组网全屋WiFi覆盖:Mesh路由器与AC AP的完美组合

参考自:什么是AC+AP
    全屋WiFi方案:AC+AP
    什么是mesh?什么是ac+ap?家里网络信号不好怎么办?
    家庭无线漫游组网方案——MESH篇

文章目录

  • 一、全屋WiFi方案简介
  • 二、AC+AP组网
  • 1. 什么是AP?
  • 1.1 AP分类
  • 1.2 AP形式
  • 2. 什么是AC?
  • 3. 什么是AC+AP?
  • 4. AC+AP的优缺点
  • 5. AC+AP的品牌有哪些?
  • 三、Mesh组网
  • 1. 什么是Mesh?
  • 2. Mesh组网的优缺点
  • 3. Mesh路由器品牌
  • 四、总结
  • 全屋WiFi方案有两种:Mesh路由器组网和AC+AP。

    今天给大家讲讲什么是mesh?什么是ac+ap?家里网络信号不好怎么办?怎么选择wifi组网模式?

    一、全屋WiFi方案简介

    对于现在的家庭来说,wifi必不可少,那么这个wifi 是怎么产生的呢?是我们家里一个叫做无线路由器的设备发出来的。

    我们家里的网络环境一般是这个样子的,一条光纤入户,然后接在一个光猫上,再接到一台路由器上。这个路由器在网络世界中,相当于我们家的大门,一半儿在家的外边,一半儿在家的里边,一切数据都是从这里出去的。

    WAN 口外部连接着光猫,而其他的 LAN 口则是相当于大门的内侧,用来连接室内电脑等。但是有些设备,比如说手机,它就不能接网线,所以路由器还需要同时释放出 wifi 信号,用来连接如手机这些没有网线接口的设备,所以 wifi 也属于内部,是室内局域网的一部分。

    但是,有些人家里房子比较大,那就导致了一个路由器,并不能覆盖整个家里的所有房间。离路由器比较远的房间,就会出现信号比较差的现象,上网速度也会变慢,甚至有些房间压根儿就不能上网。


    于是呢,大家就开始想办法,怎么样才能够解决这个问题。

    而且基于上述痛点,这让某些奸商看到了商机,接着某些购物网出现了“全千兆穿墙网王”,“七天线穿墙猛兽”等等路由器。

    还有一些偏方,比如说给路由器天线套上一个可乐罐儿。

    那么穿墙王真的能解决问题吗?其实并不可行。

    失败原因第一点:说白了,穿墙王就是通过增加天线的功率,试图让信号覆盖更广。

    但是天线的功率越强,就像这张图一样,距离是变得更远了,但是也变得更薄了。

    所以这样做,在有些近的地方,信号反而会更差。

    第二点是信号好,它并不等于网速快。

    wifi 分为 2.4G 和 5G 两种频段的。

    由于物理特性决定,2.4G 覆盖范围比较广,但是网速比较慢。

    而5g 覆盖范围比较小,但是网速快。

    而网速对我们来说是很重要的,所以并不是覆盖到了就万事大吉。比如说我家的这个情况,在路由器旁边,信号强度是负得二十八,而这个时候测速是三百七十兆每秒。而如果在比较偏僻的角落,信号强度衰减到了负得七十一,这个时候测速就仅仅只有四十三兆每秒了,差距是非常大的。

    所以穿墙王并不是好的解决方案,另外很多人会想,我之前用一百元左右的路由器,现在买一个贵很多的,比如买个五百块钱的,甚至好几千元的路由器,那是不是信号就要强很多了呢?

    大家可能会发现,很直观的一个表现是卖的贵的路由器,它的天线特别多(我上面举例的“穿墙猛兽”不算-。-)

    是不是意味着信号也会越强呢?并不是。

    打个比方吧,假设我们从上海去北京,天线多代表我们修的路更宽,或者是更多条路可以走,但并不代表我们可以从上海到沈阳。

    所以通过前面的分析我们可以知道,无论如何,一个路由器能做的事情,始终是有限的。

    那反过来想,我们加强手机信号是不是就解决了这个问题?

