通过电力猫扩展家庭无线覆盖,借此浅谈家庭组网

追加修改(2017-09-29 21:20:20):
首先,我对文中多次出现的LNA口的错误道歉,此处应该为LAN口。 其次,有值友提到网线面板的速度问题,文中连接可能是百兆面板。各位在选购的时候多问问卖家,确定是千兆再买。 最后,感谢各位的打赏和支持!!!

前言

WiFi作为现代生活的必需品之一,我们越来越离不开它。而在使用的时候我们往往遇到很多问题,比如:信号不好;信号不错然而网络依然卡顿;想扩展一下无线覆盖,而事先没铺设网线等等。楼主就借这次扩展家庭WiFi覆盖之机,谈谈如何合理组建家庭网络以及相关知识。当然,因为不是专业人士,不足之处请各位大佬不吝赐教、不对之处还望各位大佬拍砖。

谈谈我所处的环境

我所住的房子的结构大致如下图:

通过电力猫扩展家庭无线覆盖,借此浅谈家庭组网


因为住处的地方是老小区了,自然是没有什么弱电箱的。电信光纤线是从门口入户,勉强把光猫(这里也是主路由的位置,因为老房子事先没有铺设网线,自然而然就把主路由和光猫放一起了。)放在了客厅,而我住的房间和主路由器直接隔了两堵墙,5GHz穿透后信号衰减非常严重,而周围的2.4GHz路由很多,2.4GHz频段干扰严重,加上也确实有一定的距离,丢包挺厉害,几乎也处于不可用的状态。

如何在不铺设网线,而实现无线信号覆盖范围的提升,势在必行!

对于解决方案、我想大致是有如下几种办法:

1、加强无线信号本身的输出功率

这种办法最简单,成本几乎为零,调整路由器无线输出功率即可。然而,对于我这种隔墙太多,可以说是杯水车薪。自然放弃。

2、增加增益,换天线

路由器的天线都是有固定增益的,不同的天线对信号的增益效果不同。简单的说,5dB的天线实际的无线信号传输距离是比1dB的远的。但是需要注意,提高增益的效果是传的更远,而不是将信号的强度提升。我需要信号穿墙而不是在很远的距离上传输信号,换天线肯定也是行不通的。

3、加装天线反射

直接的说就是把一个易拉罐拆掉,通过信号反射,增强某个方向的信号。这种办法最大的缺点在于,增强信号的定向性,牺牲其他方向的信号,增强某个方向的信号,而且还有很多不确定性因素。因为我还是需要在客厅用无线的,这种办法还是放弃。

3、无线桥接

也称作WDS,使用无线路由器2通过无线的方式与无线路由器1连接。其他设备直接连接无线路由器2即可上网。但是因为这种模式下,无线路由器2需要同时满足两套数据交换需要,无线网速将会减半。而且因为我所处的位置本身周边无线干扰严重,我还是更希望不要有更多设备的干扰,于是该方案也放弃。

4、使用电力猫做网线,使用AP连接设备

这也是楼主最后使用的办法。通过电力猫将房间内部的电线转化作为网线,再使用一个无线路由器作为AP,这样可以既不增加额外的施工,也可以使得从我卧室的设备接入可以和直接接入主路由的设备处于一个网络层级之中。我想,此时可能有人要问,到底什么是AP,电力猫又是什么。下面的部分我主要讲讲一些基本的网络设备相关知识,不感兴趣的,可以直接跳过。

什么是路由器、交换机、“猫”、电力“猫”、AP、MB和Mb、2.4GHz与5GHz?

由于现在的设备往往都是一物多用,高度功能集成。这确实给我们带来了很多方便,但在更进一步的应用时(比如架设稍稍复杂的家庭网络),我们往往不知所措,甚至无从下手。下面我具体讲讲一个家庭网络中的各个设备的具体作用,有了一定认识,这将大大有助于我们建设一个合理的家庭网络建设。

“猫”

本来的名字叫Modem或调制解调器。因为刚刚这东西开始普及的时候也是图形操作系统(如Windows、Mac OS)刚刚开始普及的时候,鼠标在那个时候成为新的电脑外设。而调制解调器实在拗口,国人便将其英文谐音与鼠标凑做一对,即猫和老鼠。调制解调器渐渐的就被称为“猫”了。猫是接入广域网络不可或缺的设备,其主要功能实际也简单,将传输给广域网上其他设备的数据进行打包,将接收的数据进行解包,仅此而已。

