liwen01 2024.10.27
前言
無線 WiFi 的優點是方便、靈活，可以接入各種裝置。缺點就是訊號容易被干擾、訊號覆蓋範圍有限。下面幾個問題應該很多人都有遇到過：
-
為何很多洗手間的 WiFi 訊號都不太好？
-
市面上的穿牆路由器真的就比其它路由器效果好麼？
-
為何有時候 WiFi 訊號強度很好，但網速卻很慢？
-
如果房間比較大，需要怎樣才能實現 WiFi 全屋覆蓋？
-
如果是獨棟多層的樓房，又要如何組建 WiFi 網路？
-
商場、公司、學校等人員密集場所，它們的 WiFi 又是如何組建？
-
什麼是 WiFi 漫遊、它有什麼好處、又要如何實現 WiFi 漫遊功能？
-
什麼是胖 AP，什麼是廋 AP？AC+AP 又是什麼？
因為企業 WiFi 組網比較複雜，這裡主要介紹家庭無線 WiFi 組網方案，主要包括：路由器的串並聯、WiFi 訊號放大器、mesh 組網、AC+AP 模式組網。它們各有優缺點又各有適合的應用場景。
(一) WiFi 漫遊
WiFi漫遊 (WiFi Roaming) 指的是當一個移動裝置 (如智慧手機、平板、本電腦等) 在一個由多個無線接入點 (AP) 覆蓋的網路中移動時，裝置能夠無縫切換到訊號更強或更合適的接入點，而不中斷網路連線或影響應用程式的執行。
比如在大的商場、寫字樓、圖書館等環境，我們拿著手機，從 AP1 所在區域，移動到 AP2、再到 PA3 這個區域。
(1) 無漫遊場景
在沒有漫遊功能的時候，當跨區域時，只有等一個 AP 區域的訊號弱到斷開連線之後，才會主動去連線另外一個區域的 AP，使用者可以明顯地感覺到手機網路變慢變卡，最後斷網，且要等上幾秒之後才能恢復。
(2) 有漫遊場景
在 AP1 ~ AP3 是支援漫遊功能時，當要跨區域的時候，手機能夠根據 AP 之間的訊號強度、訊雜比、AP 負載、移動資料和位置變化去自動切換所需要連線的 AP，效果就是使用者一般感覺不到明顯的網路卡頓，APP 的資料也不會中斷。
(3) 協議支援
要實現 WiFi 漫遊功能，需要 AP 和使用者裝置同時都支援 802.11k/v/r 協議
- 802.11k：無線資源測量協議，可幫助終端快速搜尋附近可作為漫遊目標的 AP。
- 802.11v：無線網路管理協議，用來解決AP之間的負荷均衡，以及終端節電等功能。
- 802.11r：快速漫遊協議，用於加速手機或者電腦在漫遊時的認證流程。
要實現 WiFi 的漫遊，還需要組建合適的網路。
(二) 普通家庭 WiFi 組網
(1) 常規 WiFi 使用
現在大部分家庭使用 WiFi 的模式是外面透過光纖接入到屋內，先接入光貓，這一部分主要是由運營商提供，比如國內的聯通、電信、移動。
有些光貓也兼備路由器的功能，但是它的介面和接入的裝置有限，整體效能也比較弱，而且很多家庭的光貓是放置在弱電箱裡，所以整體訊號不太好。
目前大部分人都是從光貓接根網線，接到一個路由器上，日常使用 WiFi 都是透過這個路由器來實現。
上圖這種房間佈局是比較常見的，一般將路由器放置在客廳電視櫃上，為所有房間提供無線 WiFi 網路。
當把路由器放在客廳電視櫃上的時候，客廳、餐廳、廚房可以享受到最佳的WiFi訊號，遠離客廳的書房、主臥、主臥洗手間因為中間隔了牆壁，WiFi 訊號會被衰減，所以整體訊號會比較弱。
為了使主臥和書房都有比較好的 WiFi 使用體驗，如果去市面上購買一個穿牆路由器，能否解問題呢？
使用穿牆路由器實際效果正常不會很理想，市面上的穿牆路由器只不過是一個噱頭。因為在中國《微功率短距離無線電發射裝置目錄和技術要求》有規定
- 2.4GHz頻段(2400–2483.5 MHz)：最大發射功率限制為 100 mW(20 dBm)，等效全向輻射功率(EIRP)為 20 dBm。