    我们知道功率和功耗成正比,大幅提升手机的发射功率肯定会影响续航,把手机天线增益做得更高,会对体积有影响。

    而且每家每户都有路由器,你家信号格外强,势必会干扰别人家的wifi。结合种种考虑,相关监管部门对wifi设备的最大发射功率进行了限制,在2.4GHZ频段,最大功率100mw,5.8GHZ频段限制500mw,5.2GHZ频段限制200mw。

    路由器商家通常会卡着功率上限制造路由器,如果你家wifi信号不好,可以尝试更改路由器所在区域。因为各个国家或地区的wifi功率上限并不相同,比如美国的发射功率就比国内高,所以更改区域能轻微改善信号强度,但由于手机端发射功率和天线增益还是会受限,实际效果不会特别明显。

    因此想要无线网络信号好,其实唯一的方法就是增加设备,相当于我们要在北京和沈阳中间再修一条路才行。


    增加设备就有讲究了,可能很多人听过很多方法,比如说增加 AP 访问点,比如增加一个 wifi 放大器的小设备,或者干脆再加一个路由器,或进行AC+AP模式、Mesh路由器组网。

    还有什么有线回程,无线回程之类的术语,让人眼花缭乱。那么这些方案到底有什么区别呢?到底应该选哪种方案是最好的呢?他们各有哪些优劣?


    我们今天就来尝试用最简单的语句,说人话让大家把这些东西彻底弄懂。

    首先,我们先把上面那些乱七八糟的专业术语都抛到一边,无论是什么 AC+AP 模式、wifi 放大器模式、还是 Mesh 路由,你都可以把它理解为增加了一个可以发出 wifi 信号的副路由器

    下面一个问题,就是这个副路由器应该往哪加呢?

    那当然是往信号不好的地方加了,比如说主路由器没有信号的这个房间。

    那么这个回程又是什么意思呢?

    其实这个词没有那么难理解,很显然主路由和副路由之间要组成一个整体,所以他们之间一定要有联系,那这个回程其实就相当于这两个路由器之间的连接,它区别于路由器和手机之间的连接。

    那么主副路由之间有几种连接方式呢?一个是有线连接,一个是无线连接。

    上述所说的这个连接不可能是无限远,先来说有线连接,网线超过几十米就会有明显的信号衰减,所以你说你拉一根几百米的网线,接到对面的楼上,和你家组成一个共同的局域网啊,这不切实际。

    一般来说,自己的家也不会大到这种程度,所以只要是选择有线连接模式,不太需要考虑距离的问题,可以理解为只要你线能走过去,副路由器想往哪放就往哪放。

    能用有线连接,肯定是最好的解决方案,网络也会更加稳定。但是我们往往会面临这种情况,就是家里墙面预留的线,是比较老旧的网线,一般只支持百兆速度。

    那么用这样的线,很显然会影响网速,而如果走明线呢,通常又会比较麻烦,而且也不美观,所以如果有以上的问题,那就只能选择第二种方式,也就是主副路由器之间搭配的无线连接。

    这个时候就要注意了,副路由器就不能随便摆放,它至少应该放在能够稳定接收到主路由器信号的位置,要不然主副两个路由器都没有办法通讯,没法通讯的话怎么可能组成一个整体呢?

    然后,既然是至少两个路由器,那么至少会发出两组wifi 信号,也就是说我们的手机会在这两组信号中选择一个来使用。

    这时候,网络信号是否可以智能切换就很重要了。

    如果不能切换,比如说我已经走到了主路由器的边缘,手机还连着信号微弱的主路由,没有切换成副路由,是不是会影响使用体验?

    而如果可以自由切换,可以主动地寻找信号更好的wifi 去连接。

    那么下面这四种wifi模式该怎么选择呢?

    我们来简单说一下它们的区别吧。

    最简单的是wifi 放大器,它一般是作为主路由器的配件进行销售,可以智能地切换wifi。但是,它的体积有限,所以性能比较弱,通常也不能接网线,只能用无线的方式来与主路由器连接。


