[[258714]]

現(xiàn)代人離不開手機，更離不開Wi-Fi。很多同學(xué)經(jīng)常吐槽家中Wi-Fi用得不爽，打游戲看視頻又卡又慢。

針對大家常見的問題，和坊間各種“謠傳”，今天我們特別邀請了阿里工程師藝超，來為大家做全面的梳理分類，希望讓每一位同學(xué)都能享受如絲滑般順暢的Wi-Fi體驗。

前言

家庭網(wǎng)絡(luò)從出口寬帶到終端是一條整體鏈路，分為以下幾個部分。

1. 出口區(qū)域：電信運營商入戶線路最終交付到戶側(cè)的是一條以太網(wǎng)網(wǎng)線，包含入戶光纖(PON)終端及出口路由器，主要提供的“NAT”(實現(xiàn)家內(nèi)[私網(wǎng)]IP地址到運營商[公網(wǎng)]IP的地址轉(zhuǎn)換翻譯)PPPOE撥號、安全訪問控制等功能。
2. 核心區(qū)域：該區(qū)域是所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備互聯(lián)的中心點，是家中網(wǎng)絡(luò)骨干通道。通常為路由器或者交換機，實現(xiàn)網(wǎng)段路由互通、DHCP、上網(wǎng)行為管理、限速和安全等功能。并提供直接與有線設(shè)備互聯(lián)，提供較大流量的能力輸入輸出，例如家用NAS、監(jiān)控錄像機、服務(wù)器連接等。
3. 接入?yún)^(qū)域：是網(wǎng)絡(luò)最面向用戶的區(qū)域，但其卻是網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備，其實現(xiàn)與終端(手機、電腦、IOT設(shè)備等)互聯(lián)功能，通常為無線路由器(AP)和交換機有線端口。

參考上圖，網(wǎng)絡(luò)是個整體工程，以上鏈路任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)瓶頸都會影響“體感”。從歷史處理的咨詢類問題看，其中90%的問題與Wi-Fi信號質(zhì)量相關(guān)，所以在此重點和大家分享下Wi-Fi信號側(cè)通用技術(shù)原理和優(yōu)化方法，以達到快速提升Wi-Fi質(zhì)量的目的。具體設(shè)備配置方法可映射到各位同學(xué)購買的各款無線路由器(AP)的說明書。

Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)故障表現(xiàn)

表現(xiàn)1：網(wǎng)絡(luò)斷線、丟包、卡頓、速度忽快忽慢、抖動幅度大，不穩(wěn)定。

簡析：從客戶端角度出發(fā)，診斷網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量好壞的直接體現(xiàn)在協(xié)商速率上：因為協(xié)商速率是根據(jù)信號值、噪聲、干擾、重傳率等一系列射頻參數(shù)綜合體現(xiàn)出來的。故障如下圖所示(網(wǎng)絡(luò)速率不穩(wěn)定1分鐘內(nèi)大幅度跳動)。

表現(xiàn)2：上網(wǎng)速度非常慢。雖然擴容購買了很高的外線帶寬，并購買了高功率無線路由器，但是速度依然沒有改善。

簡析：問題出現(xiàn)在Wi-Fi信號上，部分無線路由器廠商大力宣傳其產(chǎn)品發(fā)射功率高信號可穿墻，但是忽略了終端發(fā)射功率回傳能力和漫游切換的問題。由于其中無線路由器發(fā)射功率較高從而信號強，導(dǎo)致了離路由器較遠的終端接收信號顯示為滿格，但是距離或者阻擋已經(jīng)超出了終端自身發(fā)射功率回傳的功率范圍。如下圖所示(信號接近滿格，但協(xié)商速率只有13Mbps)。

表現(xiàn)3：明明手機在臥室A，卻經(jīng)常連接到遠處臥室B的路由器上，雖然屏幕上顯示信號杠杠滴，但是實際使用起來網(wǎng)速“捉急”。

簡析：發(fā)射功率過高，家中安裝多個無線路由器(AP)時，基本都會產(chǎn)生終端粘連不漫游現(xiàn)像。表現(xiàn)為如下圖(藍色為當(dāng)前連接AP)，電腦沒有連接到信號距離自己盡可能近的無線路由器上。

Wi-Fi信號優(yōu)化原則

一、適當(dāng)降低無線路由器發(fā)射功率(17db,50mw),參考室內(nèi)通信半徑為8-12米。

1、雙向通信：城市收音機廣播基站發(fā)射塔只需要建設(shè)一座即可覆蓋全城，村村通大喇叭只需要一個覆蓋全村，其核心優(yōu)勢都是單向通信。當(dāng)我們需要雙向通信時，比如手機打電話，需要將手機MIC取到的聲音通過抽樣壓縮變成電波信號返回給通信基站，此時就受制于手機功率，也就是有效發(fā)射距離。因為手機端發(fā)射功率比較小，所以移動運營商需要蜂窩狀覆蓋且數(shù)量龐大的通信基站，其目的是為了接收到終端有效的回傳，實現(xiàn)有效的雙向通信。Wi-Fi也是空中介質(zhì)通信技術(shù)，同理相似。

