摘要： 現代人離不開手機，更離不開Wi-Fi。很多同學經常吐槽家中Wi-Fi用得不爽，打遊戲看視頻又卡又慢。
阿里妹導讀：現代人離不開手機，更離不開Wi-Fi。很多同學經常吐槽家中Wi-Fi用得不爽，打遊戲看視頻又卡又慢。
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，希望讓每一位同學都能享受如絲滑般順暢的Wi-Fi體驗。
前言
家庭網絡從出口寬帶到終端是一條整體鏈路，分為以下幾個部分。
出口區域：電信運營商入戶線路最終交付到戶側的是一條以太網網線，包含入戶光纖(PON)終端及出口路由器，主要提供的“NAT”（實現家內[私網]IP地址到運營商[公網]IP的地址轉換翻譯）PPPOE撥號、安全訪問控制等功能。
核心區域：該區域是所有網絡設備互聯的中心點，是家中網絡骨幹通道。通常為路由器或者交換機，實現網段路由互通、DHCP、上網行為管理、限速和安全等功能。並提供直接與有線設備互聯，提供較大流量的能力輸入輸出，例如家用NAS、監控錄像機、服務器連接等。
接入區域：是網絡最面向用戶的區域，但其卻是網絡邊緣設備，其實現與終端（手機、電腦、IOT設備等）互聯功能，通常為無線路由器（AP）和交換機有線端口。
參考上圖，網絡是個整體工程，以上鍊路任何一個環節出現瓶頸都會影響“體感”。從歷史處理的諮詢類問題看，其中90%的問題與Wi-Fi信號質量相關，所以在此重點和大家分享下Wi-Fi信號側通用技術原理和優化方法，以達到快速提升Wi-Fi質量的目的。具體設備配置方法可映射到各位同學購買的各款無線路由器（AP）的說明書。
Wi-Fi網絡故障表現
表現1：網絡斷線、丟包、卡頓、速度忽快忽慢、抖動幅度大，不穩定。
簡析：從客戶端角度出發，診斷網絡質量好壞的直接體現在協商速率上：因為協商速率是根據信號值、噪聲、干擾、重傳率等一系列射頻參數綜合體現出來的。故障如下圖所示(網絡速率不穩定1分鐘內大幅度跳動)。
表現2：上網速度非常慢。雖然擴容購買了很高的外線帶寬，併購買了高功率無線路由器，但是速度依然沒有改善。
簡析：問題出現在Wi-Fi信號上，部分無線路由器廠商大力宣傳其產品發射功率高信號可穿牆，但是忽略了終端發射功率回傳能力和漫遊切換的問題。由於其中無線路由器發射功率較高從而信號強，導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超出了終端自身發射功率回傳的功率範圍。如下圖所示（信號接近滿格，但協商速率只有13Mbps）。
表現3：明明手機在臥室A，卻經常連接到遠處臥室B的路由器上，雖然屏幕上顯示信號槓槓滴，但是實際使用起來網速“捉急”。
簡析：發射功率過高，家中安裝多個無線路由器（AP）時，基本都會產生終端粘連不漫遊現像。表現為如下圖（藍色為當前連接AP），電腦沒有連接到信號最優距離自己最近的無線路由器上。
Wi-Fi信號優化原則
一、適當降低無線路由器發射功率(17db,50mw),參考室內通信半徑為8-12米。
1、雙向通信：城市收音機廣播基站發射塔只需要建設一座即可覆蓋全城，村村通大喇叭只需要一個覆蓋全村，其核心優勢都是單向通信。當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，此時就受制於手機功率，也就是有效發射距離。因為手機端發射功率比較小，所以移動運營商需要蜂窩狀覆蓋且數量龐大的通信基站，其目的是為了接收到終端有效的回傳，實現有效的雙向通信。Wi-Fi也是空中介質通信技術，同理相似。
當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發射範圍，從而使通信雙方達到100%速率協商。反之Wi-Fi路由器功率越高，傳輸距離越遠時表現出終端連接速率低，通信質量越差的現象。
中國國家標準，室內Wi-Fi最大發射功率為20db(100mw)。功率參數對照表如下：
2、蜂窩設計：按照原理，無線電通信雙方距離越近，雙方可協商的帶寬就越高。目前普遍使用的5GHZ Wi-Fi協議，其主要運行在5.2GHZ~5.8GHZ頻段，可以調製出高達1.3Gbps的理論通信帶寬，主要面對室內小型蜂窩場景設計。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網卡大多為12-14db範圍。