路由器

此处讲的路由器并非我们一般所称路由器。现在普通家庭使用的无线路由器其实是一个路由器、交换机、AP的组合。严格意义上的路由器的功能是将广域网、因特网上所获取的数据准确的转交到局域网络的特定设备。基于此功能,路由器必须知道设备之间的区别,因此路由器通过IP地址分配的方法将链接到它的设备区分开来。比如,你使用手机A下载一个文件,路由器在你的手机链接上后就给你分配了一个IP地址,这也就是它最后将这个文件送达的地址,当该文件到达你的路由后,路由器就将该文件转交给手机A所在的IP地址,因此手机A就收到了文件,而不是同时链接上该路由器的手机B收到文件。一般而言路由器至少有两个接口,LNA连接交换机,另外一个LNA连接“猫”

交换机

交换机这个设备听起来很高大上,实际功能也很简单,其英文名字switch很能说明其功能。就是将我们家庭网络、局域网络中的设备A与设备B链接起来然后按照需要断开两个设备,把A与C又进行间接。交换机就是一个帮助接入它的设备进行数据交换的设备。其角色就是很早之前的话务接线员(下图右边的机器就是早期的电话交换机,图片来自百度)所扮演的角色。交换机有个特色,它提供的所有接口都是LNA接口。

通过电力猫扩展家庭无线覆盖,借此浅谈家庭组网

过去将设备之间相连需要通过人工在两个设备之间通过线缆连接,而交换机则是可以在瞬息之间建立断开无数个虚拟连接的设备。

AP

即Access Point,接入点。AP其实是对一大类网络设备的统称,往往使用集线器来做AP,集线器是提供设备接入交换机的设备,有无线的也有有线的。相较于交互机可以建立大量虚拟连接,AP只能将连接到它的设备连接到它的上级设备(往往是交换机)。AP不能让连接到它的设备之间进行数据交换,因此有占用大量带宽的设备不建议通过AP接入,因为其会使得同时接入该AP的其他设备不能获得应有的带宽降低速度。同时集线器的上行速度也将会限制连接到它的设备能够获得的最大速度。顺便说明一下AP与上级设备的连接口是WAN口,与它直接连接的设备是通过LNA接口连接。

电力“猫”

电力“猫”是最近几年推出的新设备,其具体功能和传统的“猫”非常相似。就是将电信号进行调制解调在家庭电路内传输。直接解决了没有预先铺设网线而又必须用网线的一些情形。纯粹的电力猫一般只有一个网线接口即LNA口。

MB和Mb

我想这可能是让最开始接触网络以及电脑的人最糊涂的事情,好像两个词是一样的,但是总是感觉宣传和实际用起来并不是那么一回事。MB的全称是Mega Byte直接翻译就是兆字节。Mb全称为 Mega bit即兆位。位其实是比字节更小一级的数据单位。8bit=1Byte ,这就是为啥你觉得标了很高的速度了,咋实际传东西还是那么慢(典型例子就是100兆宽带,听着吓人,实际速度也就12.8MB每秒而已)。

2.4GHz与5GHz

这组名词是无线信号所使用的频率,伴随着5G无线路由开卖而逐渐广为人知。简单的说,2.4G的无线信号更适合绕过遮挡物(如墙)传输信号,也更容易实现远距离传输,但是其信号容易受干扰也不容易实现更高的传输带宽;5G的无线信号对障碍物的绕过能力差往往是牺牲信号强度进行穿透,传输距离也比较短,但是其信号容易实现高带宽传输。目前大部分无线路由器都可以收发这两个频段的信号,但是在选择无线路由器的时候,需要注意厂家一般把两个频段能达到的最快速度加起来,让人感觉这路由器能提供非常快的速度。实际需要分析主要使用的频段进行购买,比如你只需要2.4G大覆盖,买一款5G 1200Mb加2.4G 300Mb的无线路由并不会比一款5G 600Mb,2.4G 400Mb的无线路由实用。

组网前的一些准备

有了上面讲的知识我想现在可以把上面的基本知识运用起来更进一步了解实际中的设备以及家庭网络结构了。我先放一张完整的网络拓扑图。这个图里面涉及到的设备即为我上面讲到的设备,而不是我们实际我们每天都在用的功能高度集成在一起的设备。

通过电力猫扩展家庭无线覆盖,借此浅谈家庭组网

针对这幅图,我先说明下,实际使用时只有也仅有在黑色虚线以内的设备可以进行直接数据交换,而AP,如上面所讲,它只是一个把设备与交换机连接的媒介,不会产生一个新的网络层级,因此有AP不影响数据交换也不影响IP地址获取(影响通过AP连接交换机的设备的主要因素是AP与交换机的带宽)。虚线内的设备都是处于同一个网段内的因此比如说路由器和通过它相连接的有线无线设备都是在一个网段内。而和次级路由器同处一个区域的设备和与主路由同处一个区域的设备绝对不可能在一个网段内,也不可能直接进行数据交换。了解这些内容对于下面的组网实战很有帮助,也可以防止你犯很多错误。


