現(xiàn)代人離不開手機(jī)，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(duì)大家常見的問題，和坊間各種“謠傳”，今天我們特別邀請(qǐng)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(yàn)。

 

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(gè)部分：

• 出口區(qū)域：電信運(yùn)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(shí)現(xiàn)家內(nèi)[私網(wǎng)]IP 地址到運(yùn)營商[公網(wǎng)]IP 的地址轉(zhuǎn)換翻譯)PPPOE 撥號(hào)、安全訪問控制等功能。
• 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(diǎn)，是家中網(wǎng)絡(luò)骨干通道。通常為路由器或者交換機(jī)，實(shí)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(jī)、服務(wù)器連接等。

• 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(shí)現(xiàn)與終端(手機(jī)、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(jī)有線端口。

參考上圖，網(wǎng)絡(luò)是個(gè)整體工程，以上鏈路任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)瓶頸都會(huì)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(hào)質(zhì)量相關(guān)，所以在此重點(diǎn)和大家分享下 Wi-Fi 信號(hào)側(cè)通用技術(shù)原理和優(yōu)化方法，以達(dá)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(dòng)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?yàn)閰f(xié)商速率是根據(jù)信號(hào)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(dòng))：

 

表現(xiàn) 2：上網(wǎng)速度非常慢。雖然擴(kuò)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(hào)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(hào)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(hào)強(qiáng)，導(dǎo)致了離路由器較遠(yuǎn)的終端接收信號(hào)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(hào)接近滿格，但協(xié)商速率只有 13Mbps)：

 

表現(xiàn) 3：明明手機(jī)在臥室 A，卻經(jīng)常連接到遠(yuǎn)處臥室 B 的路由器上，雖然屏幕上顯示信號(hào)杠杠滴，但是實(shí)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(gè)無線路由器(AP)時(shí)，基本都會(huì)產(chǎn)生終端粘連不漫游現(xiàn)像。

表現(xiàn)為如下圖(藍(lán)色為當(dāng)前連接 AP)，電腦沒有連接到信號(hào)更優(yōu)，距離自己最近的無線路由器上：

 

Wi-Fi 信號(hào)優(yōu)化原則

①適當(dāng)降低無線路由器發(fā)射功率(50mw，17db)，參考室內(nèi)通信半徑為 8-12 米。

雙向通信：城市收音機(jī)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(gè)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(shí)，比如手機(jī)打電話，需要將手機(jī) MIC 取到的聲音通過抽樣壓縮變成電波信號(hào)返回給通信基站，此時(shí)就受制于手機(jī)功率，也就是有效發(fā)射距離。

因?yàn)槭謾C(jī)端發(fā)射功率比較小，所以移動(dòng)運(yùn)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(shí)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。

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當(dāng)通信雙方功率不匹配時(shí)就會(huì)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(dá)到 100% 速率協(xié)商。

反之 Wi-Fi 路由器功率越高，傳輸距離越遠(yuǎn)時(shí)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(biāo)準(zhǔn)，室內(nèi) Wi-Fi 上限發(fā)射功率為 20db(100mw)。功率參數(shù)對(duì)照表如下：

 

蜂窩設(shè)計(jì)：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(yùn)行在 5.2GHZ~5.8GHZ 頻段，可以調(diào)制出高達(dá) 1.3Gbps 的理論通信帶寬，主要面對(duì)室內(nèi)小型蜂窩場景設(shè)計(jì)。

另外，加上手機(jī)天線和外觀、電池使用時(shí)間、功耗等考慮，目前市面上大部分手機(jī)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：

 

通信距離：以 iPhone6 手機(jī)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。

 

②減少無線路由器數(shù)量、選好房子合適的中心點(diǎn)，進(jìn)行吊頂或者桌面放裝，保證終端和路由器之間視距可達(dá)無遮擋，或者最多穿 1 堵墻。

選好位置：有條件的話盡量吊頂安裝或者放于桌面高處。既保障了覆蓋質(zhì)量又節(jié)約了地面空間，若對(duì)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。

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規(guī)避干擾：遠(yuǎn)離強(qiáng)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(chǔ)藏室、角落，或者地面上。

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(jìn)行擴(kuò)展，但是通信質(zhì)量會(huì)作出很大犧牲。

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(jī)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(jī)率也相對(duì)增加，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)就會(huì)越復(fù)雜，所以盡可能少設(shè)備數(shù)量，盡力做到大道至簡。

無線中繼：在弱電網(wǎng)口不完善的大戶型(大別墅)，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(huì)那么“爽”。

道理很簡單易見，每次連接都會(huì)有帶寬損失，最終會(huì)讓總體帶寬打折扣。橋接每增加一跳帶寬對(duì)應(yīng)下降 50%，所以我們通常進(jìn)行橋接設(shè)計(jì)時(shí)：最多下掛一級(jí)子設(shè)備。

利器“電力貓”：弱電網(wǎng)口(有線)不完善的大戶型(大別墅)，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(shí)現(xiàn)擴(kuò)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(duì)高頻信號(hào)傳輸做相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(hào)完整性等缺點(diǎn)，并且在用電高峰或者電壓不穩(wěn)時(shí)，容易受大電流波動(dòng)影響。

所以這種實(shí)現(xiàn)方式，通信質(zhì)量和穩(wěn)定性有天生的缺陷，故障點(diǎn)也比較多，如果對(duì)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性要求較高，則不建議采用此方式。

③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。

頻段選擇：2.4Ghz 頻段低穿透性好，但可用信道只有 3 個(gè)，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(dú) SSID 和安全策略。

5GHZ 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(gè)可用信道，所以使用 5GHZ 有條件進(jìn)行多信道綁定，以得到更高的帶寬。

 

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：

 

信道選擇：使用工具軟件(下文會(huì)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(tái)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

不同戶型 Wi-Fi 點(diǎn)位和頻譜設(shè)計(jì)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)

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

家庭網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)建議參考本文前言描述部分進(jìn)行分層設(shè)計(jì)。我們通常還會(huì)有這樣的疑問：

①我家使用的 100M ADSL 帶寬，為何電腦手機(jī)測速始終無法達(dá)到這么高?