3、通信距離：以iphone6手機為例，Wi-Fi 5GHZ頻段無任何遮擋室內環境，滿速協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堵牆。
1、選好位置：有條件的話儘量吊頂安裝或者放於桌面高處。即保障了覆蓋質量又節約了地面空間，若對美觀有要求可以購買外觀符合裝修風格路由器或者自行刷漆解決。
規避干擾：遠離強磁0.5米之外（微波爐、電磁爐、高壓設備、大屏電視等）。
規避遮擋：不要把路由器藏起來放於弱電箱，尤其是金屬材質的箱體或者木質櫃子、衣帽間、儲藏室、角落，或者地面上。
2、完善網口：100%無死角且高質量滿速的Wi-Fi是基於各房間完善的有線端口基礎之上的。儘管通過無線橋接等方式進行擴展，但是通信質量會作出很大犧牲。
3、減少設備：無線路由器數量越多，終端產生漫遊、斷線、重連的機率就越高，這是成正比的，其工作中出現協議衝突(例如DHCP覆蓋衝突、同頻干擾等)的機率也相對增加，網絡架構就會越複雜，所以儘可能少設備數量，盡力做到大道至簡。
4、無線中繼：在弱電網口不完善的大戶型（大別野），為了減少施工和影響室內視覺衝擊感，我們可以選擇“橋接中繼”、或者MESH方式簡便部署的方案，但是當採用中繼MESH這類方案，使用無線橋接互聯，在使用體感上就不會那麼“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下降50%，所以我們通常進行橋接設計時：最多下掛一級子設備。
5、利器“電力貓”：弱電網口（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。它利用傳統電線，採用分頻段技術，轉變電線為通信線路使用，只要是在於同一電錶區域內的電線系統部署“電力貓“即可實現擴展通信網絡的目的。但是在電磁特性上，電線並沒有針對高頻信號傳輸做相應的優化設計，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，並且在用電高峰或者電壓不穩時，容易受大電流波動影響。所以這種實現方式，通信質量和穩定性有天生的缺陷，故障點也比較多，如果對網絡穩定性要求較高，則不建議採用此方式。
三、家用Wi-Fi配置為5GHZ頻段40MHZ頻寬，IOT設備及訪客使用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設備及訪客使用，並配置單獨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) 掃描出空閒信道，並配置到無線路由器。家中每臺路由器要配置為不同信道以規避同頻干擾。
網絡優化方法
一、不同戶型Wi-Fi點位和頻譜設計示例
1、小戶型：
2、中戶型
3、大戶型
4、別墅，按單樓層佈局參考以上戶型即可。
二、網絡架構設計：
家庭網絡架構設計建議參考本文前言描述部分進行分層設計。
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麼高？
可參考前言部分架構圖，梳理出瓶頸位置進行針對性優化。另外注意大小字節單位換算，網絡入戶帶寬通常以小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：基於家中同時段併發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、電腦普通視頻業務為2MBps、手機視頻通常為1MBps，如有P2P下載上傳等大流量需求，則根據應用需求疊加計算。
重點訪問資源：較為普及的熱點網站及APP應用流量，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，可以根據目標IP在不同運營商的跳數選擇跳數最低的一家（可使用電腦上命令 tracert x.x.x.x 進行跳數和延遲跟蹤）。
2、我家網絡經常斷網，有一部分設備無法上網，終端網絡連接圖標上顯示歎號，是什麼原因？
此類問題大多為DHCP協議衝突所致，非網關的路由器，上聯的網線應接在LAN口而非WAN口，並且必須關閉DHCP等與核心層衝突的功能，只作為無線信號發射使用。
三、網絡安全
安全是一個整體包含家中網絡上參與的所有設備的軟、硬件系統，安全和易用之間也需要相對平衡，可以根據自己的需求作出選擇。可以參考以下3個層次設計。
