无线网络规划建议

无线网络规划建议

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无线网络环境中，一般传输距离在开放空间中可达 300 公尺、室内空间可达 100 公尺，但是实际上合理的传输范围约为 50 公尺左右，而这还要视环境情况而可能有所递减。影响无线信号函盖范围的原因很多，象是建筑物的死角、结构、天线定位等等，在使用无线网络产品时，常常会因为信号太弱、连接速度变慢、信号断断续续、常断线等问题，造成连接品质不稳定，甚至电脑就在路由器（或称之为基地台、AP）旁边，却依然没有信号，针对以上问题可能造成的情况，馒头老师的这篇文章将简述该如何处理的方式。

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无线网络的影响原因

以下是无线网络的影响原因：

信号干扰

在一般的办公室或开放空间中不容易遇到信号干扰的问题，这通常是在家庭环境较容易受到影响。发生此状况时，请检查一下周围环境，看看是否有电磁波较强的物体，例如微波炉、电磁炉等，如果有，建议将无线路由器或电脑远离电磁波较强的物体，可以有效避免信号干扰。

信号不佳、容易断线、传输速度慢

在无线环境中，信号会因建筑物结构、天线方向、无线路由器位置、数据量多寡等影响信号接收性能，这些情况容易造成无线传输的品质低落，遇到此情况有以下建议：

• 更换无线路由器位置：让无线路由器与电脑之间不要有太多的障碍物，或是使用电脑时能看到无线路由器是最佳，中间阻隔物愈多，信号就愈弱。阻隔物又以金属材质影响最大，象是钢筋水泥墙、铁门等。
• 天线调整：先确认天线位置，看看周围是否有物品挡住信号，若有则将天线调整至无线路由器与电脑相互能接收的位置，需注意天线有分全向性天线和指向性天线，一般无线分享器都以全向性天线为主，若调整後信号接收能力并未改变，那麽可更换天线和外加天线来改善。
• 更换天线或外加天线：信号距离可以借由更换天线的方式来延长信号的传输距离，更换目的是增加信号传输的距离，与外加天线类似，实际上是以原本的衔接天线位置做更换。要注意的是，更换天线只能增加传输距离，无法加强对阻隔物的穿透力。
  • 全向性天线：不需要指定天线方向位置，水平信号 360 度发射，函盖范围广，但传输距离短。
  • 指向性天线：需要指定一个方向，水平信号发射角度约 10~30 度，函盖范围窄，但传输距离长。
• 增加无线路由器：如果连接两点之间距离过长，或者楼层与楼层之间有所阻隔，可以增加无线路由器来延长距离使信号得以延长，但是还是需要注意流量瓶颈生成、楼与楼之间材质等问题。

无线路由器与电脑之间介质的影响

在不同介质影响的情况下，信号穿透能力的衰减情形。在金属部份几乎完全阻隔了信号的传输，因此在无线环境的配置上，尽量让无线路由器与电脑之间不要有间隔阻挡，如此无线传输才能更加顺畅。

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Wi-Fi 无线网络频段

由于 ISM 频段中的 2.4GHz 频段被广泛使用，例如微波炉、蓝牙等，它们会干扰 WiFi，令速度减慢，5GHz 干扰则较小。双频路由器可同时使用 2.4GHz 和 5GHz，但设备(电脑、平板、手机)则只能同时使用其中一个频段。

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Wi-Fi 无线网络种类

在规划无线网络前，首先了解一下无线路由器使用的无线网络芯片种类，亦即 Wi-Fi 的种类。

当前 Wi-Fi 可分为六代，描述如下：

• 第一代 802.11，基于IEEE 802.11 原始标准，1997 年制定，只使用 2.4GHz 工作频段，最快 2Mbit/s，当前已被市场淘汰。
• 第二代 802.11b，只使用 2.4GHz 工作频段，最快 11Mbit/s，当前已被市场淘汰。
• 第三代 802.11g/a，分别使用 2.4GHz 和 5GHz 工作频段，最快 54Mbit/s，当前已被市场淘汰。
• 第四代 802.11n，可使用 2.4GHz 或 5GHz，20 和 40MHz 带宽下最快 72 和 150Mbit/s，第四代已渐被市场淘汰。
• 第五代 基于 IEEE 802.11ac，世代名称 Wi-Fi 5，带宽 20MHz、40MHz、80MHz、80+ 80MHz、160MHz，5GHz 频段，最高 8 条空间流，最大副载波调制 256-QAM，最高速率 6.9 Gbit/s，认证计划为“Wi-Fi CERTIFIED ac”。
• 第六代 基于IEEE 802.11ax，世代名称 Wi-Fi 6，带宽 20MHz、40MHz、80MHz、80+ 80MHz、160MHz，2.4GHz 和 5GHz 频段，最高 8 条空间流，最大副载波调制 1024-QAM，最高速率 9.6 Gbit/s，认证计划为“Wi-Fi CERTIFIED 6”。

