候,我們可以通過適當調(diào)低 AP 的發(fā)射功率:比如在小米路由器的設(shè)置中,我們可以從「穿墻」改為「節(jié)能」以降低 AP 的發(fā)射功率,來讓強信號只保留在其應(yīng)該存在的房間中。如此調(diào)節(jié),不僅可以優(yōu)化上網(wǎng)體驗,也可以讓 AP 之間漫游效率更高。
漫游設(shè)置
當你的移動設(shè)備在兩個 AP 之間移動時,終端會根據(jù)信號強弱在多個 AP 之間快速切換,讓終端始終擁有一個好的上網(wǎng)的上網(wǎng)體驗,這就是漫游。漫游在切換連接的 AP 時也需要一定的時間,而如果沒有無縫漫游的情況下,則需要手動斷開與 AP 的連接才能連接下一個 AP。一般而言,實現(xiàn)漫游的主要手段就是通過 802.11k/v/r 協(xié)議。
802.11k 協(xié)議的主要功能是 Radio Resource Measurment。簡單來說就是如果當前 AP 型號強度變?nèi)酰敲?802.11k 就可以給終端(手機等設(shè)備)提供附近的可漫游的 AP 信息。
如果你的 Wi-Fi 支持 Country、Power Constraint、Radio Management (RM) Enable Capabilities 這三個字段則表示它支持 802.11k 協(xié)議
802.11v 協(xié)議的主要功能是允許終端設(shè)備交換網(wǎng)絡(luò)拓撲的信息以及射頻環(huán)境。簡單來說就是,設(shè)備會根據(jù)當前 AP 的負載狀況「考慮」切換到其他 AP 上;AP 也會根據(jù)實際情況斷開與設(shè)備的連接,從而延長電池使用時間。
如果你的 Wi-Fi 支持 WNM Sleep Mode、BSS Transition 這兩個字段則表示它支持 802.11v 協(xié)議
而 802.11k 和 802.11v 配合使用時能夠加快搜索最佳目標 AP 的速度,也是絕大部分 Mesh 路由器普遍支持的兩項協(xié)議。
如果你的 Wi-Fi 支持 Mobility Domain 這個字段則表示它支持 802.11r 協(xié)議
802.11r 的主要功能就是快速 BBS 切換(FT,F(xiàn)ast Basic Service Set Transition),簡單來說就是簡化了終端和 AP 之間連接的過程,讓漫游更加迅速。一般而言只有高端的路由器和 AP 才會支持 802.11r 協(xié)議,體現(xiàn)在實際使用中就是切換 AP 時丟包丟得更少。
需要注意的是,802.11k/r/v 也并不是一個完美的解決方案,當 AP 過于密集的時候,終端會因為信號強度過高而拒絕漫游,因為漫游也會耗費時間,頻繁漫游對于終端來說并不劃算。通常來說大部分終端在兩個 AP 中間的信號強度低于 -65 到 -75dBm 就會自動漫游,所以我們可以用提到的「位置調(diào)整」和「功率調(diào)節(jié)」兩個辦法讓 AP 在適當?shù)奈恢眯吞栕儾?,這樣漫游也會變得更為順利。
調(diào)整之后發(fā)射信號如圖所示會得到一個不錯的無線環(huán)境和漫游體驗
▍總結(jié)
無線網(wǎng)絡(luò)是一個非常復(fù)雜的問題,本篇內(nèi)容也僅在信道,頻寬,發(fā)射功率做一些初級優(yōu)化。大多數(shù)用戶的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境也不盡相同:對于單 AP 的家庭網(wǎng)絡(luò)環(huán)境,只需要對信道和頻寬進行一定調(diào)整;多 AP 用戶則需要根據(jù)周圍干擾,使用區(qū)域,信號強度,漫游速度等對各個 AP 調(diào)整信道頻寬以及發(fā)射功率。在優(yōu)化無線網(wǎng)絡(luò)的時候還是要具體問題具體分析。
寫到這里可能還是會有很多朋友會有疑問:我應(yīng)該怎么選擇一臺家用無線路由器?關(guān)于家用 Mesh 無線路由器和 AC + AP 的討論也一直沒有停止過。筆者就從自己使用過的一些 AP 來簡單羅列個中優(yōu)劣:
家用 Mesh 無線路由器的優(yōu)點:
價格便宜,Mesh 路由器一般包含了路由器,AP,交換機功能,相比于 AC+AP 的方案會顯得碗大量多,通常同樣 AP 方案的家用無線路由器價格會低于商用 AP。
即插即用,通常家用 Mesh 無線路由器會配備手機 APP,入網(wǎng)方面配置起來相對輕松適合一般消費者。
家用 Mesh 無線路由器的缺點:
組網(wǎng)過程較為繁瑣:一般 Mesh 路由器不能直接組成有線回程,需要先用無線回程組網(wǎng),這個步驟穩(wěn)定性和簡潔度相較于 AC+AP 較差。
功能缺失較多:一般 Mesh 路由器會缺失很多比較重要的功能,比如上文提到的信道選擇和功率調(diào)節(jié)以及 802.11r,還有同頻下多 SSID 以及基于 SSID 的 VLAN 功能。
AC + AP 方案的優(yōu)點:
功能齊全:對于每個 AP 都可以細致調(diào)節(jié)發(fā)射功率/信號頻寬與頻段,可以發(fā)射多個 SSID 以及劃分 VLAN,完全支持 802.11k/v/r 協(xié)議。
管理方便:通過 AC 控制器可以集中管理所有的 AP。
組網(wǎng)過程簡單:通常情況下 AC+AP 只需要 AP 插上網(wǎng)線并且在 AC 中接管就可以完成組網(wǎng)。
AC + AP 方案的缺點:
價格偏高,單個 AP 的價格也要高于家用 Mesh 路由器,還需要配套 PoE 交換機,AC 控制器(現(xiàn)在存在軟 AC/云 AC 可以稍微降低成本),總體組網(wǎng)價格高。
界面不友好,企業(yè)級無線方案由于增加了很多功能,UI 對于普通消費者來說并不友好,需要較長的學習過程。
對于前期布線要求較高,不過也有一些使用無線 Mesh 技術(shù)的 AP 出現(xiàn),但是選擇性和自由度相較于家用 Mesh 路由器較低。
當然如果你覺得你家中網(wǎng)絡(luò)環(huán)境優(yōu)秀,那么我建議你不需要做任何調(diào)整。而如果你經(jīng)常出現(xiàn)斷流,丟包等等糟糕的體驗,那么可以嘗試跟著本文的步驟一步一步優(yōu)化你家庭的無線網(wǎng)絡(luò)。如果你周圍的無線環(huán)境過于復(fù)雜,那么我還是建議你回歸有線網(wǎng)絡(luò),不管是速度還是穩(wěn)定性上,有線網(wǎng)絡(luò)都遠勝于無線網(wǎng)絡(luò)。希望本篇文章可以幫助到苦惱于劣質(zhì)無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的朋友。
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