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无线路由器哪家强,大伙儿自己来掂量!

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前言

随着移动互联网的兴起和企业办公信息化的不断发展,Wi-Fi早已成为了工作生活的一部分,而与Wi-Fi有着紧密联系的无线路由器也跟随着潮流走进了千家万户当中。虽然无线路由器已经不是什么新鲜玩意,但是对大多数人来说仍然是一个既熟悉又陌生的存在,对无线路由器的其他认识都不甚了解。今天我们就来谈谈无线路由器的协议标准、评测方法和相关的测试软件,最后我们选择了不同性能级别的路由器进行实际评测,并将测试结果进行归纳总结。

1 协议标准

1.1 IEEE 802.11n与IEEE 820.11ac

目前大多数的Wi-Fi是基于 IEEE 802.11n(第四代)无线标准的,而且工作在2.4GHz这个频段上的,所以称之为2.4G Wi-Fi。严格来说工作在5GHz频段上的不一定就是5G Wi-Fi,因为IEEE 802.11a(第一代)IEEE 802.11n(第四代)和IEEE 802.11ac(第五代)这三种标准都可以工作在5GHz这个频段上,所以实际上支持802.11ac的才是真正5G Wi-Fi。目前主流路由器主要基于IEEE 802.11n与IEEE 820.11ac无线协议标准。

IEEE 802.11n 标准可在2.4GHz和5GHz频段上使用,支持20/40MHz频宽和4×4 MIMO技术,使用64-QAM调制模式,单流速率最高可达150Mbps,最大理论速率为600Mbps,是目前比较成熟的无线局域网标准。

IEEE 802.11ac 标准则是目前无线局域网的主要发展方向,基于IEEE 802.11n发展而来。与IEEE 802.11n相比,IEEE 802.11ac不再使用2.4GHz频段,而是全面采用5GHz频段,频宽在20/40MHz的基础上增加了80/160MHz,同时采用了更高级别的256-QAM调制模式并支持8×8 MIMO技术,单流速率最高为867Mbps,理论8×8 MIMO最高速率为6936Mbps,当然这个是在移动设备网卡同时支持8x8MIMO的情况。

IEEE 802.11a/b/g/n/ac协议标准综合比较如表所示。

PS:目前主流移动设备对无线MIMO的支持情况并不多见,一般都还工作在单流模式,最高速度2.4GHz下144Mbps和 5GHz下433 Mbps,iPhone6s以后机型及17年新款的andriod手机有支持2×2的最高速度866Mbps。

1.2 频段

我们常常会说到,某款无线路由器支持2.4GHz和5GHz双频段,之所以说是频段而不是频率,是因为无线路由器支持的载波频率是一个集合,包含了各种数值不同的频率。按照IEEE 802.11及其改进标准的规定,无线局域网所使用的载波频率分为2.4GHz频段和5GHz频段两部分,每一部分又以一定的频率间隔来划分为若干信道。这些信道被称之为WLAN信道,每个信道对应的频率实际上是该信道的中心频率。

1.2.1 2.4GHz频段

2.4GHz频段可分为14个WLAN信道,除了第14号信道与第13信道间隔了12MHz外,其余每个信道之间的间隔均为5MHz,而IEEE 802.11标准规定,每一个信号都需要占用20MHz(实际上是22MHz)的频宽,相当于5个WLAN信道,因此当无线路由器占用2.4GHz频段的某个信道时,以该信道为中心共计5个WLAN信道都会纳入到该路由器所使用的范围内。举例说明,当路由器占用2.4GHz频段的第6号信道时,其实际上已经占用了第4至第8号共计5个信道。也就是说当路由器工作站20MHz频率下只有1、6、11三个互不干扰的信道。

如果IEEE 802.11信号需要占用40MHz的频宽,例如IEEE 802.11n标准,那么当无线路由器使用某个信道时,其实际占用的信道数量将达到9个,例如其占用第6号信道时,其实际上已经占用了第2至第10号共计9个信道。这就是为什么有的IEEE 802.11n路由器明明可以使用40MHz的频宽,实际上却只运行在20MHz频宽模式下,因为40MHz就只存在一个互不干扰的信道了,所以一般在多个无线设备部署中不采用40MHz的模式。

1.2.2 5GHz频段

5GHz频段的范围比起2.4GHz无疑要宽广得多,覆盖范围实际上是4.9GHz到5.8GHz,信道的划分也更多样化,不过有一个标准是不变的,那就是信道对应的中心频率提升5MHz,信道的编号就加1,这点与2.4GHz频段信道划分的标准基本一致的。5GHz标准定义的可用信道在20MHz下都是互不干扰的,这一点是吸取了当前2.4GHz信道滥用现状的经验教训。

支持5GHz频段的无线路由器多数使用的是第36号信道至第165号信道,两者对应的中心频率分别为5.170GHz至5.825GHz。而每个国家允许5GHz无线路由器使用的频段也各不相同,如果无线网卡和无线路由器所使用的5GHz信道不匹配,就很可能存在兼容性问题。

