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无线路由:穿墙有术?(更新)

2018-01-26  本文已影响124人  器物于我

观点一览

如何扩展覆盖范围

Wi-Fi 之于现代人,犹如空气和水,而网络质量的好坏,直接影响生存体验。想象一个场景,两人在嘈杂的市场中交谈,中间还隔着一堵墙。老张声音大,小李声音小,老张说什么小李都能听见,但小李的回复老张经常听不清楚。老张只好将一句话重复几遍,直到小李说听到了才说下一句。

在这里,老张就是无线路由,小李就是客户端。建立在 802.11 标准上的 Wi-Fi 网络,使用一种名为「肯定确认」(positive acknowledgment)的规则,发送端发送的每一个数据包,接收端都要回复一个确认信息,如果发送端没收到确认信息,就会一遍又一遍重发数据包,直到收到确认。

数据包的传输过程,来源:Just Too Good

如果多次重传后还是得不到确认,一般会降低速率以改善传输的可靠性。数据包最终会全部通过,但暂停或者重传数据会大大影响无线网络的性能。怎么才能让交流更加高效?有效的方法有几种:

不要迷信「穿墙王」

看到这里,大家或许已经明白了,老张声音再大,也改变不了小李声音小的状况——同理,无线路由「穿墙能力」再强,也改变不了客户端收发信号弱的状况。

而且,利用微波传输数据的无线路由,穿越墙体的能力极其有限,因为:

在很多情况下,信号不是「穿过」,而是在各种反射后「绕过」。通常而言,材料密度越大,对信号的屏蔽作用越厉害,面对金属,只能绕道。

换而言之,能否穿墙,关键在于「距离」和「墙体」。墙的厚度、内部材料和构造的不同,都会大大影响穿墙效果。

不同材料对无线信号的衰减度,来源:无线网络原理与应用 - Ron Price

位置位置位置

在把怀疑的目光投向无线路由之前,改变位置是你首先应该尝试的。首先,无线路由应当尽量放在房屋中央或房间交汇处,避免信号穿透太多障碍物。

合理和不合理的路由位置,来源:WLAN 室内放装网络设计指导 – 华为 WLAN 培训资料

其次,尽量放在高处,如果有两层,可以尝试放在二楼。美国消费者组织 CR 认为:无线路由的天线就像一把雨伞,放在高处,覆盖范围更大。

无线扩展器

常见的无线扩展器,来源:京东

如果改变位置没用,可以尝试无线扩展器(Wi-fi Extenders),也叫 Wi-Fi 信号放大器、无线中继器。

无线扩展器的优点是尺寸小,易于设置,且比新路由和 MESH 系统便宜,但速率会下降,SmallNetBuilder 认为连接无线扩展器至少会损失 50 % 的速率。

还需要注意的是,无线扩展器不能离无线路由太远,必须安置在当前无线网络范围内。

无线扩展器必须安置在当前无线网络范围内,来源:MobileTechTalk

电力猫

常见的电力线适配器,来源:京东

如果无线扩展器不能满足你,还可以考虑电力线适配器 ( Powerline Network Adapters),俗称电力猫,是一种利用供电线传输数据的设备 。Which?认为电力猫:

但是电力猫也有局限,如:

MESH 无线路由

常见的 Mesh 无线路由,来源:Amazon

Mesh 无线路由相当于无线扩展器的升级版。在无线扩展器组建的网络中,无线扩展器相互之间不交流,结构就像树干和树枝。

支持 Mesh (网状)网络的无线路由,也叫分布式无线路由,其核心特点是网络各节点相互交流,结构就像蜘蛛网。


左为 Mesh 网络设备组建的网络,右为普通路由 +无线扩展器组建的网络,来源:Wi-fi systems and mesh networks - Which?

Which? 认为,Mesh 网络设备:

减少干扰和噪声

在刚才设想的场景中,老张和小李的声音就是信号,市场里其他声音就是噪声,信号和噪声之比即为「信噪比」。无线网络的速率越高,所需的信噪比越高。

无线路由信号的「干扰」或「噪声」有两种:

在 Farpoint Research 的一个研究中,离无线接入点或者客户端 7.6 米的微波炉会降低 64% 的吞吐量。在 Jupiter Research 报告中,有 67% 的居民的 Wi-Fi 问题和干扰设备有关。(来源:无线干扰的 20 种错误说法 - 思科)

怎么减少干扰或噪声呢?

