復(fù)雜住宅中WiFi信號的搭建

李文堅

摘要：Wireless Fidelity（WiFi）信號在住宅中的搭建，一直是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工作者關(guān)心的問題。當(dāng)今社會，住宅面積都有了較大的提升，住宅的復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出之前的住宅環(huán)境，環(huán)顧四周，低頭一族比比皆是，因此要求住宅內(nèi)部處處能上網(wǎng)，到哪都要有WiFi信號是我們住宅的必備。文章主要闡述了在大面積，復(fù)式、多層等復(fù)雜結(jié)構(gòu)住宅環(huán)境中布設(shè)WiFi信號的五種方案，并從資金、建設(shè)難度、網(wǎng)絡(luò)性能等多方面比較各種方案的優(yōu)越性，并提出建議供大家參考，幫助大家更好地搭建住宅內(nèi)部的WiFi信號。

關(guān)鍵詞： 復(fù)雜住宅； WiFi； 搭建；分布式；全覆蓋

中圖分類號：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）25-0036-03

Abstract： Building Wireless Fidelity（WiFi） in house has been a hot issue for Internet engineer. Now， the housing area is bigger. The structure of the house is more complicated. People have access to the Internet everywhere. This is very difficult. The article discusses the five schemes to construct WiFi in complex house， such as big house， duplex house and private villa. The article compares the five schemes in terms of capital， construction difficulty and network performance. The article put forward some proposals on WiFi.

Key words： complex house； WiFi； constitution； distributed； all covered

隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們的住宅環(huán)境得到的極大的改善，我國城鎮(zhèn)人均住房面積已經(jīng)從改革之初的6.7平方米增長到現(xiàn)在的32.9平方米，農(nóng)村人均住房面積也從1978年的8.1平米增長到37.09平方米，都增長了4倍以上，并且隨著收入的提高，未來改善性居住的需求還很大。多數(shù)的人們都早已擺脫了鴿子籠式的居住環(huán)境，住進(jìn)了寬敞明亮的新居，這些新興住宅中大平層、復(fù)式住宅、別墅等屢見不鮮。

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也帶動著科技的發(fā)展，近20年隨著國際互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，人們現(xiàn)在也來越離不開網(wǎng)絡(luò)，越來越多的人熱衷于QQ、微信、網(wǎng)絡(luò)視頻、網(wǎng)絡(luò)購物等網(wǎng)絡(luò)生活，筆記本、掌上電腦、手機、電視等智能產(chǎn)品已經(jīng)擺脫了有線網(wǎng)絡(luò)的束縛，越來越多的生活類產(chǎn)品依賴于無線網(wǎng)絡(luò)。

在無線網(wǎng)絡(luò)中有藍(lán)牙、3G、4G、WiFi等各種技術(shù)，藍(lán)牙被用于無線的短距離傳輸，3G、4G技術(shù)被電信運營商廣泛運用，而WiFi是無線局域網(wǎng)的一種十分常見的技術(shù)，被廣泛的大眾認(rèn)可，被眾多的設(shè)備支持?，F(xiàn)在旅游景點、商場、酒店、教育機構(gòu)等公共場所都能看到WiFi信號的普及覆蓋，同時住宅內(nèi)的WiFi信號也越來越多，彌補了有線網(wǎng)絡(luò)的不足。但隨著大眾對WiFi的依賴越來越重，住宅內(nèi)部的WiFi信號出現(xiàn)的問題也越來越多，如何把WIFI信號合理搭建好？這是我們首先就要解決WiFi信號強度質(zhì)量的問題。

1 無線網(wǎng)絡(luò)在住宅中覆蓋困難的原因

現(xiàn)有住宅中搭建無線網(wǎng)絡(luò)卻成為越來越大的難題。下圖一是建筑面積為139平方米的住宅WiFi信號強度測試圖。這所住宅為4室2廳2衛(wèi)1廚，無線路由器放置在南北通透的客廳里，采用4天線設(shè)計，2.4GHz最高增益5dBi，5GHz更是可達(dá)6dBi，無線路由器的位置已經(jīng)是已經(jīng)接近于房屋的平面中心，WiFi覆蓋區(qū)域顏色越深，信號強度越好，我們發(fā)現(xiàn)除安放無線路由器的客廳達(dá)到WiFi信號全覆蓋之外，其他房間的信號均有減弱，西北角房間的信號甚至完全沒有?，F(xiàn)代人時時刻刻都需要無線網(wǎng)絡(luò)，這種無線信號覆蓋的情況是很難令人接收。無線WiFi信號無法在住宅內(nèi)部全覆蓋是什么原因造成的呢？