分析家庭网络需要选购合适的设备

不同人对家庭网络的需要不同,有些需要大范围进行无线覆盖,有些需要能够在家庭网络内部实现高速数据传输,有些人实际只需要在一个或几个固定位置上网。然而市面上的无线路由器数不胜数、还有一大堆如企业级交换机、无线AP等设备向你招手。不搞清楚自身需要,往往都会花掉很多冤枉钱。因此我做了如下表格供各位参考:

通过电力猫扩展家庭无线覆盖,借此浅谈家庭组网

下面我将会讲表格中的设备里比较值得购买的、你只需要按照设备介绍对比表格选购、组合就可以了。如果你有多种需要,那么每一项需求中除了功能有重叠的设备你只需要按照更好的购买,有必须项的直接按照必须项优先进行购买,其他的可选项你都不需要购买。比如你一方面需要玩网游要求低延迟,同时电脑所处的位置又无法通过一个无线路由进行覆盖,那么你需要结合低延迟与定点覆盖的需要,至少购买百兆级路由器提前需要铺设好网线是必须,然后配合AP或者次级路由器即可。

1、选购千兆级路由器

这里讲的千兆级路由器实际上是严格意义上的路由器与千兆交换机、千兆无线AP的结合产物。市面上大多数的无线路由器仅仅能够做到在5G频段做到887Mb的无线传输速度,有线传输仅有百兆等级。对于作为家庭核心网络数据分发、中转中心,这类设备是不合格的。一般来说200元以上的无线路由在厂商有专门说明其设备是支持有线千兆的情况下,它才会会提供千兆LNA接口的,200以下的全千兆无线路由器几乎没有。对于这类路由器我推荐两个:一个华硕RT-AC 66U B1 ,一个网件R6220 。

华硕的更适合做主路由器,加上其附带USB3.0接口,可以实现基本的NAS功能。

网件这款,可能是最低价的全千兆无线路由,同时其文件共享功能也很强大,SMB共享、DLNA、iTunes服务器功能都有。只是其USB接口为2.0,挂载移动硬盘的传输速度一般仅为20MB/S。

 

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2、选购普通百兆无线路由器

对于一般仅上网,对内网传输要求不高,也不需要特别大的覆盖的用户直接买这类普通的百兆路由器就好了。我个人比较推荐小米的。价格比较划算,一般百元左右,另外小米路由器也确实给我们带来了一些使用的方便。初始化配置异常简单,而且也有一些如存储分享,自动备份的功能,如果有米家的设备那用起来更是得心应手。但是我不推荐购买小米路由器Pro。虽然是达到了上面说的全千兆路由器的标准也内置硬盘,但是网络接口接口少,可能后期还得买交换机、换硬盘(小米路由pro现在已经很难换硬盘了)之类的设备,反而不划算。

 

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3、AP

家庭网络我觉得没必要买UBNT这么商业级应用的高端AP。如果没有大带宽需要,甚至可以直接将上面讲的百兆路由拿来当AP用。如果连接AP的设备需要大带宽,建议直接买千兆路由里提到的网件。

具体设置办法因路由器而异,但连接方法都是大同小异。首先进入路由器设置界面,找到如无线访问点、无线中继之类的设置项目,将无线路由器工作模式改为AP模式,保存重启路由后用一根网线把上级交换机的LNA口与刚刚设置的无线路由的Wan口相连接即可。下面给出几个常见品牌的设置方法(华硕路由器和刷了梅林的路由设置相似):

Wan接口一般独立放置,如下图中蓝色标记为Wan接口,右边一排黄色接口则为Lan接口:

  

华硕(梅林固件路由器):

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网件:

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4、网线

网线其实是网络构建中很重要却经常被小白忽视或者过度重视的设备。一般来说Cat5E以上品类的网线足以满足千兆传输的需要,如果不是希望以后购入万兆网络设备。铺设Cat 5E或者Cat6E网线即可。对于设备与设备短距离连接,直接买压制好的超五类或六类线即可。而对于在装修时预先铺设的网线,购买批发装的网线与墙上面板配合即可。水晶头这类东西也不需要太过神话,在靠谱渠道购入一块钱左右一个的款型即可,但现在需要用到水晶头的时候确实不多了。

  

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5、选购一款电猫。目前电猫实际上分为两类,一类如下方第一个卡片,只具有简单的将电线化作网线使用的功能。一类是无线或有线扩展类,这类电猫实际是由一个路由器、一个交换机甚至加入一个无线AP的集成,而根据上面的拓扑图,借助此类电猫连接的设备将不会和你其他设备在一个网段内,有相应需要的应该慎重购买此类电猫。

 

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 而将电力猫作为连接AP或者直接做直连网线使用时应该注意其能够提供的的最大网速,如果你家有NAS之类的网络设备,或者你的AP连接的设备需要大带宽(比如家庭网络内的数据共享,看挂在路由器上的硬盘的电影等)。那么你需要一款千兆电力猫配合千兆AP使用(如下方卡片)。