[[258715]]

當(dāng)通信雙方功率不匹配時就會造成Wi-Fi使用中頻繁中斷、速率低等情況發(fā)生，所以Wi-Fi路由器要匹配終端功率的有效工作能力，建議配置為14-17db發(fā)射范圍，從而使通信雙方達到100%速率協(xié)商。反之Wi-Fi路由器功率越高，傳輸距離越遠時表現(xiàn)出終端連接速率低，通信質(zhì)量越差的現(xiàn)象。

中國國家標準，室內(nèi)Wi-Fi上限發(fā)射功率為20db(100mw)。功率參數(shù)對照表如下：

2、蜂窩設(shè)計：按照原理，無線電通信雙方距離越近，雙方可協(xié)商的帶寬就越高。目前普遍使用的5GHZ Wi-Fi協(xié)議，其主要運行在5.2GHZ~5.8GHZ頻段，可以調(diào)制出高達1.3Gbps的理論通信帶寬，主要面對室內(nèi)小型蜂窩場景設(shè)計。另外，加上手機天線和外觀、電池使用時間、功耗等考慮，目前市面上大部分手機功率為10-14db左右，如下圖。筆記本電腦Intel Wi-Fi網(wǎng)卡大多為12-14db范圍。

3、通信距離：以iphone6手機為例，Wi-Fi 5GHZ頻段無任何遮擋室內(nèi)環(huán)境，滿速協(xié)商速率情況下通信距離為8-12米，維持連接通信距離為70-90米。

二、減少無線路由器數(shù)量、選好房子合適的中心點，進行吊頂或者桌面放裝，保證終端和路由器之間視距可達無遮擋，或者最多穿1堵墻。

1、選好位置：有條件的話盡量吊頂安裝或者放于桌面高處。即保障了覆蓋質(zhì)量又節(jié)約了地面空間，若對美觀有要求可以購買外觀符合裝修風(fēng)格路由器或者自行刷漆解決。

規(guī)避干擾：遠離強磁0.5米之外(微波爐、電磁爐、高壓設(shè)備、大屏電視等)。

規(guī)避遮擋：不要把路由器藏起來放于弱電箱，尤其是金屬材質(zhì)的箱體或者木質(zhì)柜子、衣帽間、儲藏室、角落，或者地面上。

2、完善網(wǎng)口：100%無死角且高質(zhì)量滿速的Wi-Fi是基于各房間完善的有線端口基礎(chǔ)之上的。盡管通過無線橋接等方式進行擴展，但是通信質(zhì)量會作出很大犧牲。

3、減少設(shè)備：無線路由器數(shù)量越多，終端產(chǎn)生漫游、斷線、重連的機率就越高，這是成正比的，其工作中出現(xiàn)協(xié)議沖突(例如DHCP覆蓋沖突、同頻干擾等)的機率也相對增加，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)就會越復(fù)雜，所以盡可能少設(shè)備數(shù)量，盡力做到大道至簡。

4、無線中繼：在弱電網(wǎng)口不完善的大戶型(大別野)，為了減少施工和影響室內(nèi)視覺沖擊感，我們可以選擇“橋接中繼”、或者MESH方式簡便部署的方案，但是當(dāng)采用中繼MESH這類方案，使用無線橋接互聯(lián)，在使用體感上就不會那么“爽”。道理很簡單易見，每次連接都會有帶寬損失，最終會讓總體帶寬打折扣。橋接每增加一跳帶寬對應(yīng)下降50%，所以我們通常進行橋接設(shè)計時：最多下掛一級子設(shè)備。

5、利器“電力貓”：弱電網(wǎng)口(有線)不完善的大戶型(大別野)，為了減少施工也可以考慮“電力貓”方式。它利用傳統(tǒng)電線，采用分頻段技術(shù)，轉(zhuǎn)變電線為通信線路使用，只要是在于同一電表區(qū)域內(nèi)的電線系統(tǒng)部署“電力貓“即可實現(xiàn)擴展通信網(wǎng)絡(luò)的目的。但是在電磁特性上，電線并沒有針對高頻信號傳輸做相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計，不能和光纜、雙絞線、同軸電纜這類專用通信線纜相比，存在干擾較大、信號完整性等缺點，并且在用電高峰或者電壓不穩(wěn)時，容易受大電流波動影響。所以這種實現(xiàn)方式，通信質(zhì)量和穩(wěn)定性有天生的缺陷，故障點也比較多，如果對網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性要求較高，則不建議采用此方式。