    那么这个时候就会有比较严重的问题,就是放大器发出的无线信号,既要用来和手机连接,又要用来和主路由器连接。所以它的带宽只能用到一半。

    而再加一个普通的路由器呢?这个也是比较简单的方法,成本也比较低。和主路由器既可以有线连接,也可以无线连接。


    当然无线连接的话,还是只有一半的带宽。

    而它的最主要问题在于两组wifi 并不能智能切换,用起来真的很累。并且还有个问题,如果是两个不相关(不同品牌)的路由器,设置起来比较复杂,需要一定的网络知识。

    AC + AP 这个方案呢,成本相对比较高,它通常是有线的。

    实践方式是一个主路由 AC,通过一个交换机,再连接一大堆 AP,这样就能在很多的地方释放出 wifi 信号,也可以智能切换。它通常用于大的公司或者酒店之类的地方,重点在于能够覆盖很大的区域。

    还有最后一个,就是最新的无线局域网Mesh组网技术,与传统WLAN不同的是,无线Mesh网络中的AP可以采用无线连接的方式进行互连,并且AP间可以建立多跳的无线链路。它的优点有很多,像信道分配,路由转发,还有网络无缝漫游等。

    我个人认为,最适合家用网络无缝覆盖的解决方案是AC+AP模式和Mesh 路由组网,二者没有优劣之分,以自己所在环境选择最优方案即可。

    下面我对比下二者运行原理。

    在房间一放一台路由器,房间二也放一台,这样两个房间都有了wifi信号。

    假设从房间一移动到房间二,如果手机仍然能搜到wifi1的信号,就不会切换到wifi 2、导致在房间二里用着信号状的wifi 1,手机网速和延时肯定会受到影响。

    而使用AC+AP或者Mesh组网的方案都可以解决信号切换的问题。

    AC+AP模式下有一台路由器负责处理所有的数据,其余的设备只负责发送和接收无线信号。从房间一移动到房间二,AC端发现手机信号偏弱,会命令 AP1 强制断开与手机的连接,这样手机就用上了信号更强的AP2。

    而mesh组网在逻辑结构上,是所有单体两两相连(全网状),手机连接到任意Mesh路由都可以通过网状结构联系到外网。

    Mesh与AC+AP相似的是数据都会通过连接外网的那台设备访问广域网。

    但不同的是Mesh是分布式组网,每台路由器都是大脑的一部分,而AC+AP则是AC式主控大脑。

    AP只有发射和接收无线信号的功能,AC出了故障,会导致所有AP断网,需要额外购买一台AC进行替换。

    而Mesh连接外网的那台设备坏了,内网仍然可以使用,这时候用任意一台Mesh路由,替换直联外网坏了的那台Mesh路由,就可以立即恢复外网访问。


    这就是所谓的高鲁棒性(Robust),比较耐造。

    另外,AC+AP默认是通过AC端控制AP切断手机连接来实现切换wifi信号(主动切换技术)。

    而Mesh则是把选择权下放给手机,让手机自主判断要不要切换到信号更强的wifi设备(部分路由在Mesh组网状态下也支持主动切换技术)。

    所以AC+AP模式和Mesh组网没有优劣之分,只是在不同应用场景看谁更有优势。

    但我个人比较推荐Mesh组网,一是AC+AP模式通常需要提前预埋网线,比如我们在外工作,租的房子网口少、Mesh无限回程更方便一些。

    二是AP面板或AP吸顶通常更新慢,价格贵,一般商用比较多,不太适我这样爱折腾的穷人。

    三是Mesh组网设备大都支持802.11/k/r/ v三个协议。

    说到这里,我还得好好讲讲802.11 k/v/r协议,这是一个很重要的技术协议,想要无缝漫游就需要它的支持。

    目前,我们家用路由器通常就是通过802.11 k/v/r协议进行无缝漫游,那kvr漫游协议有什么作用呢?

    (注:其实在苹果官网里面,有一篇相对专业的介绍文章,也介绍了kvr协议的作用,大家感兴趣可以去看看。)

    简单来说:

    802.11 k协议的作用:就是向客户端提供漫游可用的AP列表;

    802.11 v协议的作用:是提供可用AP的负载信息,在确定可能漫游的AP时,会考量这些信息;

    802.11r协议的作用:是连接新AP时候进行快速认证。

    这三个协议,需要客户端(如我们使用的智能手机)和路由器同时支持,目前的家用路由器大多数只支持k和v两个协议,不支持用于快速认证的r协议。这是因为r协议主要是针对802.1x认证的企业网络。当进行无缝漫游连接新的AP时,需要连接到服务器进行认证后才可正常跳转,而家用路由器的PSK认证不需要这么复杂,在本地即可完成认证,所以r协议对家用路由器而言意义不大。