（1） 無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋困難原因之一：WiFi信號源功率比較小

現(xiàn)有住宅面積越來越大，家庭用的無線AP類產(chǎn)品覆蓋范圍較低。民用無線路由器產(chǎn)品品牌眾多，較大的品牌就有思科、摩托羅拉、華為、銳捷、TP-Link、D-Link、NETGEAR等不下幾十種，但這些無線路由器的設(shè)計功率按國家規(guī)定，家庭用無線路由器不得超過100MW[1]，手機等智能設(shè)備的無線發(fā)射功率就更低，如果發(fā)射功率較高，會對人體有影響。因此利用1個無線路由器的WiFi在普通住宅內(nèi)部不可能做到大面積覆蓋。

（2） 無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋困難原因之二：住宅結(jié)構(gòu)的影響

WiFi信號是信源通過天線發(fā)送出去，到信宿又通過天線接收，基本上以雙工通信方式存在。它的傳輸機制非常復(fù)雜，有直線傳播、反射傳播、散射傳播和透射傳播。手機、筆記本等無線客戶端到無線AP、無線路由路，就是用這種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

WiFi在空曠的廣場可以傳播的很遠(yuǎn)，但在房屋內(nèi)部不同。國家統(tǒng)計局的規(guī)定，現(xiàn)有房屋建筑結(jié)構(gòu)分為六類：鋼結(jié)構(gòu)、鋼和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)和其他結(jié)構(gòu)。我們現(xiàn)在的常見住宅以鋼筋混泥土并加上磚木混合結(jié)構(gòu)。

WiFi信號采用的是IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)。他一般有2個工作頻段，一個是2.4GHZ，另一個是5GHZ。無線信號在磚木和鋼筋混泥土墻構(gòu)成的住宅中，同房間可以進(jìn)行直線傳播，反射傳播，散射傳播和透射傳播，因此在放置無線AP的房間里，WiFi信號很強。但在不同房間就很難進(jìn)行直線傳播，反射傳播，散射傳播，唯一可行的就是透射傳播。WiFi信號在透射時會產(chǎn)生穿透損耗，結(jié)合工程經(jīng)驗和實測數(shù)據(jù)，得出WiFi無線信號的衰減程度[2]，如下表1所示。endprint

現(xiàn)在常見的普通住宅都以鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)為主，這2種建筑結(jié)構(gòu)建設(shè)的住宅內(nèi)墻對WIFI信號都有巨大的衰減作用，致使WiFi信號無法做到復(fù)雜住宅的全覆蓋。

2 解決WIFI信號復(fù)雜住宅全覆蓋方案

那么在住宅中就沒有辦法實現(xiàn)WIFI信號全覆蓋了嗎？辦法當(dāng)然是有的。為了能讓W(xué)iFi信號在當(dāng)今的復(fù)雜住宅中沒有死角，人類也想了很多的辦法。

（1） 方案一：室內(nèi)路由器+AP建設(shè)方案

室內(nèi)單獨建設(shè)方案，這是最常見的方案，也是現(xiàn)在電信運營商實現(xiàn)住宅WiFi全覆蓋的主推方案。這個方案的主要建設(shè)思想是先用線纜（通常是網(wǎng)線）把網(wǎng)絡(luò)的運營商接入端到住宅內(nèi)的各個房間都進(jìn)行連通，形成一個星型的有線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，然后房間線纜的末端連上無線路由器，發(fā)射出WiFi無線信號，從而達(dá)到家庭住宅網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋，如圖2所示。

（2） 方案二：電力貓方案

有些住宅早已裝修好，無法用網(wǎng)線連通各個房間，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備生產(chǎn)商上也研究出了電力貓設(shè)備實現(xiàn)全住宅覆蓋。它是在一個住宅電表回路中，把計算機網(wǎng)絡(luò)信號調(diào)制到住宅內(nèi)部的供電線路中，在線路末端，再通過電力貓將網(wǎng)絡(luò)信號解調(diào)出來，并用WiFi信號進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋。因為住宅內(nèi)每個房間都有電線和插座，所以也能達(dá)到住宅內(nèi)部的WiFi信號全覆蓋。如圖3所示。