三、家用Wi-Fi配置為5GHZ頻段40MHZ頻寬，IOT設(shè)備及訪客使用2.4G頻段。

1、頻段選擇：2.4Ghz頻段低穿透性好，但可用信道只有3個，如下圖。同5G頻段相比，它的頻段窄、速率低、干擾大，建議留作智能家居及IOT設(shè)備及訪客使用，并配置單獨SSID和安全策略。

5 GHZ頻段在原理上提供了更多的可用信道。在中國許可頻段內(nèi)共有13個可用信道，所以使用5GHZ有條件進行多信道綁定，以得到更高的帶寬。

2、信道綁定：更寬的信道帶寬可以得到更高通信帶寬，筆記本電腦普通Intel 802.11ac網(wǎng)卡，使用20Mhz=173Mbps，40Mhz=400Mbps，80Mhz=866Mbps，但是這也是雙刃劍，更寬的信道也更容易受到干擾，使得延遲增加。所以我們拋棄20MHZ和80MHZ折中選用40Mhz部署。示意圖如下：

3、信道選擇：使用工具軟件(下文會提到具體軟件名稱) 掃描出空閑信道，并配置到無線路由器。家中每臺路由器要配置為不同信道以規(guī)避同頻干擾。

網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法

一、不同戶型Wi-Fi點位和頻譜設(shè)計示例

1、小戶型：

2、中戶型

3、大戶型

4、別墅，按單樓層布局參考以上戶型即可。

二、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計：

家庭網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計建議參考本文前言描述部分進行分層設(shè)計。

我們通常還會有這樣的疑問：

1、我家使用的100M ADSL帶寬，為何電腦手機測速始終無法達到這么高?

可參考前言部分架構(gòu)圖，梳理出瓶頸位置進行針對性優(yōu)化。另外注意大小字節(jié)單位換算，網(wǎng)絡(luò)入戶帶寬通常以小byte計算(100Mbps/S帶寬，實際下載文件速度為10MBps/S)，可使用電腦測速www.speedtest.net確認入戶帶寬是否達標。

出口帶寬計算：基于家中同時段并發(fā)高峰所有終端流量疊加計算得出，通常情況下高清電視流量約為4MBps、電腦普通視頻業(yè)務(wù)為2MBps、手機視頻通常為1MBps，如有P2P下載上傳等大流量需求，則根據(jù)應(yīng)用需求疊加計算。

重點訪問資源：較為普及的熱點網(wǎng)站及APP應(yīng)用流量，三大運營商均可以滿足。如有特殊需求，例如你需要與另外一個城市家中時常需要大流量視頻互聯(lián)，可以根據(jù)目標IP在不同運營商的跳數(shù)選擇跳數(shù)相對較低的一家(可使用電腦上命令 tracert x.x.x.x 進行跳數(shù)和延遲跟蹤)。

2、我家網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常斷網(wǎng)，有一部分設(shè)備無法上網(wǎng)，終端網(wǎng)絡(luò)連接圖標上顯示嘆號，是什么原因?

此類問題大多為DHCP協(xié)議沖突所致，非網(wǎng)關(guān)的路由器，上聯(lián)的網(wǎng)線應(yīng)接在LAN口而非WAN口，并且必須關(guān)閉DHCP等與核心層沖突的功能，只作為無線信號發(fā)射使用。

三、網(wǎng)絡(luò)安全

安全是一個整體包含家中網(wǎng)絡(luò)上參與的所有設(shè)備的軟、硬件系統(tǒng)，安全和易用之間也需要相對平衡，可以根據(jù)自己的需求作出選擇?？梢詤⒖家韵?個層次設(shè)計。

普通防范：家用Wi-Fi 與客人用(Guest) Wi-Fi 區(qū)分網(wǎng)段，并在核心設(shè)備上作路由隔離，配置WPA2 AES CCMP強加密，定期更新密碼。

相對保密：建議隱藏家用Wi-Fi SSID，當(dāng)然，技術(shù)上通過抓包可以抓取到SSID名稱所以需要增加其它配合策略。配置WPA2 AES CCMP強加密，同時關(guān)閉DHCP功能，采用靜態(tài)地址分配、增加MAC地址綁定或者限制MAC訪問等等策略及其疊加使用。

嚴格保密：在前兩項目基礎(chǔ)上，根據(jù)自身需求購買相應(yīng)級別防火墻、嚴格設(shè)計進出數(shù)據(jù)流量策略，并對家中所有設(shè)備系統(tǒng)安全進行嚴格安全防范，例如定期對路由器設(shè)備，AP設(shè)備軟件進行更新，彌補軟件的安全和功能漏洞。

我們通常還會有這樣的疑問：

我的Wi-Fi密碼設(shè)置的挺復(fù)雜的，我自己都記不住，為什么還是被其它人蹭網(wǎng)了?如果解決?