    如果你想确定一下路由器支持的协议类型,我们可以通过winfi这个windows桌面端软件来查看

    在客户端(指手机等)方面,近几年发布的新设备应该都支持kvr协议。大家可以到官网查询一下所持设备支持情况。比如苹果的官网就列出了各个设备支持情况(iPhone6S后续型号貌似都支持),安卓的各个品牌需要联系客服确认或自行查看官方规格参数。

    从上面的内容我们了解到,802.11 kvr中的k协议和v协议,为无缝漫游提供了优质可供漫游的AP,r协议优化了漫游后的认证速度。

    那什么时候进行漫游呢?

    这通常是由客户端的漫游算法决定的。遗憾的是由于没有一个统一的行业标准,各厂商的漫游算法不尽相同,但触发条件是相似的,都是由信号强度、信号质量、误码率等因素决定,并且通常都会有一个触发漫游的阈值,当达到相应的阈值后即可触发漫游。

    比如通常情况下,苹果手机信号强度大于-70dBm就可以触发无缝漫游,但这并不意味着 iphone接收到的信号强度到达这个数值,就一定会发生漫游。它还会通过信号质量、误码率等因素,以及可供漫游AP的信号强度等条件综合考量。

    有了802.11k /r/ v协议的帮助,手机就可以快速有效地连接到附近信号强、负载低的wifi了。即使手机在打游戏时,通过802.11k /r/ v协议,可以让手机无缝切换wifi信号,让游戏避免弹出掉线。

    最后重申一下,802.11k /r/ v技术协议是双向的,如果手持的手机不支持,单凭路由器支持也是无法实现无缝漫游功能的哦。

    二、AC+AP组网

    早年间,AC+AP这种组网方式主要应用在大型网络覆盖的场所。像大型商场,车站,宾馆这些无线端终比较多的场所。近年来,由于家用网络需求的飞速发展,AC+AP这种组网方式也慢慢地进入家用。

    1. 什么是AP?

    AP—-无线访问接入点(WirelessAccessPoint)AP就是传统有线网络中的HUB,也是组建小型无线局域网时最常用的设备。AP相当于一个连接有线网和无线网的桥梁,其主要作用是将各个无线网络客户端连接到一起,然后将无线网络接入以太网,从而达到网络无线覆盖的目的。

    1.1 AP分类

    (1)瘦AP(FIT AP)

    也称无线网桥、无线网关,也就是所谓的“瘦”AP。此无线设备的传输机制相当于有线网络中的集线器,在无线局域网中不停地接收和传送数据;瘦AP本身并不能进行配置,需要一台专门的设备(无线控制器)进行集中控制管理配置。

    “控制器+瘦AP+路由器架构”一般用于无线网覆盖,因为在AP数量众多的时候,只通过控制器来管理配置,会简化很大的工作量。

    (2)胖AP(FAT AP):

    业界所谓的胖AP,也有人称之为无线路由器。无线路由器与纯AP不同,除无线接入功能外,一般具备WAN、LAN两个接口,支持地址转换(NAT)功能,多支持DHCP服务器、DNS和MAC地址克隆,以及VPN接入、防火墙等安全功能。可以理解为一个独立的路由器,离开AC也能独立工作。

    理论上,当网络中增加一个无线AP之后,即可成倍地扩展网络覆盖直径。还可使网络中容纳更多的网络设备。每个无线AP基本上都备有一个以太网接口(部分面板没有),用于实现无线与有线的连接。

    1.2 AP形式

    目前常见的AP 主要分为两类,吸顶AP和 AP面板两种。

    吸顶|壁挂AP

    可以吸顶安装或者壁挂安装,AP周围很少有遮挡,AP通常体积较大,性能更强,信号覆盖范围更好。

    面板AP

    大小是家庭86面板大小,可以安装在墙上暗盒中。受限于86面板的尺寸空间,AP的性能稍弱,信号覆盖范围较小。所以在装修布线方案选择时,尽量不要把86面板盒设置在电视,冰箱等后面。

    AP安装方式家用有两种:墙壁面板(左图)和吸顶式安装(右图)。


    2. 什么是AC?