- 5GHz頻段(5150–5350 MHz)：室內使用最大發射功率限制為 200 mW(23 dBm)。
- 5GHz頻段(5725–5850 MHz)：最大發射功率限制為 25 mW(14 dBm)。
在其它國家和地區也有相應的限制，最大發射功率被限制，不管路由器有幾根天線，它的穿牆能力都不可能有顯著提升，除非它違反規定增強了發射功率。
具體原因可以檢視之前的文章《wifi基礎(一)：無線電波與WIFI訊號干擾、衰減》
(2) 有線路由
對於上面這種戶型，如果要使書房、主臥、主臥洗手間都有良好的 WiFi 訊號，可以使用路由器串並聯的方式來解決這個問題。
路由器串並聯可以是透過有線的方式來串並聯，也可以透過無線的方式來實現。
有線的方式訊號會穩定很多，但是需要佈置網線，如果房間之前有佈網線推薦使用有線路由的方式。
有線路由的方式對路由器沒有特殊的要求，任意兩個路由器都可以實現。如果家裡有多個路由器，可以將效能較好的作為主路由器，效能交差點的最為副路由器。
- 將光貓出來的網線接到路由器1的WAN口，常規方式設定路由器上網。
- 將路由器1任意一個LAN口，接到路由器2的WAN口，也是常規方式設定路由器上網。
這樣就實現了兩個路由器的串聯，它們各自獨立分配 IP，一般它們處於不同網段。
這種方式，就算路由器1與路由器2設定相同的 WiFi 名字和密碼，它們也不能實現漫遊功能。
(3) 有線中繼
兩個路由器串並聯，透過不同的接線，可以實現不同的模式。如果主路由器1 LAN 口接到副路由器2的 LAN 口，這種模式需要做一些特殊的設定。
- 將主路由器1 LAN 口接到副路由器2的 LAN 口
- 將副路由器2 的 DHCP 功能關閉
- 到路由器2 的 LAN 口設定處設定 LAN 口 IP，該 IP 與路由器1同一個網段，且不與路由器1的其它裝置相沖突
- 路由器2無線設定按正常設定就可以
這種模式，路由器1與路由器2的裝置是處於同一網段，因為兩個路由器的IP分配工作都是由路由器1來實現。同樣的，它們也不支援漫遊功能。
(4) WiFi 串並聯
如果家裡有多個閒置的路由器，選一個效能好的做主路由器，可以同時串並聯多個路由器來解決 WiFi 訊號不好的問題。
這種方式的限制就是需要佈網線，優點就是對路由器的要求低，且可以各種不同品牌的路由器同時使用，可以將家裡閒置的路由器很好地利用上。
(5) 無線橋接
WDS(Wireless Distribution System，無線分散式系統)是一種允許多個無線接入點(AP，Access Point)透過無線方式相互連線的技術，目的是擴充套件無線網路的覆蓋範圍。透過 WDS，多個路由器或 AP 可以彼此無線橋接，而不需要透過網線連線。
這種方式是在路由器2中去設定 WDS 功能，根據設定引導去連線路由器1。
這種方式的好處就是可以不用佈線，缺點就是訊號容易被干擾，效果沒有有線路由的好。
對於最開始的房屋佈局，我們應該要將路由器2放置到洗手間外面才能實現最佳的效果。因為路由器2 所有對外的所有資料都要透過路由器1傳輸出去。但因為它們是透過無線連線的，所以路由器2與路由器1間的訊號不能太差。
如果將路由器放置到書房或是主臥裡面，就會出現路由器 WiFi 訊號強度很好，但是網路資料很慢的情況，主要原因是路由器2與路由器1間訊號不好通訊丟包嚴重導致速率嚴重下降。
(6) WiFi 訊號放大器
WiFi 訊號放大器，也叫 WiFi 擴充套件器或 WiFi 中繼器，是一種透過接收現有 WiFi 訊號並將其重新廣播來擴充套件 WiFi 覆蓋範圍的裝置。它能夠解決家中或辦公區域中 WiFi 訊號弱、死角等問題，確保無線網路覆蓋更廣的區域。
它的工作原理是：
-
訊號接收：放大器透過內建的無線網路卡，接收來自主路由器的 WiFi 訊號。
-
