Wi-Fi 很慢吗?这里是 Wi-Fi 信号的原因

Johnny 发现了一个很有意思的现象,一些同学的 Wi-Fi,虽然显示信号很强,但是依然像蜗牛一样慢,是不是简单地把发射功率再提高一倍就好了呢?请继续往下看噢!
除了发射功率之外,影响 Wi-Fi 速度的原因有很多,从接入点发射的信号来看,影响 Wi-Fi 速度的主要原因有这些,Johnny 也会在接下来给出一些建议。

* Wi-Fi 接入点的放置位置,以及发射功率 *
为了在房屋的任何位置尽可能接收到 Wi-Fi 信号,Johnny 建议同学们把接入点安装在房屋中央。如果房屋较宽,或者墙壁比较多(从接入点到使用地点隔着两面墙),那么 Johnny 非常建议你考虑设定漫游架构接入点噢!为了达到这样的目标,可以通过将那些接入点的大多数无线参数设为相同,然后恰当连接它们,这样,就会启用漫游功能了呢!启用漫游功能后,手机、平板电脑、笔记本电脑就可以连接最近的接入点了耶。不要着急,Johnny 不久后会给出一些我的建议。
理论上,发射功率越强,信号就会越好,可是捏,实际使用时并不一定是这样噢!发射功率强有助于提高功耗,供电公司就会在背地里偷着笑啦!供电公司偷着笑不算,太强的功率也可能对身体产生潜在的危害呢!虽然这点还有争议,最关键的是,由于 Wi-Fi 只能使用无线电的少量频段,太过于强的发射功率反而容易引起互相干扰的问题呢!这会导致 Wi-Fi 的速度变慢甚至另到 Wi-Fi 变得彻彻底底的无法使用。Johnny 建议的发射功率是,当客户端位于距离接入点大约 15 米的位置,并且没有墙壁挡住信号,检测到的信号强度有两格。最后,如果房屋确实比较大,Johnny 真的真的希望你不要贪图便宜去购置单个超大功率的接入点噢,功耗增大而且也容易造成干扰呢!正确的做法是使用多个接入点来组建漫游架构,发射功率不必太大,网速或许会出乎意料的快耶!

* 无线标准、频段、带宽与信道 *
从 1997 年开始,IEEE 制定了很多 WLAN 传输标准,多到什么程度呀?多到罄竹难书的程度,啊哈哈哈。同学们熟知的 802.11 标准中,最早的是 IEEE 802.11,到最新的 802.11AC,速度可是翻了好几倍了呢!现在最流行的 WLAN 标准是 802.11N,但是,如果接入点或者客户端不支持新的标准,就会影响速度呢!在这中间,802.11B 的最大理论传输速度只有可怜的 11 Mbps,而 802.11N 的最大理论传输速度是 600 Mbps,差距好大呀有木有?802.11AC 则可达到 1 Gbps,我的天哪!我的本本的有线网卡都被虐哭了耶!现在绝大多数的设备都已经能支持 802.11N 标准了,新颖的设备更是支持 802.11AC 标准了。
早期的大多数无线标准都工作在 2.4 GHz 频段,也有一些工作在 5 GHz 频段的,比如,当时的小神童 802.11A 同学,可惜因为支持 ta 伸展才能的舞台还没搭建好,加上 ta 有一些先天不足,所以 ta 就被 ta 的兄弟——更慢的 802.11B 取代了。如今最流行的 802.11N 标准,可以工作在 2.4 GHz 和 5 GHz 频段。新制定的 WLAN 标准已经略去了对 2.4 GHz 频段的支持,例如 802.11A 的后代——802.11AC 跟 ta 一样只能工作在 5 GHz 频段。工作在 5 GHz 频段的原因是为了尽可能规避 2.4 GHz 频段的干扰问题,而且,5 GHz 的频谱也更多,这就让无线信号们拥有更广阔的空间来施展 ta 们的才能。在设计时,5 GHz 频段可用的非重叠信道有 22 个,2.4 GHz 只有可怜的 3 个呢!现实往往很残酷哟,实际可用的频段还要取决于当地的法规限制呢!当然,高频信号容易在穿越障碍物时被吸收,通常我们只在短距离而且没有障碍物的位置使用高频段的信号,这样可以享受到高速 WLAN 带来的快乐。
在无线传送中,带宽与频率密切相关,工作在 2.4 GHz 的 802.11N,最大带宽只能达到 40 MHz 呢!工作在 5 GHz 下的 802.11AC,最大带宽可以达到 160 MHz 耶!这里的带宽与传输速率可不是一样的概念噢,同学们可不能把二者混为一谈哟!这里的带宽指的是频率的宽度,我们平时下载文件所说的带宽可是每秒传输的比特数呢!
为了带宽得以有效使用,802.11 标准会把总带宽切分成小块供我们使用,切分出来的“小块”,专有名词叫“信道”,每个信道的带宽都是 5 MHz。由于每条连接的带宽通常大于或等于 20 MHz,因此,它至少会占用 4 个信道呢!而 40 MHz 的连接则要占用 8 个信道噢,这样,就会更容易遇到重叠的尴尬呢!我们常常把不会重叠的信道称为“非重叠信道”。在 2.4 GHz 频率下,带宽为 20 MHz 时,非重叠信道一般为 1、6、11。连接的频率是信道频率加减带宽一半的数值,比如,信道 1 的中心频率是 2412 MHz,在 20 MHz 带宽的情况下,这条连接的可用频率就是 2402 到 2422 MHz,为了防止冲突,设计 WLAN 时,工程师们在头部和尾部预留了 2 MHz 的“保护频带”,同学们明白了吗?我们稍微扩展一下,说说 40 MHz 的带宽,哈哈,其实,这只不过是叠加两个“非重叠信道”来实现的而已哟,例如信道 1 和 信道 6 叠加起来使用,这真的不是黑科技耶!

