观点一览

  • 不要迷信「穿墙王」,网络传输是双向的,速率的瓶颈往往是客户端(如手机、笔记本)收发信号的能力。

  • 影响网络质量的因素众多,在换路由之前,还应考虑摆放位置、信号干扰等因素。

  • 位置、位置、位置,选个好的摆放位置是改善网络质量的第一步。如果改变位置也不能解决问题,可以选择购买电力猫、无线扩展器、Mesh 无线路由。

  • 信号干扰很常见,尽量将无线路由远离干扰源,或尝试改变信道。

  • 无线路由标注的速率通常是多个频段的速率之和,而常见设备并不能同时连接多个频段。此外,无线路由实际速率往往不到理论速率的一半。

  • 预算低、设备少可选 AC1200 级别的无线路由,预算高、设备多可选 AC1900 级别的无线路由。要求更高,可选支持 Mesh 网络的无线路由。

  • 不要购买单频无线路由,相对 2.4Ghz 频段,5Ghz 频段干扰较少。

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。

无线路由:穿墙有术?(更新)-器物于我

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:

  • 让老张走几步,离小李近一点——相当于改变无线路由位置。

  • 让站在中间的某人代为传话——相当于使用无线扩展器。

  • 给小李配个喇叭,放大他的声音——相当于增强客户端的信号强度,比如换一个强力网卡或高增益天线。

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。

  • 网络传输是双向的,速率的瓶颈往往是客户端(如手机、笔记本)收发信号的能力。

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:

  • 中外对无线路由的发射功率都设有限值,我国是 20dBm(100mW),美国 30dBm(1000mW)。

  • 空间距离和障碍物对信号的衰减,往往比增加发射功率和天线增益对信号的增强大得多。

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。

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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。

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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

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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。

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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

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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:

  • 体积小巧,使用现有的电线线路,易于设置和安装。

  • 比新路由器或 Wi-Fi 系统便宜,适合预算低的人。

但是电力猫也有局限,如:

  • 不支持多个电表的使用环境。

  • 网络质量取决于电线的质量,可能不支持老房子中较旧的电线。

  • 电源插座之间的距离会影响性能。

  • 容易受到日常物品(如微波炉、真空吸尘器)的电气干扰。

Mesh 无线路由

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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。

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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 无线路由:

  • 易于设置。

  • 比无线扩展器或电力猫性能更强,但价格更高。

  • 需要较多设备来构架无线网。

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:

  • 一种来自使用 802.11 协议的设备,如其他的无线路由、支持 Wi-Fi 的无线摄像头、手机、笔记本等。

  • 一种来自非 802.11 协议,但运行在 2.4G 或 5G 频段的设备,如无绳电话、蓝牙设备、Zigbee 设备、婴儿监视器。此外,荧光灯整流器、微波炉等电气设备也会产生干扰。

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?

  • 使用 5G 设备,相对 2.4GHz 频段,5GHz 频段干扰较少。

  • 远离干扰源,比如金属材质的大东西、微波装置(微波炉、无绳电话)、空调、冰箱等电气设备。

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:

  • 老旧的设备,思科认为当「802.11b 客户端在无线局域网中通信时,他们会导致总体性能下降。」

  • 无线客户端的驱动问题。

  • 无线设备之间的兼容性。

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)。

无线路由:穿墙有术?(更新)-器物于我

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。

无线路由:穿墙有术?(更新)-器物于我

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:

  • 对于双频或三频的无线路由,厂商标称的速率是几个频段相加的「数据传输速率」,但大部分设备一次只能连接一个频段。

  • 标称的速率是理论上的「数据传输速率」,而不是实际使用中的「吞吐量」,后者通常不到前者的一半。

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。

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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:

  • 如果使用面积小,设备不多,可以选择 AC1200 的无线路由。

  • 如果使用面积大,设备多,可以考虑支持 Mesh 网络的设备,而不是 AC5300/5400 的无线路由。

无线路由:穿墙有术?(更新)-器物于我 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:

  • 支持单频的无线路由得分较低,均在 6.5 分以下。

  • 支持双频的无线路由最多,得分多在 6.5 分以上。

  • 支持三频的无线路由得分从 6.5 分到 8 分不等,多在 7 分以上。

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。

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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

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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