 

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6、次级路由器

次级路由器和AP在使用上有相似性,家庭网络中往往也是使用一台无线路由来充当,但具体使用办法。我放在后面讲。

正式组网

废话这么多,终于讲到这里了。我先根据我的情况为例来说说如何更好的扩展无线覆盖。

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我是属于有大带宽需求(在主路由上挂了一块移动硬盘,过段时间还会把NAS搬过来)的定点覆盖(主要需要在卧室进行扩展覆盖)型。同时租的房子没办法铺设网线。具体来说,我将所有的网络设备都放在一个层级内(方便家庭网络内部的数据交换),即我的网络只存在猫、路由器、交换机、AP、一些有线设备和一些无线设备。

首先通过主路由的无线信号满足客厅和卧室1的覆盖,将处于这些区域内的无线设备、有线设备连接起来。同时移动硬盘/NAS直接间接主路,上述设备的数据即可以直接与家庭网络中的任何设备进行传输。再使用电力猫将电线化作网线联通我的卧室中的AP与主路由器,使得处于我的卧室的设备和主路由器直接联通,以便获得连接到主路由的移动硬盘的数据。

总结起来,组建家庭网络就是在按照上面的需求分析后购入相应的设备即可。只是你需要明白各个设备的作用,以及弄明白下面的注意事项:

AP 还是次级路由

AP和次级路由器都是让接入他的设备获得网络接入,实现上网。看似很相似,但是实际在某些情况下差异会非常大。我在前面的网络拓扑图部分说过,“实际使用时只有也仅有在黑色虚线以内的设备可以进行直接数据交换,而AP,如上面所讲,它只是一个把设备与交换机连接的媒介,不会产生一个新的网络层级,因此有AP不影响数据交换也不影响IP地址获取(影响通过AP连接交换机的设备的主要因素是AP与交换机的带宽)。” 而次级路由器并不会对连接到他的设备之间的数据交换带来太大的瓶颈。为什么会这样?实际上连接到同一AP的设备是分享这一个AP与上级交换机的带宽,同时连接到同一AP的设备想要进行数据交换也只能在交换机处进行的。因为AP只起到把一捆网线融合成一根的作用啊!

假设一AP为全双工(即在接收数据的同时可以传输数据),与交换机连接速度为1000Mb。有三个设备通过AP与交换机连接。平时上网,三个设备就算火力全开,你家也开了千兆宽带,此时AP与交换机之间的千兆带宽正好满足需要,不会导致线路速度不够使用的情况。但是,如果你把一台NAS、一台装有千兆网卡的台式机、一个手机都通过该AP接入交换机。你使用台式机拷贝NAS上的一个文件,NAS需要将文件通过AP上行线路间将数据传向交换机,交换机在把数据通过下行线路给台式机,此时占用AP上下行带宽全部文件传输占用。此时你想通过手机上网?AP的线路带宽已经不足了,就算无线信号非常号,也会卡顿异常!当然,实际中AP也会适当调整每个设备的带宽分配,但无论如何你的外部网络需求始终和家庭网络内部的需要有冲突,并且受限制于AP与交换机的带宽。

而如果是一台次级路由器(即高度功能集成的路由器)?也就说有上级网络将广域网数据传给次级的路由器来分发数据。而路由器连接到的交换机的带宽是全千兆,那么限制各个设备间接到广域网的速度只是你家宽带开多大,此时的情况和使用AP是一样的。但是如果你又需要从NAS拷贝文件到电脑。此时NAS与电脑的文件交换直接在交换机进行,而不需要共同使用一个线路。你的其他设备需要外部网络数据也是直接与路由器交换数据。而交换机的数据交换承载能力往往都是随便达到TB级,就算接入交换机的所有设备都在交换数据也毫无压力。

5G还是2.4G

这两者的特点我在上面已经讲过,对于一般仅使用一个无线路由器的家庭来说对于5G的设置比起2.4更重要。5G网络信号不能远距离传输,因此需要设置好其传输强度,与其让他勉强穿过一堵墙带来断断续续的网络,不如直接使用2.4G 。我的建议是5G在大带宽传输时应该控制在一个房间中,一般使用穿墙一堵即可。更远障碍物更多建议使用2.4G,或者配合AP/次级路由使用。


总结

家庭网络组建,看似简单,但是在遇到一些稍微复杂的应用时往往会出一些问题。此时我们应该弄清楚网络中每个设备所处的网络层级,设备扮演的角色。进一步画出网络拓扑图,一般来说问题就可以解决。

最后,感谢各位看我啰里啰唆写了这么多,第一次写教程说明类的东西,以后还得努力!

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