* 一些接地气的问答 *
Q. 我能不能在 2.4 GHz 下使用 80 MHz 带宽?
A. 理论上是可以滴,实际上呢,那可是不行的啦!大多数国家和地区规定,2.4 GHz 可用的频段范围是 2402 到 2482 MHz 之间噢,加起来只有 80 MHz,在万恶的美帝,FCC 规定,2.4 GHz 下,只允许正常使用 1 到 11 信道呢!所以啦,可用的带宽范围也只是 2402 到 2472 MHz 之间,哈哈,所以这个被美帝中央政府操控的傀儡集团 IEEE 是不会制定这样的标准的哟!开个玩笑啦,IEEE 是独立于美国政府运行的,他们没有制定这样的标准,多半也是考虑到干扰的问题呢!

Q. 我在什么情况下可以使用 2.4 GHz 下的 40 MHz 带宽?
A. 在强信号较少的地方(比如小呀小山村)可以使用 40 MHz 带宽,但是这样的场合是越来越少了耶,因此,Johnny 建议你在大多数时候都不要考虑使用 40 MHz 带宽,如果真有这样的需要,Johnny 建议你考虑升级到支持 802.11AC 标准的无线设备。

Q. 2.4 GHz 频段的干扰来自哪里?有办法处理掉吗?
A. 很多无线通信设备都工作于 2.4 GHz 频段,比如捏,你正在使用的蓝牙键盘和蓝牙音箱,还有微波炉之类的设备(微波炉呀,别提这个怪兽了),甚至一些亚健康状态的电器也会发出干扰信号。解决干扰问题最简单的方法就是把产生干扰的设备给它拿掉——与 WLAN 覆盖范围分开,在实际操作中,这可能吗?可能吗?嗄,可能吗?那些躺在床上玩电脑的家伙呀,不跟你较劲才怪呢!所以,还是升级到支持 802.11AC 的设备吧,啊哈哈。

Q. 在 2.4 GHz WLAN 信号很多的场合,并且因为现实的原因无法升级设备,如何尽可能避免干扰?
A. 彼此降低自己接入点的发射功率,有句话叫“退一步海阔天空”,这句话同样适用于解决 WLAN 干扰的情况呢!大家之间降低一些发射功率,速度是有可能提升的,当然了,还得注意“临近信道干扰”的问题哟!

