| 标题 | 复杂住宅中WiFi信号的搭建 |
| 范文 | 李文坚 摘要：Wireless Fidelity（WiFi）信号在住宅中的搭建，一直是计算机网络技术工作者关心的问题。当今社会，住宅面积都有了较大的提升，住宅的复杂程度远远超出之前的住宅环境，环顾四周，低头一族比比皆是，因此要求住宅内部处处能上网，到哪都要有WiFi信号是我们住宅的必备。文章主要阐述了在大面积，复式、多层等复杂结构住宅环境中布设WiFi信号的五种方案，并从资金、建设难度、网络性能等多方面比较各种方案的优越性，并提出建议供大家参考，帮助大家更好地搭建住宅内部的WiFi信号。 关键词： 复杂住宅； WiFi； 搭建；分布式；全覆盖 中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：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 随着社会经济的高速发展，人们的住宅环境得到的极大的改善，我国城镇人均住房面积已经从改革之初的6.7平方米增长到现在的32.9平方米，农村人均住房面积也从1978年的8.1平米增长到37.09平方米，都增长了4倍以上，并且随着收入的提高，未来改善性居住的需求还很大。多数的人们都早已摆脱了鸽子笼式的居住环境，住进了宽敞明亮的新居，这些新兴住宅中大平层、复式住宅、别墅等屡见不鲜。 经济的发展也带动着科技的发展，近20年随着国际互联网的快速发展，人们现在也来越离不开网络，越来越多的人热衷于QQ、微信、网络视频、网络购物等网络生活，笔记本、掌上电脑、手机、电视等智能产品已经摆脱了有线网络的束缚，越来越多的生活类产品依赖于无线网络。 在无线网络中有蓝牙、3G、4G、WiFi等各种技术，蓝牙被用于无线的短距离传输，3G、4G技术被电信运营商广泛运用，而WiFi是无线局域网的一种十分常见的技术，被广泛的大众认可，被众多的设备支持。现在旅游景点、商场、酒店、教育机构等公共场所都能看到WiFi信号的普及覆盖，同时住宅内的WiFi信号也越来越多，弥补了有线网络的不足。但随着大众对WiFi的依赖越来越重，住宅内部的WiFi信号出现的问题也越来越多，如何把WIFI信号合理搭建好？这是我们首先就要解决WiFi信号强度质量的问题。 1 无线网络在住宅中覆盖困难的原因 现有住宅中搭建无线网络却成为越来越大的难题。下图一是建筑面积为139平方米的住宅WiFi信号强度测试图。这所住宅为4室2厅2卫1厨，无线路由器放置在南北通透的客厅里，采用4天线设计，2.4GHz最高增益5dBi，5GHz更是可达6dBi，无线路由器的位置已经是已经接近于房屋的平面中心，WiFi覆盖区域颜色越深，信号强度越好，我们发现除安放无线路由器的客厅达到WiFi信号全覆盖之外，其他房间的信号均有减弱，西北角房间的信号甚至完全没有。现代人时时刻刻都需要无线网络，这种无线信号覆盖的情况是很难令人接收。无线WiFi信号无法在住宅内部全覆盖是什么原因造成的呢？ （1） 无线网络覆盖困难原因之一：WiFi信号源功率比较小 现有住宅面积越来越大，家庭用的无线AP类产品覆盖范围较低。民用无线路由器产品品牌众多，较大的品牌就有思科、摩托罗拉、华为、锐捷、TP-Link、D-Link、NETGEAR等不下几十种，但这些无线路由器的设计功率按国家规定，家庭用无线路由器不得超过100MW[1]，手机等智能设备的无线发射功率就更低，如果发射功率较高，會对人体有影响。因此利用1个无线路由器的WiFi在普通住宅内部不可能做到大面积覆盖。 （2） 无线网络覆盖困难原因之二：住宅结构的影响 WiFi信号是信源通过天线发送出去，到信宿又通过天线接收，基本上以双工通信方式存在。它的传输机制非常复杂，有直线传播、反射传播、散射传播和透射传播。手机、笔记本等无线客户端到无线AP、无线路由路，就是用这种方式进行数据传输。 WiFi在空旷的广场可以传播的很远，但在房屋内部不同。国家统计局的规定，现有房屋建筑结构分为六类：钢结构、钢和钢筋混凝土结构、钢筋混凝土结构、混合结构、砖木结构和其他结构。我们现在的常见住宅以钢筋混泥土并加上砖木混合结构。 WiFi信号采用的是IEEE 802.11标准。他一般有2个工作频段，一个是2.4GHZ，另一个是5GHZ。