（3） 方案三：使用無線路由器WDS方式

這個方案是人們較早想出的方案之一。WDS是無線路由器的一種連接方式，他是用幾臺無線路由器進(jìn)行橋接或中繼的方式進(jìn)行連接，擴大無線信號的覆蓋范圍，共享同一個無線網(wǎng)絡(luò)信號。WDS是無線分布式系統(tǒng)（Wireless Distribution System）的英文縮寫[3]，它是無線連接兩個接入點（AP，Acess Point）的協(xié)議。最初WDS是無線基站與無線基站之間進(jìn)行聯(lián)系通訊的系統(tǒng)。但隨著無線應(yīng)用的家庭化，為了加大無線WiFi的覆蓋范圍，WDS已經(jīng)快速被應(yīng)用到家用級無線產(chǎn)品上。

WDS方式分橋接模式和中繼模式。橋接通常指的是一對一的情況，橋接的兩端只有2個無線路由器，沒有其他無線交換設(shè)備的接入。如圖所示，所以他覆蓋方式有一定的局限性，經(jīng)常在連接兩個不同的局域網(wǎng)絡(luò)時使用。而無線中繼模式則可以做到一對多，在延長了無線信號傳輸距離的同時，使用無線中繼模式的無線路由器也可以接受其他無線設(shè)備的接入。覆蓋方式更為全面靈活，因此相對于無線橋接，無線中繼拓展的無線網(wǎng)絡(luò)更加方便實用。如圖4所示。

（4） 方案四：使用天饋系統(tǒng)

室內(nèi)分布式組網(wǎng)也可以使用天饋系統(tǒng)，將室內(nèi)大概率AP發(fā)射出來的WiFi信號，用功分器或耦合器進(jìn)行無線信號的等比例或不成比例進(jìn)行分配[4]，如圖所示。把無線AP發(fā)射出來的一股信號分成很多股信號，利用多個全向天線和定向天線將這些WiFi信號覆蓋到房間，完成住宅內(nèi)部的全覆蓋。如圖5所示。

（5） 方案五：借助有線電視的WOC方案

天饋系統(tǒng)布設(shè)專門的饋線之外，我們也可以借助于室內(nèi)有線電視線進(jìn)行傳播的，這就是WOC方案。在住宅內(nèi)部有線廣播電視信號的頻率較低，一般在87～860MHz，而網(wǎng)絡(luò)的頻率較高，一般在2.4～2.4835GHz左右[5]，兩者并無干擾，我們就利用這種特性，用合路器把2者型號合在一起，到末端再用分離器把有線廣播電視信號與網(wǎng)絡(luò)信號分開，將無線信號擴散到整個房間。達(dá)到無線網(wǎng)絡(luò)信號全屋覆蓋的要求。如圖6所示。

3 幾種WiFi信號覆蓋方案的比較

（1） 資金投入

在資金投入方面顯然是方案四>方案五>方案一>方案二>方案三。

天饋系統(tǒng)通常是專業(yè)網(wǎng)絡(luò)運營商進(jìn)行建設(shè)，在建設(shè)之前必須經(jīng)過詳細(xì)的勘測和設(shè)計，按照合理的施工方案進(jìn)行施工才會達(dá)到最佳的覆蓋效果。在設(shè)備方面，通常使用大功率AP、饋線、耦合器、天線等各種網(wǎng)絡(luò)專業(yè)設(shè)備，而且這些設(shè)備都是必須的，如為了使天線獲得足夠大的發(fā)射功率，必須使用大功率的商用無線AP，發(fā)射功率可以達(dá)到500MW左右。這就比普通的無線路由器價格高了不少。WOC方案雖然用有線電視信號線充當(dāng)了饋線，但大功率AP、合路器以及天線等布線都是必不可少了，所以這2個方案資金投入都較大。

路由器+AP方案是現(xiàn)在最流行的方案。各個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供商都有大量的這些設(shè)備，從802.11a/b/g到802.11N以及更高的標(biāo)準(zhǔn)都有，可以供建設(shè)單位選擇使用。

電力貓方案和無線路由器的中繼，這2個方案都要求設(shè)備成對使用，既要有信號發(fā)射端，又要有信號接收端才能使用，但建設(shè)成本要比同類型比較低的。