可參考前言部分架構(gòu)圖，梳理出瓶頸位置進(jìn)行針對(duì)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(jì)算(100Mbps/S 帶寬，實(shí)際下載文件速度為 10MBps/S)，可使用電腦測速 www.speedtest.net 確認(rèn)入戶帶寬是否達(dá)標(biāo)。

出口帶寬計(jì)算：基于家中同時(shí)段并發(fā)高峰所有終端流量疊加計(jì)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(jī)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(jì)算。

重點(diǎn)訪問資源：較為普及的熱點(diǎn)網(wǎng)站及 App 應(yīng)用流量，三大運(yùn)營商均可以滿足。

如有特殊需求，例如你需要與另外一個(gè)城市家中時(shí)常需要大流量視頻互聯(lián)，可以根據(jù)目標(biāo) IP 在不同運(yùn)營商的跳數(shù)選擇跳數(shù)很低的一家(可使用電腦上命令 tracert x.x.x.x 進(jìn)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(biāo)上顯示嘆號(hào)，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(hào)發(fā)射使用。

網(wǎng)絡(luò)安全

安全是一個(gè)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(duì)平衡，可以根據(jù)自己的需求作出選擇。

可以參考以下 3 個(gè)層次設(shè)計(jì)：

• 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(qiáng)加密，定期更新密碼。
• 相對(duì)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，所以需要增加其他配合策略。

配置 WPA2 AES CCMP 強(qiáng)加密，同時(shí)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(yán)格保密：在前兩項(xiàng)目基礎(chǔ)上，根據(jù)自身需求購買相應(yīng)級(jí)別防火墻、嚴(yán)格設(shè)計(jì)進(jìn)出數(shù)據(jù)流量策略，并對(duì)家中所有設(shè)備系統(tǒng)安全進(jìn)行嚴(yán)格安全防范。

例如定期對(duì)路由器設(shè)備，AP 設(shè)備軟件進(jìn)行更新，彌補(bǔ)軟件的安全和功能漏洞。

我們通常還會(huì)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，為什么還是被其他人蹭網(wǎng)了?如果解決?

若裝有“ Wi-Fi密鑰”類 App 的手機(jī)，曾經(jīng)接入過該網(wǎng)絡(luò)，這類 App 會(huì)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(yán)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。

設(shè)備選擇

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

我們通常還會(huì)有這樣的疑問：

①同樣是家用無線路由器，價(jià)格相差很大，它們的差距究竟在哪里?

相關(guān)指標(biāo)考慮如下要素：2.4&5G 雙頻、802.11ac、千兆以太網(wǎng)、開機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)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(hù)、軟件迭代售后支持能力、天線陣列設(shè)計(jì)和靈敏度、軟件功能等等。

②網(wǎng)上有很多 Wi-Fi 信號(hào)增強(qiáng)的攻略，哪一種最實(shí)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(shí)發(fā)射端信號(hào)增強(qiáng)了。

但是“有效”通信是雙向的，只加強(qiáng)了發(fā)射端功率，終端、手機(jī)端功率很低，就會(huì)出現(xiàn)功率不匹配的現(xiàn)像，距離發(fā)射端較遠(yuǎn)處信號(hào)確實(shí)顯示滿格了。

但是手機(jī)端回傳的數(shù)據(jù)包無法返回，這樣對(duì)通信而言實(shí)際上沒有任何幫助，而且干擾了全局 Wi-Fi 信號(hào)部署的質(zhì)量。

如下圖，綠色信號(hào)范圍是固定的，擴(kuò)展出來的是紅色的質(zhì)量較差的信號(hào)：

 

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(biāo)準(zhǔn)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(huì)更佳。

但實(shí)際上受產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)(價(jià)格成本限制)、包含天線用料的影響，所以結(jié)論并無絕對(duì)，要依產(chǎn)品而定，內(nèi)置天線路由器也不一定就會(huì)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(biāo)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。

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(jī)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(biāo)覆蓋區(qū)域使用以上工具軟件進(jìn)行信號(hào)和帶寬測試，同時(shí)進(jìn)行 Ping 網(wǎng)關(guān)測試，并瀏覽國內(nèi)大型互聯(lián)網(wǎng)站點(diǎn)。

相關(guān)指標(biāo)：目標(biāo)覆蓋區(qū)域內(nèi)，接收信號(hào)強(qiáng)度大于等于-75dBm，有語音和視頻業(yè)務(wù)的區(qū)域，接收信號(hào)大于等于-67dBm。

Ping 網(wǎng)關(guān)，包大小為 1500bytes，Ping 包次數(shù)為 100 次，時(shí)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(shí)長 Ping 網(wǎng)關(guān)記錄，最多允許丟 1 個(gè)包。

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

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