普通防範：家用Wi-Fi 與客人用（Guest） Wi-Fi 區分網段，並在核心設備上作路由隔離，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，當然，技術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，同時關閉DHCP功能，採用靜態地址分配、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：在前兩項目基礎上，根據自身需求購買相應級別防火牆、嚴格設計進出數據流量策略，並對家中所有設備系統安全進行嚴格安全防範，例如定期對路由器設備，AP設備軟件進行更新，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密碼設置的挺複雜的，我自己都記不住，為什麼還是被其它人蹭網了？如果解決？
若裝有“萬能密鑰”類APP的手機，曾經接入過該網絡，這類APP會把密碼共享到雲端或者其APP配置端。那麼，自家中的密碼設置再複雜也經不住這樣的廣播。我們嚴格控制家庭成員不安裝此類APP，並且部署上參考前面介紹過的策略：通過訪客和家人區分SSID也可以有效降低此類問題造成的影響，但是一旦發生“被蹭網”事件，建議立刻修改密碼。
四、設備選擇
根據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（相當於路由交換無線路由一體機）。超/大戶型可分區/層設計。
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裡？
相關指標考慮如下要素：2.4&5G雙頻、802.11ac、千兆以太網、開機穩定運行時長、高併發流量穩定性、多終端併發數量、防潮抗高溫及高處跌落保護、軟件迭代售後支持能力、天線陣列設計和靈敏度、軟件功能等等。
2、網上有很多Wi-Fi信號增強的攻略，哪一種最實用？
不要迷信高發射功率，任何所謂的穿牆王全是忽悠（參考上文優化原則部分）。也不要試圖去增加路由器功率，裝易拉罐、加功放、加天線，這樣做確實發射端信號增強了。但是“有效”通信是雙向的，只加強了發射端功率，終端、手機端功率很低，就會出現功率不匹配的現像，距離發射端較遠處信號確實顯示滿格了，但是手機端回傳的數據包無法返回，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信號部署的質量。(如下圖，綠色信號範圍是固定的，擴展出來的是紅色的質量較差的信號)
3、天線數量越多越好嗎？天線數量的多寡，跟穿牆能力是否有關？
理論上是的，如果將所有無線設備都放置於同一規格標準下來比較，越多天線代表其靈敏度越高，自然穿牆能力表現會更佳。但實際上受產品硬件設計（價格成本限制）、包含天線用料的影響，所以結論並無絕對，要依產品而定，內置天線路由器也不一定就會比外接式天線的靈敏度更差，因此天線數量只能說是一種參考的指標之一。
4、大戶型打算採用橋接方式覆蓋，設備如何選型？
上文提到，儘量不要選擇這種方式覆蓋。如果一定要採用這種方式，可以考慮使用天貓路由和釘釘路由產品，空口容量大、工作穩定、配置簡單。
五、效果測試
相關工具：PC端可選擇 Inssider、WirelessMon、Wireless Netview等，分系統而論。
手機端可選擇speed test、WiFi分析儀、WiFi Analyzer等，非常簡單易用。分系統而論。
測試方法：在目標覆蓋區域使用以上工具軟件進行信號和帶寬測試，同時進行ping網關測試，並瀏覽國內大型互聯網站點。
相關指標：目標覆蓋區域內，接收信號強度大於等於-75dBm，有語音和視頻業務的區域，接收信號大於等於-67dBm；
ping網關，包大小為1500bytes，ping包次數為100次，時延不大於100ms，Ping包的丟包率不大於1%；漫遊切換成功率不小於90%，AP間切換時長ping網關記錄，最多允許丟1個包。
電腦連接Wi-Fi情況下使用www.speedtest.net 測試網速可以達到出口帶寬數值。
電腦連接Wi-Fi情況下，點擊國內熱點網站20次，訪問成功率不低於100％；訪問國內大型站點顯示時延不大於2秒。
大家還有哪些優化家中Wi-Fi的方法？歡迎在留言區分享補充。
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