无线信号在砖木和钢筋混泥土墙构成的住宅中，同房间可以进行直线传播，反射传播，散射传播和透射传播，因此在放置无线AP的房间里，WiFi信号很强。但在不同房间就很难进行直线传播，反射传播，散射传播，唯一可行的就是透射传播。WiFi信号在透射时会产生穿透损耗，结合工程经验和实测数据，得出WiFi无线信号的衰减程度[2]，如下表1所示。 现在常见的普通住宅都以钢筋混泥土结构和混合结构为主，这2种建筑结构建设的住宅内墙对WIFI信号都有巨大的衰减作用，致使WiFi信号无法做到复杂住宅的全覆盖。 2 解决WIFI信号复杂住宅全覆盖方案 那么在住宅中就没有办法实现WIFI信号全覆盖了吗？办法当然是有的。为了能让WiFi信号在当今的复杂住宅中没有死角，人类也想了很多的办法。 （1） 方案一：室内路由器+AP建设方案 室内单独建设方案，这是最常见的方案，也是现在电信运营商实现住宅WiFi全覆盖的主推方案。这个方案的主要建设思想是先用线缆（通常是网线）把网络的运营商接入端到住宅内的各个房间都进行连通，形成一个星型的有线网络拓扑结构，然后房间线缆的末端连上无线路由器，发射出WiFi无线信号，从而达到家庭住宅网络的全覆盖，如图2所示。 （2） 方案二：电力猫方案 有些住宅早已装修好，无法用网线连通各个房间，网络设备生产商上也研究出了电力猫设备实现全住宅覆盖。它是在一个住宅电表回路中，把计算机网络信号调制到住宅内部的供电线路中，在线路末端，再通过电力猫将网络信号解调出来，并用WiFi信号进行无线网络覆盖。因为住宅内每个房间都有电线和插座，所以也能达到住宅内部的WiFi信号全覆盖。如图3所示。 （3） 方案三：使用无线路由器WDS方式 这个方案是人们较早想出的方案之一。WDS是无线路由器的一种连接方式，他是用几台无线路由器进行桥接或中继的方式进行连接，扩大无线信号的覆盖范围，共享同一个无线网络信号。WDS是无线分布式系统（Wireless Distribution System）的英文缩写[3]，它是无线连接两个接入点（AP，Acess Point）的协议。最初WDS是无线基站与无线基站之间进行联系通讯的系统。但随着无线应用的家庭化，为了加大无线WiFi的覆盖范围，WDS已经快速被应用到家用级无线产品上。 WDS方式分桥接模式和中继模式。桥接通常指的是一对一的情况，桥接的两端只有2个无线路由器，没有其他无线交换设备的接入。如图所示，所以他覆盖方式有一定的局限性，经常在连接两个不同的局域网络时使用。而无线中继模式则可以做到一对多，在延长了无线信号传输距离的同时，使用无线中继模式的无线路由器也可以接受其他无线设备的接入。覆盖方式更为全面灵活，因此相对于无线桥接，无线中继拓展的无线网络更加方便实用。如图4所示。 （4） 方案四：使用天饋系统 室内分布式组网也可以使用天馈系统，将室内大概率AP发射出来的WiFi信号，用功分器或耦合器进行无线信号的等比例或不成比例进行分配[4]，如图所示。把无线AP发射出来的一股信号分成很多股信号，利用多个全向天线和定向天线将这些WiFi信号覆盖到房间，完成住宅内部的全覆盖。如图5所示。 （5） 方案五：借助有线电视的WOC方案 天馈系统布设专门的馈线之外，我们也可以借助于室内有线电视线进行传播的，这就是WOC方案。在住宅内部有线广播电视信号的频率较低，一般在87～860MHz，而网络的频率较高，一般在2.4～2.4835GHz左右[5]，两者并无干扰，我们就利用这种特性，用合路器把2者型号合在一起，到末端再用分离器把有线广播电视信号与网络信号分开，将无线信号扩散到整个房间。达到无线网络信号全屋覆盖的要求。如图6所示。 3 几种WiFi信号覆盖方案的比较 （1） 资金投入 在资金投入方面显然是方案四>方案五>方案一>方案二>方案三。 天馈系统通常是专业网络运营商进行建设，在建设之前必须经过详细的勘测和设计，按照合理的施工方案进行施工才会达到最佳的覆盖效果。在设备方面，通常使用大功率AP、馈线、耦合器、天线等各种网络专业设备，而且这些设备都是必须的，如为了使天线获得足够大的发射功率，必须使用大功率的商用无线AP，发射功率可以达到500MW左右。这就比普通的无线路由器价格高了不少。WOC方案虽然用有线电视信号线充当了馈线，但大功率AP、合路器以及天线等布线都是必不可少了，所以这2个方案资金投入都较大。 路由器+AP方案是现在最流行的方案。