其他因素

除了信号衰减、干扰和噪声,影响网络质量的因素还有很多,比如:

买什么路由好?

无线路由的命名

我们日常所说的「Wi-Fi」是基于 802.11 协议的无线局域网(WLAN),不同版本的 802.11 协议支持不同的频率范围(频段)。

常见 802.11 协议和支持的频段,来源:IEEE 802.11 - Wikipedia

无线路由简介中常出现的单频、双频、三频,即是指产品支持的频段。老路由多为单频,只支持 2.4GHz 频段,新路由多为双频,支持 2.4GHz 和 5GHz 频段。

如今还有部分无线路由号称三频,其实是指支持一个 2.4GHz 和两个 5GHz 频段,极少数是指支持 2.4GHz、5GHz、60GHz 频段。

在现实中厂商常用一种不太规范的分类方法,如:AC1900、AC1200、N900,我们可以称之为无线路由的「级别」,其中 AC、N 是指无线路由支持的最新协议,而数字和无线路由的「数据传输速率」有关。

不同级别的无线路由支持的频段和速率,参考:SmallNetBuilder's Classification System for Wi-Fi Products - SmallNetBuilder

数据传输速率(Data Rate)和吞吐量(Throughput)都是衡量无线路由数据传输能力的指标,很多情况下,「数据传输速率」就是日常所说的「带宽」。

为了便于理解,我们可以将数据传输速率称为「理论速率」,将吞吐量称为「实际速率」。注意,单位一般用 Mbps(Mbit/s,兆比特每秒),而不是 MBps (MB/s,兆字节每秒),后者是前者的 8 倍。

如果无线路由只支持单频,那型号中的数字就等于数据传输速率,如果无线路由支持双频、三频,那么数字一般就是各频段的数据传输速率相加。

为什么无线路由的标称速率就像你的梦想,永远无法触及?一个简单的解释是:

首先,协议开销、错误检查和重传请求等信息要占用一部分带宽。其次,无线信号传输过程中存在衰减和干扰,进一步使速率降低。在 Choice 的测试中,别说一半,大部分无线路由的实际速率连理论速率的三分之一都到不了。

Choice 的测试中,无线路由的实际速率(吞吐量)和理论数据(数据传输速率)之比,数据来源:Wireless router reviews - CHOICE

不要购买单频路由

对大多数人,Consumentenbond 推荐 AC1200 到 AC2600 级别(最好是 AC 1750 到 AC1900)的无线路由。

SmallNetBuilder 认为 AC1900 的无线路由最具性价比,它建议:

Consumentenbond 的评测中,无线路由得分(纵轴)和价格(横轴)的分布,数据来源:Routers vergelijken - Consumentenbond

荷兰消费者组织 Consumentenbond 评测过多款无线路由,其评测采用 10 分制,从上图可知:

选哪个品牌呢?在 Consumentenbond 的评测中,Netgear(网件)和 Asus (华硕)整体表现较佳,但两个品牌的均价也是最高的。

Consumentenbond 的评测中各品牌的表现,纵轴是得分,横轴是价格,来源:Routers vergelijken - Consumentenbond

Consumentenbond 的评测中各品牌的表现,表中为各项评测数据平均值,来源:Routers vergelijken - Consumentenbond

主要来源

评测数据:

Routers vergelijken - Consumentenbond

Wireless router reviews - CHOICE

Wireless router Ratings - Consumer Reports

Wi-fi routers and extender reviews - Which?

Router Ranking - SmallNetBuilder

其他:

Best Wireless Router Buying Guide - Consumer Reports

Wi-fi extenders and powerline adapters - Which?

Wi-fi systems and mesh networks - Which?

Wireless router buying guide - CHOICE

An Experiment In Wireless Power And Range - SmallNetBuilder

Why High Power Routers Don't Improve Range - SmallNetBuilder

How Fast Can Your Wi-Fi Go? - SmallNetBuilder

How To Buy A Wireless Router - 2017 Edition - SmallNetBuilder

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