因第一代与第二代已完全淘汰，我们从第三代开始介绍。

第三代 802.11g/a

802.11g 标准，全称为 IEEE 802.11g-2003 是对 802.11 原始标准实体层上的一个修订。802.11g 工作在 2.4G 信道上，实体层速率提升至 54Mbps。该规范已在世界上得到了广泛的应用。相关的修改已经整合进 IEEE 802.11-2007 和后续版本，成为 802.11 协定的一部分。

801.11g 工作在 2.4G 的 ISM 频段上，实体层上使用了正交频分复用（OFDM）调制方式，不同于 802.11 原始标准和 802.11b 标准，而与 802.11a 标准相同，使得最大速率达到 54Mbps。在介质存取控制上，标准采用载波侦听多路存取／冲突避免（CSMA/CA）的方式，这与其他标准相同。考虑到 CSMA/CA 协定的开销，802.11g 设备间的最大吞吐量可以达到 31.4Mbps。由于微波炉，蓝牙设备，ZigBee 等产品都工作在 ISM 频段上，802.11g 设备可能会受到其他设备的干扰。

由于市场上对高速率的无线传输的须求，在 2003 年 1 月，虽然 802.11g 标准还未正式发布，11g 的设备就大槼模的部署了。802.11g 的设备回溯兼容 801.11b 网络。然而 11b 设备会拖慢整个 11g 网络的吞吐量。

第四代 802.11n

IEEE 802.11n-2009，对于 IEEE 802.11-2007 无线局域网路标准的修正槼格。它的目标在于改善先前的两项无线网络标准，包括 802.11a 与 802.11g，在网络流量上的不足。它的最大传输速度理论值为 600Mbit/s，与先前的 54Mbit/s 相比有大幅提升，传输距离也会增加。2004 年 1 月时 IEEE 宣布组成一个新的单位来发展的新的 802.11 标准，於 2009 年 9 月正式批准。

对 802.11n 的后续研究正在 IEEE 802.11ac 草案中进行，预计可以於 2014 年 2 月正式发布，将提供 8xMIMO，最高 160MHz 带宽和最高 866.7Mbit/s 的理论速度。

2.4GHz 和 5GHz 都可自由选择 20MHz 或 40MHz 带宽，但一些设备只允许在 5GHz 下使用 40MHz 带宽，例如 MacBook。如果用家购买一台只支持 2.4GHz 的 150Mbps 路由器，就只能使到 72Mbps，即是 20MHz 带宽下的最快速度。

第五代 802.11ac

IEEE 802.11ac，俗称 5G WiFi （5th Generation of Wi-Fi），是一个 802.11 无线局域网路（WLAN）通信标准，它透过 5GHz 频带进行通信。理论上，它能够提供最少 1Gbps 带宽进行多站式无线局域网通信，或是最少 500Mbps 的单一连接传输带宽。

2008 年年底，IEEE 802 标准组织成立新小组，目的是在于创建新标准来改善 802.11-2007 标准。包括创建提高无线传输的速度的标准，使无线网络的能够提供与有线网络相当的传输性能。

802.11ac 是 802.11n 的继承者。它采用并扩展了源自 802.11n 的空中介面（air interface）概念，包括：更宽的 RF 带宽（提升至160MHz），更多的MIMO空间串流（spatial streams）（增加到 8），下行多用户的 MIMO (最多至4个)，以及高密度的调制（modulation）（达到 256QAM）。

协定	频率(GHz)	带宽(MHz)	每条流的速率(Mbit/s)	MIMO 支持
802.11b	2.4	20	1, 2, 5.5, 11	N/A
802.11g	2.4	20	6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54	N/A
802.11n	2.4/5	20	7.2, 14.4, 21.7, 28.9, 43.3, 57.8, 65, 72.2	4
		40	15, 30, 45, 60, 90, 120, 135, 150
802.11ac	5	20	最大 87.6	8
		40	最大 200
		80	最大 433.3
		160	最大 866.7

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Wi-Fi 6

Wi-Fi 6 是前几代的大幅升级，尽管一般用户似乎没有立即感受到明显的差异。Wi-Fi 6 所带来的变化并没有彻底革新我们使用无线路由器或无线网络的方式，而是由许多递增提升所构成，并逐渐累积为具有潜力的大幅升级。

IEEE 802.11ax 是无线局域网路标准，Wi-Fi 联盟称之为 Wi-Fi 6，又称为高效率无线局域网路（High Efficiency WLAN，缩写HEW）。