    AC即无线控制器(Wireless AccessPoint Controller),是一种网络设备,用来集中化控制局域网内可控的无线AP,是一个无线网络的核心,负责管理无线网络中的所有无线AP,对AP管理包括:下发配置、修改相关配置参数、射频智能管理、接入安全控制等等,相当于调度官。(目前市面流通的所有AC和AP都是相同厂商的才能相互管理)

    3. 什么是AC+AP?

    AC+AP是针对大户型或别墅的一种组网方案,目的是让家里的每个角落都能保持良好的网络连接,是一种WLAN系统。AC是接入控制器,用来控制AP。而AP是无线接入点,通过无线WiFi信号来连接手机,笔记本电脑这些无线终端。AC控制器把无线局域网接入控制设备,负责把来自不同AP的数据进行汇聚并接入Internet,同时完成AP设备的配置管理、无线用户的认证、管理及宽带访问、安全等控制功能。

    组成一个完整的AC+AP的网络系统主要有四个部分:路由器,AC控制器,PoE交换机和AP

    路由器: 在网络间起网关的作用,负责内网和外网的数据交换。

    AC控制器: 管理和控制局域网内,对AP管理包括:下发配置、修改相关配置参数、射频智能管理、接入安全控制等。

    PoE交换机: PoE交换机就是除了能提供普通交换机所具有的传输功能,还能给网线的另一端设备提供供电功能。供电+数据传输一体化,不需要另加供电模块或者PoE供电模块为设备供电,一根网线线完成所有工作。这里主要是为AP提供直流电源。

    PoE技术也被称为基于局域网的供电系统或有源以太网,有时也被简称为以太网供电,指的是在现有的网线布线基础架构不作任何改动的情况下,在为一些基于IP的终端传输数据信号的同时,还能为此类设备提供直流供电的技术。PoE技术能在确保现有结构化布线安全的同时保证现有网络的正常运作,最大限度地降低成本。

    AP: 无线接入点,负责手机,电脑,机顶盒和一些智能家电的无线接入功能。

    AP按功能可为分胖AP(FATAP)和廋AP(FITAP),胖AP(FATAP)也可以说是无线路由器,带有AP和路由的功能,可以单独使用。而廋AP(FITAP)只有无线接入点功能。需要配合AC,PoE交换机才能使用。

    4. AC+AP的优缺点

    优点:

  • 无缝漫游:全网覆盖任意行,AC管控各相邻AP间漫游阈值,并读取联网设备信号强度,让连网设备在相邻AP间实现无缝漫游。相比Mesh组网的漫游阈值不可调,漫游体验要好一些。

  • AC统一管理:AP即插即用,AC+AP整体解决方案中一台AC便可实现对内网所有AP的统一管理与控制,让内网各AP实时调整自己的配置让自身处于一个最优状态以适应实际的环境。

  • 功率、信道自动调,网络稳定干扰小,AC获取各AP位置并实时动态调整各相邻AP发射功率,让无线网络处于最优状态。

  • AP大多采用Poe供电,无需电源,一根网线就足够了。

  • 缺点:

  • 先要确定好安装位置,铺设好网线,后期更改位置比较麻烦

  • 调试比较复杂,自已安装的话需要一定的动手能力

  • 价格较高,同样的WiFi6的AP比路由器要贵。

  • 5. AC+AP的品牌有哪些?

    家用的话国内主要有三家:TP-LINK,华三,锐捷。

    国外:思科、UBNT。

    AC+AP组网方式布组简单,现在大多数商品房都已经从弱电箱到每个房间预埋好了网线,这样的话把AC控制器放在弱电箱,AP如果是墙壁开关安装方式的话,直接把原来的网线插口换成AP就可以,下面是AC+AP的布线图:

    TP-LINK的AC+AP WIFI覆盖方案在市面上是卖的最好的,不仅产品线丰富,而且设置简单、价格合理,性价比不错。

    国内的品牌面对一般家用场景,POE供电 · AC一体化路由 + 面板AP就能满足需求,网络拓扑结构为:光猫 – 一体化路由 – 面板AP,各个面板AP由一体化路由通过POE方式供电,不用另外接电源。组网则是在一体化路由的WEB页面统一设置,此方案即可实现快速漫游,终端设备可以自动在各个节点之间快速切换,价格也合理!TP-LINK,华三,锐捷这些都是采用这种方案。好处是AC一体机可直接放入弱电箱。

    而国外的品牌像UBNT这些都是采用分体式,路由器,AC,PoE交换机都是分体的,家用的话,基本上要一个弱电控制柜才行。不过AC可以用软AC的方式,在电脑上用AC软件来配置AP。

    常见网络拓扑:

    三、Mesh组网

    1. 什么是Mesh?