訊號放大：放大器將接收到的 WiF i訊號進行放大或重複(中繼)，以增強訊號的強度和覆蓋範圍。
-
訊號轉發：放大後的訊號再次透過放大器的無線電廣播出去，覆蓋到原本訊號無法到達的區域。
整體而言，使用 WiFi 訊號放大器的效果並沒有使用多個路由器中繼的效果好，但一般 WiFi 訊號放大器相比於路由器體積會小些，而且價格要便宜。
(三) 胖瘦 AP
(1) 胖 AP
上面我們介紹的，也是我們日常比較常使用的路由器，它都是屬於胖 AP(Fat AP)。
胖 AP 它是一種獨立工作的無線接入點，它具備較為完整的網路管理和控制功能。它可以自行進行認證、加密、管理無線通道和頻寬分配，並執行許多其它功能，因此它可以在不依賴外部裝置的情況下獨立提供無線網路服務。
它的優點是：獨立性強，適用與小型網路。
它的缺點是：配置相對複雜。對於複雜場景，比如大型寫字樓，需要在不同位置放置很多個 AP，網路管理員不太可能每個 AP 去獨立配置管理，所以就出現了瘦 AP(Thin AP)。
(2) 瘦 AP
瘦 AP 是一種功能簡化的無線接入點，主要依賴於一個集中管理的裝置——通常是無線區域網控制器(WLC)。瘦 AP 本身只負責基本的無線訊號轉發功能，而所有的複雜管理和控制功能(如認證、加密、頻譜管理等)都交由 WLC 來處理。
瘦AP的特點是：
-
集中管理：透過無線控制器統一管理多個瘦 AP，使得大規模部署更加容易，並且可以進行集中配置和故障排查。
-
簡化裝置：瘦 AP 硬體相對簡單，因為不需要整合完整的管理功能，從而降低了每個 AP 的成本。
-
適用場景：瘦 AP 通常應用於大型企業、校園或高密度無線網路環境中，在這些場景下，多個 AP 的管理透過控制器集中進行，便於維護和擴充套件
(四) 大範圍 WiFi 網路組網
如果對上網體驗要求高，且要實現 WiFi 漫遊功能，可以使用 mesh 組網方式或是 AC+AP 模式。
WiFi 漫遊功能，可以讓你在房間、樓層間移動的時候實現 WiFi 自動切換，使用者基本上無法感知到網路的切換，網路也不會中斷。對於家庭使用，mesh組網是個不錯的選擇。
(1) mesh 組網
WiFi 的 mesh 組網透過多個無線節點(通常是 mesh 路由器或 AP )相互連線，形成一個自我修復的網狀網路，使得每個節點都能與其他節點通訊並動態調整網路路徑，以最佳化訊號覆蓋和流量傳輸。
(a) WiFi mesh 組網的核心概念
多跳傳輸：在 mesh 網路中，資料可以透過多個節點傳遞到目標裝置。這種方式有效地擴充套件了 WiFi 訊號的覆蓋範圍。即使某個節點離主路由器較遠，仍可以透過其他中繼節點進行資料傳輸。
自我修復(Self-Healing)：如果某個節點失效或斷開連線，mesh 網路會自動尋找新的路徑，使網路保持正常執行。這種冗餘性使得網路更加穩定和可靠。
節點協作：所有的 mesh 節點(mesh AP 或路由器)相互通訊，並能夠動態調整訊號傳輸的路徑和訊號強度，以確保網路效能最佳化。這種協作機制可以減少網路擁堵並最佳化流量。
無縫漫遊：由於 mesh 網路中的節點都屬於同一個網路，使用者裝置可以在各個節點之間無縫漫遊，而不會中斷網路連線。這對於覆蓋大範圍的家庭、辦公樓、酒店等場景尤為重要。
(b) WiFi mesh 組網的結構
主節點(Primary Node/Gateway Node)：這是連線網際網路的主路由器或接入點，通常位於使用者的網際網路入口處。所有的網路流量最終都會經過主節點進行網際網路通訊。
從節點(Secondary Nodes/Child Nodes)：這些節點與主節點或其他從節點連線，用於擴充套件網路覆蓋。每個從節點都能與多個其他節點通訊，並動態調整網路路徑以最佳化連線。
裝置通訊：裝置(如手機、電腦等)可以與任意一個距離較近的節點連線，而不必強制連線到主節點，從而保證穩定和快速的連線。