Wi-Fi 联盟於 2019 年 9 月 16 日开启 Wi-Fi CERTIFIED 6 认证计划，於 2020 年 1 月 3 日将使用 6GHz 频段的 IEEE 802.11ax 称为Wi-Fi 6E。

802.11ax 支持从 1GHz 至 6GHz 的所有 ISM 频段，包括当前已使用的 2.4GHz 和 5GHz 频段，向下兼容 a/b/g/n/ac。目标是支持室内室外场景、提高频谱效率。其相比 802.11ac，密集用户环境下实际吞吐量提升 4 倍，标称传输速率提升 37%，延迟下降 75%。

更快的速度

更快 Wi-Fi 的意思是，由于 Wi-Fi 6 可提供更大带宽，进而加快上传和下载速度（或传输量）。由于文件大小不断增加，以及串流传输高品质影片和大量通信线上游戏对数据的更高要求，传输速度变得愈来愈重要。进行多人游戏同时还能在 Twitch 串流直播，需要大量的带宽以及可靠稳定的连接。

因此，许多游戏玩家或内容制作者仍透过以太网路缆线直接连接到路由器或网络交换器，而不是利用无线网络提供的灵活性。Wi-Fi 6 把有线和无线信号拉近到几乎相同，让更多用户可以摆脱固定线材连接到数据机的限制。

那麽，Wi-Fi 6 究竟有多快？尽管把数值考量进来很重要，且 Wi-Fi 6 能提供跨多信道高达 9.6 Gbps 的最大传输量（相较于Wi-Fi 5 只有 3.5 Gbps ），这也只是理论上的最大值；但在实际情况下，带宽不会在本机达到这样的速度，并且整体互联网连接速度也会受到宽带连接的影响。尽管如此（关键在于多个设备共享最大传输量），但具有 Wi-Fi 6 的设备仍可享受相当快的速度。

如果您在单个设备上使用 Wi-Fi 路由器，则 Wi-Fi 6 的最大潜在速度应比 Wi-Fi 5 高出 40％。Wi-Fi 6 透过多种技术实现了这些更高的数据传输速度，首先是数据编码更有效率，以及借由更强大的处理器而能够合理使用无线频谱。

Wi-Fi 6 还可透过更有效率地处理大量网络流量来提升速度。对游戏玩家而言，这表示游戏下载更快、串流游戏的上传速度更佳、最多达 75％ 的更少延迟，以及更可靠的媒体多任务处理。

流量优先级

与五年前相比，现今大多数家庭显然有更多具 Wi-Fi 功能的设备。从智能型手机和平板电脑，到电视和恒温器及门铃等物联网设备，如今几乎所有东西都可以连接到无线路由器。Wi-Fi 6 可与同时需要数据的多部设备进行更好的通信，并能在这些设备之间更有效率处理流量优先级。透过使用“正交频分多址” (OFDMA) 是实现此目标的方法之一。OFDMA 透过将信道细分为子载波并允许同时传输到多个端点（设备）。Wi-Fi 6 路由器可在同一个传输窗口中发送不同的信号。这样就形成了路由器的单次传输能与多部设备通联，而不必让每部设备都要等待路由器先服务网络里的其它数据，再轮到处理其数据。

对于较旧版本的 Wi-Fi，设备在尝试连接到网络时会采用“先听后传”的进程，这表示所有设备都必须在发送数据前，先“听取”信道上的任何杂讯。如果信道上存在任何杂讯，即使来自遥远的网络，这些设备也必须等到信道畅通後再进行传输，以避免可能的干扰。OBSS 让存取点得以运用“颜色”特别用来识别网络。如果在信道上侦测到其他流量，但与局域网路的颜色不同，则设备可以忽略这些流量并继续作传输。这样可协助提高可靠度并改善延迟。OFDMA 与 OBSS 一起搭配，可以在拥挤的网络上进行更有效的通信。当愈来愈多的设备使用 Wi-Fi 时，上述作法将有助于保持连接的速度与稳定性。

波束成形

Wi-Fi 6 持续提升的另一项技术是波束成形。这种听起来很新潮的数据传输方法实际上相对简单。路由器不是在所有方向播送数据，而是侦测请求数据的设备位于何处，再朝那个方向发送更加本地化的数据串流。波束成形并不是 Wi-Fi 6 的新功能，但功效在 Wi-Fi 6 这一代已经作提升。波束成形与其他象是 OFDMA 和 OBSS 之整合技术协同作业，有助于使 Wi-Fi 6 更为快速。