    根据度娘解释:Mesh网络即“无线网格网络”,是“多跳(multi-hop)”网络,是由ad hoc网络发展而来,是解决“最后一公里”问题的关键技术之一。在向下一代网络演进的过程中,无线是一个不可缺的技术。无线mesh可以与其它网络协同通信,是一个动态的可以不断扩展的网络架构,任意的两个设备均可以保持无线互联。具有动态自组织、自配置、自维护等突出特点。

    说人话就是:Mesh分布式路由生成一种网状网络,不同接入点以星状、树状、串联和总线等方式,混合组成一整张网状网络。不同节点之间可以通过无线、网线两种方式连接。Mesh网络中不仅SSID统一,无线终端设备还可以自由寻找信号最好的节点去连接传输数据,用户移动终端设备在不同节点漫游时连接是无缝切换的。

    目前 Mesh 组网一般都支持有线Mesh、无线Mesh、混合组网,很显然有线Mesh效果是最好的

    具体效果:有线Mesh > 混合组网 > 无线Mesh(三频 > 双频)


                        Mesh组网连接方式

    2. Mesh组网的优缺点

    优点:

  • 网络部署速度快,简单,基本拿过来插上就完事了。
  • 网络相对稳定,任意单个节点坏了都不影响其他设备的数据传输。当然外网接入的主路由还是不能坏的。
  • 部署非常灵活,如果想增大覆盖面积。只要多加几个设备就可以搞定。
  • 无缝漫游
  • 缺点:

  • 网格网络的性质,要发挥Mesh最大的效果起码要3个节点启用,2个节点和普通的桥接模式并没有太大的区别
  • 延迟由于每次转发都需要一定延迟,多次转发之后延迟较高。(具体的延迟时间与设备有关)所以对于实时性要求较高的网络,mesh网络就不适合了。
  • 网络容量,由于mesh网络存在转发,每次转发之后速率都会降低,因此需要限制每个网络中节点的数量,所以mesh网络节点数量尽量不要太多,否则会影响网络质量。
  • 价格偏高,相对于普通的路由器价格偏高。
  • 什么样的情况才需要使用Mesh组网?

  • 无线覆盖面积超过100平;
  • 装修没有预留网线;
  • 追求良好的网络体验,需要无缝漫游;
  • 3. Mesh路由器品牌

    国内品牌:华为、小米、普联(TP-Link)
    国外品牌:领势(LINKSYS)、Orbi(网件)、UBNT等

    如果预算不高,只希望网络能够全覆盖,并不追求其他的,我觉得可以选择TP和小米的,基本都能满足日常的需求;

    现在购买路由器最基本的要求,如果不满足下面完全不用考虑;

  • 千兆路由器,注意这里真的不是频率和超过千兆,是指路由器端口要是千兆的,不少不良厂商投机,利用消费者不了解;
  • 支持5G频率,现在大多数设备都是支持5G了,只有5G才可以发挥你家里的最大带宽;但是也不能只买只支持5G的,很多智能家居还仅支持2.4G
  • 四、总结

    家庭全覆盖组网, Mesh 或 AC+AP 组网的方式,都可以达到满足全屋覆盖、漫游的目的。

    Mesh 组网在使用有线回程的情况下,注意哦,这里我说的是使用有线回程,毕竟网线传输速度和稳定性是无线没法比的;在这样的组网情况,Mesh 组网达到的效果和 AC+AP 的基本差不多。

    虽然无线 Mesh 在网络质量上有些弱势,反过来,在组网灵活性上却要强于 AC+AP ,如果家庭有些位置存在网络死角, Mesh 可以灵活添加节点来提升网络网络覆盖,但是 AC+AP受限于网线,不能随意的添加AP。

    两个方案各有千秋,没有好坏,适合的场景不同而已,需要根据自己的实际情况来选择组网方案。

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