(c) mesh 組網的優勢
廣覆蓋：透過多個節點擴充套件網路，消除訊號盲區。
無縫漫遊：裝置可在各節點間自由切換，無斷線。
自我修復：節點失效時，網路會自動調整路徑，保證穩定性。
易擴充套件：新增新節點簡單，適合大範圍網路覆蓋。
穩定效能：動態調整通道和路徑，最佳化網路流量。
(d) mesh 組網的缺點
成本較高：裝置價格昂貴，尤其是需要多個節點時。
頻寬下降：多跳傳輸會導致頻寬逐步降低。
延遲增加：多節點傳輸會增加網路延遲。
配置複雜：需要精心規劃節點佈局，且企業級網路配置複雜。
相容性問題：不同品牌的 mesh 系統可能不相容。
mesh 可以是有線組網也可以是無線組網，有線模式需要拉網布線，無線模式整體效能較差。
mesh 組網需要給路由器獨立供電並放置在一個遮擋較少的位置，多少也有些影響美觀。但是如果換成 AC+AP 的模式就不存在這個問題了。
另外需要特別注意的是，各品牌商的路由器之間 mesh 組網可能會存在不相容的情況，所以最好是使用同一個品牌的 mesh 路由器來組網。
(2) AC + AP 模式
在 WiFi 組網中，AC(Access Controller)+AP(Access Point)主要用於大型或企業級的無線網路環境。這種模式通常由一個或多個AP和一個AC組成，目的是集中管理和最佳化無線網路。
(a) AC(Access Controller)AC 是無線網路的集中控制器，負責管理和配置所有接入點(AP)。它協調AP之間的工作，進行負載均衡、無線通道管理、認證、接入控制等。
可以簡單理解為：這裡的 AC 就是上面介紹的路由器，AP 就是路由器的天線，AP 負責無線訊號的收發，AC 負責無線的管理。變相的把 WiFi 天線佈置到房間的各個位置上。
(b) AC 主要功能有：
集中管理：透過AC，可以在一個地方配置和管理所有的 AP，簡化網路管理。
負載均衡：AC 可以監控 AP 的負載情況，並在使用者移動時將其重新分配到負載較低的 AP。
無線通道管理：AC 最佳化無線通道的使用，減少干擾，提高網路效率。
安全管理：進行集中化的認證和加密管理，提高網路安全性。
(c) AP (Access Point)
AP 是無線網路的接入點，負責將無線訊號轉換為有線訊號，反之亦然，允許無線裝置連線到網路。
(d) AP 主要功能有：
無線覆蓋：AP 提供無線訊號覆蓋，支援無線裝置的接入。
資料傳輸：AP 將無線裝置的資料傳輸到有線網路，或者將有線網路的資料傳輸到無線裝置。
訊號強度調節：AP 可以調整其發射功率，最佳化無線覆蓋範圍。
(e) AC+AP模式的優勢
高效管理：透過集中控制和管理，簡化了無線網路的維護和配置工作。
靈活性：可以根據實際需要擴充套件 AP 的數量，增加無線覆蓋範圍。
最佳化效能：透過 AC 的干預和管理，提升了網路的效能和穩定性。
增強安全：集中化的安全策略和認證機制提升了整體網路的安全性。
AP 有皮膚式和吸頂式兩類，家用一般是使用皮膚式，可以直接嵌入牆體，跟插座一樣。吸頂式的多用在寫字樓等場所，直接放置在天花板處，整體比較美觀。
另外，這類 AP 一般都支援 POE 供電，也就是可以直接使用網線進行供電，少了另外拉電的麻煩。
整體而言，AP 的效能會比 mesh 組網稍微差一點點，如果是家庭或是小範圍使用，推薦使用 mesh 組網，mesh 相對 AC+AP來說價格也便宜點。
如果是寫字樓，學校等需要大面積覆蓋的場景，還是推薦使用AC+AP的模式，方便控制和管理。
結尾
上面內容簡單地介紹了下目前家庭比較常用的 WiFi 組網方案，這些方案具體的使用配置，可以參考具體品牌商裝置上的介紹。下一篇將介紹 WiFi 認證與加密相關基礎知識。
上面內容，如有錯誤，歡迎評論區提示指出，不勝感激。