WPA 3 保证提升安全性

“Wi-Fi 保护存取 (WPA) ”是一种常见的 Wi-Fi 安全通信协定，该协定会使用密码进行加密。在任可时候，要登录 Wi-Fi 网络都需要输入密码，这就是 WPA 在作用。WPA 2 早已成为标准，但随着 Wi-Fi 6 的出现，情况就在改变。最大的提升之一是透过“蜻蜓密钥交换协议”系统（也称为 或“对等实体同步验证 (SAE)”），来运行密码安全性的强化。此验证方法透过使用更复杂的与 Wi-Fi 网络创建交握的方式，使得密码更难破解。这种结合更强大加密方式的添加安全层，意谓着 Wi-Fi 能拥有比以往更强大的安全选项。

此额外的安全层是 Wi-Fi 6 如何在不对用户体验生成负面影响的前提下，使作业变得更顺畅的一个绝佳范例。

电池续航力与目标唤醒时间

另一项结合到 Wi-Fi 6 的前瞻性发展是“目标唤醒时间 (TWT)”，具有增加某些设备电池续航力的潜在能力。这项技术可以使路由器和设备之间，就何时进入睡眠或唤醒状态进行更有效的通信。透过与设备 Wi-Fi 无线电进行有效通信，并仅在需要唤醒时才将其启动，您的设备将花费更少的时间和电力来搜寻无线信号。这可以提升电池续航力。

我需要什麽才能使 Wi-Fi 6 运作？

Wi-Fi 6 提供了重大提升，因此您可能想知道，要利用此新通信协定需要准备什麽。您需要进行的最重要升级，就是购买一个可支持 Wi-Fi 6 的路由器。大多数制造商已提供具有 Wi-Fi 6 功能的路由器，因此有许多选择。

您还需要能使用 Wi-Fi 6 的设备。虽然 Wi-Fi 6 可回溯兼容较旧的 802.11ac (Wi-Fi 5)，但您仍需要可支持 Wi-Fi 6 的设备，才能充分利用上述所列的所有功能。随着 Wi-Fi 6 在未来几年内将日渐成为标准，更新的设备将开始并入该技术，且将成为新的常态。

无线存取

Wi-Fi 6 将对我们与无线设备的交互方式生成巨大影响。更快的速度、更好的流量顺序和添加的安全性，共同造就了 Wi-Fi 6 在无线网络技术里向前迈出一大步。无论您在玩游戏、在工作，或者只是串流传输影片，升级到 Wi-Fi 6 都是很值得考虑。

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无线网络槼画要领

以下是建议的无线网络规划要领。

天线的角度

无线网络信号的发射范围与天线垂直，一般单楼层的家庭就把天线垂直于地平面，住在透天厝就可以把天线平行于地平面放置，以便将无线信号函盖到其他楼层。

使用 dBi 值较高的天线

理想的天线是朝四面八方发射信号时，与天线相同距离的点所收到的信号强度应相同，这就是理想天线，可惜当前的技术无法制造出这种天线。

另一常用的天线是偶极天线，偶极天线和理想天线相比，会有相同距离不同位置，所量测到信号强度不同的状况发生，某些地方量到的信号强度会比理想天线高，某些地方较低。所以依据偶极天线信号最强的腹部与理想天线相比，发现偶极天线的信号强度比理想天线强了 1.6 倍，经转换为 2.15dBi（i 指的是与理想天线相比较）；也就是说一个偶极天线拥有的增益（gain）为 2.15dBi。

高 dBi 值的天线能够加大信号范围，dBi 愈高效果愈好。如果你使用的无线路由器天线效果不佳，建议您可以更换较高的 dBi 值天线试试。

多台路由器使用时，频道互相错开

2.462GHz 共 11 个频道，其中每个频道约相差5MHz。在频谱屏蔽标准来说，虽然有槼定 ±22MHz 的能量限制，也就是传递的信号随着频段不同跟着减弱，但多少还是会互相干扰。因此连接要好的话，尽量在 11 个频道中最好都能互相错开，选择频道 1、6、11 这 3 个会较好。

关闭 QoS 过滤机制

开启 QoS 过滤机制会影响无线路由器的性能，造成路由器单位时间能传输的封包数降低，如果您有多台电脑、平板或行动设备使用无线网络，建议关闭 QoS 过滤功能，或使用性能更高(更厉害的芯片)的路由器(价位更高)。

使用 5GHz 频段

这个观点其实很有趣，理论上是不会快，但实测偏偏就是会，与一般认知相反。原因在于家用无线路由器太便宜了，随便开启 Wi-Fi 功能一扫，跑出来一堆无线基地台，造成 2.4GHz 频段壅塞。802.11n 可在 5GHz 频段运作，由于 5GHz 的无线路由器较贵、较不普及，因此比较不壅塞，但前提是其它无线网络设备(电脑、平板、手机)也必须支持 5GHz 运作才行。

不要放在弱电箱

市面上的弱电箱大部分都是金属制品，将无线路由器放入弱电箱会降低性能，因金属会干扰无线信号。如果您无法阻止无线路由器放入弱电箱，至少将天线延伸至弱电箱外。