Q. 在 2.4 GHz 频段下,如果周围有微波炉,如何尽可能规避干扰?
A. 我的天哪!微波炉这个怪兽的干扰能力实在太强啦!不过捏,微波炉的工作频率只是在 2.45 GHz 左右,所以,可以把接入点配置为工作在信道 1。当然啦,如果不常用微波炉,Johnny 非常建议你在煮食的时候停止使用 WLAN,饭钱让大脑休息一下,对你的健康可是大有好处的哟!

Q. 信道重叠了会发生什么?
A. 当两个接入点工作在同一个信道(例如二者都工作在信道 1),那么 ta 们会处于“协作信道干扰”状态,在这个状态下,数据会先后传输不会对冲,虽然影响速度,但是至少还是可以用滴!如果它们很不幸地工作在相邻的信道,例如一个工作在信道 1,一个工作在信道 3,这就会处于最糟糕的“临近信道干扰状态”,这下,二者之间你我不相让,开足火力攻击对方,这种干扰相当可怕,会让网速变慢许多呢!

Q. 5 GHz 的 WLAN 一定比 2.4 GHz 的要好很多吗?
A. 这可不一定呢!5 GHz 下,可用的带宽确实比 2.4 GHz 要来得多,但是 5 GHz 的信号容易在穿越障碍物时遭到吸收,所以它更适合在小范围内使用啦。如果确定周围 2.4 GHz 干扰较少,并且你对带宽的要求比对距离的要求来得低一些,推荐使用 2.4 GHz 频段,而且把带宽设定为 20 MHz。

Q. 5 GHz 下,完全没有干扰的现象吗?
A. 不是的哦,5 GHz 有更多的信道可用,更难发生重叠,但是如果设备增多,干扰的问题还是不可避免会出现,所以 IEEE 就着手制订工作在 60 GHz 的标准啦!

Q. 接收端的输出功率会影响无线网的速度吗?
A. 会的,WLAN 系统中,客户端也要像接入点发送信号,其中一方的功率不足也会导致连接速度变慢哦,但是不要指望提高功率,这是对你的健康极不负责任的做法哟!

Q. “穿墙王”到底是个什么呀?
A. 穿墙王,就是野蛮地把发射功率提高,以此盖过别人家接入点的信号。要是来了个更野蛮的穿墙王呢?呸!别跟我来这个!这玩意儿只会搞坏我家的 WLAN 信号,对穿墙王的主人而言,那是没有帮助的噢!为什么呢?请你往上面看一下,啊哈哈。

Q. 如何让多个接入点协同工作呀?
A. 多个接入点协同工作,有两种最常见的方法,一种是采用分散式无线系统(WDS),另一种捏,则是直接进行简单的有线连接;前者等同于中继桥接器,将主接入点的信号接收,然后呀?放大!并且,继续发射到空中,优点是配置简单,缺点是工作不一定稳定啦,而且也有很明显的瓶颈效应,一般只在家里面,小商店应用;而后者没有前者的缺点,但是对线路的要求比较高呢,需要把线路连接到接入点上才可操作,通常用于学校、会议室、企业等对连接质量和客户端数量要求比较高的场合。