若裝有“密鑰”類APP的手機，曾經(jīng)接入過該網(wǎng)絡(luò)，這類APP會把密碼共享到云端或者其APP配置端。那么，自家中的密碼設(shè)置再復(fù)雜也經(jīng)不住這樣的廣播。我們嚴格控制家庭成員不安裝此類APP，并且部署上參考前面介紹過的策略：通過訪客和家人區(qū)分SSID也可以有效降低此類問題造成的影響，但是一旦發(fā)生“被蹭網(wǎng)”事件，建議立刻修改密碼。

四、設(shè)備選擇

根據(jù)自己的戶型需求進行選擇，例如小戶型，選用一臺無線路由器即可(相當(dāng)于路由交換無線路由一體機)。超/大戶型可分區(qū)/層設(shè)計。

我們通常還會有這樣的疑問：

1、同樣是家用無線路由器價格相差很大，它們的差距究竟在哪里?

相關(guān)指標考慮如下要素：2.4&5G雙頻、802.11ac、千兆以太網(wǎng)、開機穩(wěn)定運行時長、高并發(fā)流量穩(wěn)定性、多終端并發(fā)數(shù)量、防潮抗高溫及高處跌落保護、軟件迭代售后支持能力、天線陣列設(shè)計和靈敏度、軟件功能等等。

2、網(wǎng)上有很多Wi-Fi信號增強的攻略，哪一種最實用?

不要迷信高發(fā)射功率，任何所謂的穿墻王全是忽悠(參考上文優(yōu)化原則部分)。也不要試圖去增加路由器功率，裝易拉罐、加功放、加天線，這樣做確實發(fā)射端信號增強了。但是“有效”通信是雙向的，只加強了發(fā)射端功率，終端、手機端功率很低，就會出現(xiàn)功率不匹配的現(xiàn)像，距離發(fā)射端較遠處信號確實顯示滿格了，但是手機端回傳的數(shù)據(jù)包無法返回，這樣對通信而言實際上沒有任何幫助，而且干擾了全局Wi-Fi信號部署的質(zhì)量。(如下圖，綠色信號范圍是固定的，擴展出來的是紅色的質(zhì)量較差的信號)

3、天線數(shù)量越多越好嗎?天線數(shù)量的多寡，跟穿墻能力是否有關(guān)?

理論上是的，如果將所有無線設(shè)備都放置于同一規(guī)格標準下來比較，越多天線代表其靈敏度越高，自然穿墻能力表現(xiàn)會更佳。但實際上受產(chǎn)品硬件設(shè)計(價格成本限制)、包含天線用料的影響，所以結(jié)論并無絕對，要依產(chǎn)品而定，內(nèi)置天線路由器也不一定就會比外接式天線的靈敏度更差，因此天線數(shù)量只能說是一種參考的指標之一。

4、大戶型打算采用橋接方式覆蓋，設(shè)備如何選型?

上文提到，盡量不要選擇這種方式覆蓋。如果一定要采用這種方式，可以考慮使用天貓路由和釘釘路由產(chǎn)品，空口容量大、工作穩(wěn)定、配置簡單。

五、效果測試

相關(guān)工具：PC端可選擇 Inssider、WirelessMon、Wireless Netview等，分系統(tǒng)而論。

手機端可選擇speed test、WiFi分析儀、WiFi Analyzer等，非常簡單易用。分系統(tǒng)而論。

測試方法：在目標覆蓋區(qū)域使用以上工具軟件進行信號和帶寬測試，同時進行ping網(wǎng)關(guān)測試，并瀏覽國內(nèi)大型互聯(lián)網(wǎng)站點。

相關(guān)指標：目標覆蓋區(qū)域內(nèi)，接收信號強度大于等于-75dBm，有語音和視頻業(yè)務(wù)的區(qū)域，接收信號大于等于-67dBm;

ping網(wǎng)關(guān)，包大小為1500bytes，ping包次數(shù)為100次，時延不大于100ms，Ping包的丟包率不大于1%;漫游切換成功率不小于90%，AP間切換時長ping網(wǎng)關(guān)記錄，最多允許丟1個包。

電腦連接Wi-Fi情況下使用www.speedtest.net 測試網(wǎng)速可以達到出口帶寬數(shù)值。

電腦連接Wi-Fi情況下，點擊國內(nèi)熱點網(wǎng)站20次，訪問成功率不低于100%;訪問國內(nèi)大型站點顯示時延不大于2秒。

【本文為51CTO專欄作者“阿里巴巴官方技術(shù)”原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原作者】 

戳這里，看該作者更多好文