（2） 對現(xiàn)有住宅改造

對于新建住宅以上5個方案都能使用。但對于已經(jīng)裝修完成的住宅，這5個方案并不能完全進(jìn)行實施。天饋系統(tǒng)必須放置饋線，路由器+AP方案中，在路由器和AP連接中需要用線纜進(jìn)行連接。所以對住宅墻體破壞最小的是無線路由器的中繼方案、電力貓方案和WOC方案。

這三個方案基本對住宅墻體不產(chǎn)生破壞，中繼方案中的2個無線路由器借助的是無線電波，電力貓方案借助的是家庭供電電表中的同一回路的電力線，WOC方案借助的是廣播電視信號線纜。

（3） 性能

上述5個方案都可以把發(fā)射無線信號的天線放到任何一個住宅房間的內(nèi)部，所以從WiFi的覆蓋性上來看，不存在任何問題，都可以做到100%的全覆蓋。

從帶機數(shù)量上來看，明顯路由器+AP方案要高于其他4種方案，天饋系統(tǒng)和WOC系統(tǒng)只采用個1個無線AP，而電力貓和無線路由器的中繼，也必須從1個無線AP 進(jìn)行級聯(lián)，因此帶機數(shù)量也要低一些。路由器+AP方案，他每個區(qū)域都有AP和天線構(gòu)成。因此住宅內(nèi)部路由器+AP方案帶機數(shù)量是最高的，這也是在無線局域網(wǎng)建設(shè)中，這種方案逐漸成為主力軍的原因。

4 合理建議endprint

綜合以上內(nèi)容，我們給出以下建議。

第一，在施工條件允許的情況下，我們可以使用路由器+AP方案。

如果住宅面積較小，各房間布局簡單可以使用1個路由器加1個AP的方案，也是就是布設(shè)1個無線路由器。為了達(dá)到WiFi較好的覆蓋，這個無線路由器應(yīng)該設(shè)置在整個住宅的中心部位，與各房間的隔墻比較少，方便WiFi信號在每個房間的覆蓋。

如果住宅面價較大、房間的布局較為復(fù)雜，如復(fù)式住宅，多層住宅、別墅等。我們可以使用1個路由器+多個AP。路由器放置在電信的進(jìn)戶一側(cè)，用網(wǎng)線連接需要WiFi信號覆蓋的房間，若要WiFi信號覆蓋全部房間，可以把網(wǎng)線布設(shè)到每個房間，在網(wǎng)線的末端加上一個無線AP，使這個房間里覆蓋WiFi信號。現(xiàn)在的AP設(shè)計得也較為美觀，有吸頂式的，有跟插座面板一樣大小的86型的，有POE遠(yuǎn)端供電的，有用無線控制器的FIT方式，大家可以按現(xiàn)場情況具體選擇使用。

第二，在已經(jīng)裝修好，無法布線的情況下，我們提供了WOC和WDS兩個方案。使用WOC方案，效果較好，但投入成本較高。我們建議采用無線路由器的WDS方式，這種方案的性價比更加高一些。一方面，成本低了很多，另一方面，WDS不管采用中繼還是橋接模式，都可以使用同一個SSID信號，方便使用者的連接和使用。不用在不同WiFi信號名稱下進(jìn)行切換。現(xiàn)在市場上一些WiFi信號放大器，實際上也就是使用了這一技術(shù)。

第三，不管采用以上哪一種方案，都要考慮使用者的使用。我們必須加強密保護(hù)，MAC限定，SSID管理等一系列的安全措施，有些住宅都是使用的默認(rèn)的設(shè)置，簡單的密碼，這樣的住宅網(wǎng)絡(luò)就讓黑客等不法之徒有機可乘，就會受到蹭網(wǎng)、木馬等網(wǎng)絡(luò)攻擊的，為了使住宅內(nèi)部WiFi信號更加安全，使用者必須從軟件上認(rèn)真設(shè)置一下，這樣才會使WiFi信號不受干擾和攻擊。

5 結(jié)束語

以上就是可以進(jìn)行復(fù)雜住宅下WiFi信號覆蓋的5種常見的方案以及比較和建議。計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還在飛速發(fā)展，相信在不久的將來，還會有更好的方案會出現(xiàn)，可以多快好省地建設(shè)好住宅內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)，能更加簡單地將WiFi信號覆蓋整個住宅。

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