* 多个无线接入点怎么来协同工作捏? *
在文章开头,Johnny 有说过,可以通过把接入点配置为漫游架构来解决信号被阻挡的问题,这里是Johnny 的一些建议哟。
2.4 GHz 下的分布式无线系统(WDS):
Johnny 人穷志短,还没用过 5 GHz 下的 WDS,所以捏,只好拿 2.4 GHz 来献丑啦,列位看官别笑话我呀!大多数路由器都支持 WDS,WDS 在大多数家用路由器的工作方式是“无线中继桥接”,所谓的中继呀,就是把信号接收,然后拿来放大!过后又发射出去,而桥接呀,就是共享相同冲突域,而没有在 OSI 的第 3 层对数据进行隔离,OSI 到底是个啥东东捏?篇幅有限,Johnny 就说不上来啦!桥接后,直接的感官就是,所有设备共享一个局域网的网段。
配置无线中继桥接的通用方法是酱紫滴:打开路由器的管理页面并以管理者身份登陆,而后点击“WLAN设定”,然后点击“中继桥接设定”,再来,输入将要桥接的无线路由器的网络名(SSID)和它的密码,一些路由器要求输入 BSSID,BSSID 相当于 MAC 地址,有的路由器可以自动扫描范围内的 WLAN,并且捏,你只需要输入密码,这样,就可以轻松地建立桥接了耶!
下面是使用无线中继桥接的一些建议:
(1)为了确保基本的稳定性,不要把无线中继桥接的中继接入点放置于主机信号难以覆盖的位置哟!
(2)桥接后,请启用主机的 DHCP 服务,并记得关闭中继接入点的 DHCP 服务,免得呀,IP 地址的分配就可能会混乱,然后,哈哈,那就上不了网了耶!
(3)为了起到漫游的作用,无线中继接入点与主机的 SSID 一定要是相同的噢!
(4)无线中继桥接也要遵循信道的最佳化原则呢,也就是说,只能使用 1、6、11 这三个信道,而且呀,距离较劲的设备不能使用相同的信道噢!
(5)为了避免干扰/冲突等等等等让人不胜其烦的问题,组成无线中继桥接的接入点只能使用 20 MHz 带宽,不要使用 40 MHz 的带宽噢!而且呀,要尽可能避开周围的大功率接入点呢!
(6)随着客户端变得越来越多,无线桥接更容易不堪重负,尤其是扮演主机角色的接入点,这是因为,所有中继站的流量,最终都需要经过主机才能进入有线网呢!

有线网桥接
有线网桥接,是把接入点间的传输方式由无线电改为有线电,这样的架构,没有无线接入点扮演“主机”这个角色,所以捏,这就会消除无线中继桥接的主机的传输带宽瓶颈问题,这样,就能改良无线网的吞吐性能了耶!
设定有线桥接的通用方法是酱紫滴:确定网段,然后给无线接入点指派静态的 IP 地址,好比说,网段是 192.168.1.0/255.255.255.0,那么,作为网关的路由器,它的 LAN 侧的 IP 地址多数时候都是设定为 192.168.1.1,成员接入点的 LAN 侧 IP 地址可不能设定为 192.168.1.1 了呢!而应该设定为不容易冲突的 IP 地址。设定完成后,请从网关侧接一条线,插入桥接成员接入点的 LAN 接口(注意不是 WAN 接口噢!),然后,再从网关处接一条线插入第二个成员接入点的 LAN 口,余下的成员接入点也如法炮制。
下面是 Johnny 的一些建议:
(1)为了起到漫游的作用,成员接入点的 SSID 一定要是相同的噢!
(2)桥接后,请启用网关的 DHCP 服务,并记得关闭成员接入点的 DHCP 服务,免得呀,IP 地址的分配就可能会混乱,然后,哈哈,那就上不了网了耶!
(3)参与桥接的成员也要遵循信道的最佳化原则呢,也就是说,只能使用 1、6、11 这三个信道,而且呀,距离较劲的设备不能使用相同的信道噢!
(4)为了避免干扰/冲突等等等等让人不胜其烦的问题,参与桥接的成员接入点只能使用 20 MHz 带宽,不要使用 40 MHz 的带宽噢!

为了写本文,小 Johnny 可是参考了如下 8 个来源网址,它们分别是:
CTIMES – Wi-Fi的頻譜機會與威脅
T客邦 – 從 3 頻無線路由器來看 5GHz 頻段的轉變
壹讀 – 十大WiFi路由器設置誤區,80%的人網速慢都是因為中槍了
comfast时代_新浪博客 – 不可不知的WiFi知识:WiFi信道
Revolution Wi-Fi – 802.11ac Channel Planning — Revolution Wi-Fi
Safely Using 80 MHz Channels with 802.11ac
MetaGeek – Adjacent and Co-Channel Congestion
每天进步一点 – DD-WRT中的各种无线模式

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