各个网络设备提供商都有大量的这些设备，从802.11a/b/g到802.11N以及更高的标准都有，可以供建设单位选择使用。 电力猫方案和无线路由器的中继，这2个方案都要求设备成对使用，既要有信号发射端，又要有信号接收端才能使用，但建设成本要比同类型比较低的。 （2） 对现有住宅改造 对于新建住宅以上5个方案都能使用。但对于已经装修完成的住宅，这5个方案并不能完全进行实施。天馈系统必须放置馈线，路由器+AP方案中，在路由器和AP连接中需要用线缆进行连接。所以对住宅墙体破坏最小的是无线路由器的中继方案、电力猫方案和WOC方案。 这三个方案基本对住宅墙体不产生破坏，中继方案中的2个无线路由器借助的是无线电波，电力猫方案借助的是家庭供电电表中的同一回路的电力线，WOC方案借助的是广播电视信号线缆。 （3） 性能 上述5个方案都可以把发射无线信号的天线放到任何一个住宅房间的内部，所以从WiFi的覆盖性上来看，不存在任何问题，都可以做到100%的全覆盖。 从带机数量上来看，明显路由器+AP方案要高于其他4种方案，天馈系统和WOC系统只采用个1个无线AP，而电力猫和无线路由器的中继，也必须从1个无线AP 进行级联，因此带机数量也要低一些。路由器+AP方案，他每个区域都有AP和天线构成。因此住宅内部路由器+AP方案带机数量是最高的，这也是在无线局域网建设中，这种方案逐渐成为主力军的原因。 4 合理建议 综合以上内容，我们给出以下建议。 第一，在施工条件允许的情况下，我们可以使用路由器+AP方案。 如果住宅面积较小，各房间布局简单可以使用1个路由器加1个AP的方案，也是就是布设1个无线路由器。为了达到WiFi较好的覆盖，这个无线路由器应该设置在整个住宅的中心部位，与各房间的隔墙比较少，方便WiFi信号在每个房间的覆盖。 如果住宅面价较大、房间的布局较为复杂，如复式住宅，多层住宅、别墅等。我们可以使用1个路由器+多个AP。路由器放置在电信的进户一侧，用网线连接需要WiFi信号覆盖的房间，若要WiFi信号覆盖全部房间，可以把网线布设到每个房间，在网线的末端加上一个无线AP，使这个房间里覆盖WiFi信号。现在的AP设计得也较为美观，有吸顶式的，有跟插座面板一样大小的86型的，有POE远端供电的，有用无线控制器的FIT方式，大家可以按现场情况具体选择使用。 第二，在已经装修好，无法布线的情况下，我们提供了WOC和WDS两个方案。使用WOC方案，效果较好，但投入成本较高。我们建议采用无线路由器的WDS方式，这种方案的性价比更加高一些。一方面，成本低了很多，另一方面，WDS不管采用中继还是桥接模式，都可以使用同一个SSID信号，方便使用者的連接和使用。不用在不同WiFi信号名称下进行切换。现在市场上一些WiFi信号放大器，实际上也就是使用了这一技术。 第三，不管采用以上哪一种方案，都要考虑使用者的使用。我们必须加强密保护，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认的设置，简单的密码，这样的住宅网络就让黑客等不法之徒有机可乘，就会受到蹭网、木马等网络攻击的，为了使住宅内部WiFi信号更加安全，使用者必须从软件上认真设置一下，这样才会使WiFi信号不受干扰和攻击。 5 结束语 以上就是可以进行复杂住宅下WiFi信号覆盖的5种常见的方案以及比较和建议。计算机网络技术还在飞速发展，相信在不久的将来，还会有更好的方案会出现，可以多快好省地建设好住宅内部的网络，能更加简单地将WiFi信号覆盖整个住宅。 参考文献： [1] 信息产业部.关于调整2.4GHz频段发射功率限值[S].2002年8月. [2] 高峰等.无线城市电信级WiFi网络建设与运营[M].北京：人民邮电出版社，2011：43-44. [3] 胡云.无线局域网项目教程[M].北京：清华大学出版社，2014：68-70. [4] 余曦荣，郑旭升.室内分布系统引入WIFI设计方法初探[J]. 广东通信技术，2012（7）：70-73. [5] 王绍刚，高波.广电用户室内WIFI覆盖[J].数字传媒研究，2017（4）：55-57. [6] 胡程.WiFi终端漫游原理及实现[J].信息通信，2017（6）：36-38. |
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