2 评测方法

由于无线路由器市场种类型号多样,而且不同的业务需求性能相差各异,在此针对性地提供实用的评测思路、方法和相关测试软件。

2.1 评测内容

无线路由器评测内容主要包括2.4GHz/5GHz下无线路由器的网络传输速率、网络信号强度,这两个维度的性能直接关系到影响到路由器的处理效率。

2.1.1 网络传输性能测试

在进行无线路由器网络传输性能测试之前,需要在不同的频段下设置同一对比条件。在2.4GHz频段测试中,把要对比评测的路由器统一设置在IEEE 802.11n模式,使用同一个信道并强制使用40MHz频宽。在5GHz频段测试中,把要对比评测的路由器统一设置在IEEE 802.11ac模式,使用同一信道并强制使用80MHz频宽。

设置好对比条件之后,在相同的频段下,按单路上行、单路下行、双路双向并行进行大文件传输然后记录速率。如下图记录了在5GHz下各个型号路由器单路上行的传输速率值,其他不同传输方式的类同。

图示:5GHz频段单路下行速度测试

2.1.2 网络信号强度测试

网络信号覆盖范围的测试则在实际的办公环境中进行测试,选取若干个不同地点的2.4GHz频段和5GHz频段进行网络信号强度测试,测试软件是Xirrus Wi-Fi Inspector,通过Wi-Fi连接测试软件直接检测路由器的2.4GHz频段以及5GHz频段网络的信号强度。

如图,将路由器固定在一个地方,选取6个有代表性的测试地点:位置1和位置2两者相离较近且相互之间没有障碍;位置3在办公室里,中间相隔1cm厚度的玻璃墙;位置4和路由器之间无障碍但离得稍远,位置5在外围空间,中间相隔两堵砖墙;位置6离路由器较远的地方。然后在2.4GHz频段和5GHz频段下测试不同路由器的信号强度值。

记录数据如图所示。

根据测试的数值可以明显地看出各个路由器网络信号的性能。从总体上看,路由器E表现优于其他,而路由器C表现相对较弱;同时,在不同的位置以及不同干扰因素影响下,路由器的信号强度表现变化也十分明显。以上数值的测试不仅可以用于衡量对比路由器的性能,也可以作为路由器布点位置的参考。在实际测试过程中,可以根据实际干扰损耗因素控制测试条件。其他因素会影响无线的射频信号范围, 包括混凝土墙,纤维板墙,管材和电线,微波炉和无线电话等。

2.2 评测软件

网络性能传输利用PC之间互传文件即可;网络信号强度则需要借助相关的软件来测试,这里介绍两款强大实用的无线网络检测软件。

2.2.1 Xirrus Wi-Fi Inspector

Xirrus Wi-Fi Inspector是一款强大免费的无线网络检测软件,除了可以搜索附近无线网络之外,还可以显示无线信号远近、强弱等,更重要的是还能进行速率测试、网络质量测试和连接测试,支持导出无线网络测试数据,十分强大实用。

Xirrus Wi-Fi Inspector的界面设计非常炫丽,左上角的无线信号强度显示非常有个性,通过雷达扫描的方式,告诉你每个无线热点的信号强度,越贴近雷达中心,信号越强;此外,用户正在连接的无线热点将通过不同颜色标出,让用户可以有更直观的比较。

2.2.2 Wi-Fi 分析仪

Wi-Fi Analyzer 是一款在移动端使用的Wi-Fi信道分析工具,可以分析周围的Wi-Fi 信道质量,为无线路由器选择一个相对通畅的通道以提高连接质量。软件适合两种情况,第一是在一个有很多公众Wi-Fi的环境中要选择一个最佳网络的时候,第二种情况是在设置路由器时给自己的路由器选择一个最佳的信道。

在软件首页就能看到所有Wi-Fi信号的强度以及它们所在信道的曲线图示,很直观,数据检测和刷新很顺畅。如图所示,可以明显直观地看出home网络信号强度大,且无其他信号干扰。除了图形显示之外软件还能对各个信道做出等级评定,告诉你哪个信道在当前最合适。

3 实际评测

测试路由器:TP-Link WR941N,Linksys EA3500,Linksys EA6400,极路由2,小米企业级路由器,美国网件(NETGEAR) R8500,华硕AC5300M。

路由器简要介绍:
TP-Link WR941N:TP-Link经典入门级产品,外置3根天线;
Linksys EA3500:企业级无线路由器,内置4根天线,千兆网络接口;
Linksys EA6400:千兆级路由器,内置6根天线,支持双频;
极路由2:双频,PoE LAN口拓展无线网络;
小米企业级路由器:内置1TB监控级硬盘,外置 2×2 双频 PCB 阵列天线;
网件R8500:外置4天线,三频千兆,博通1.4G双核处理器,MU-MIMOWave2技术;
华硕AC5300M:外置8天线,三频千兆,1.4GHz双核ARM处理器,4×4 MU-MIMO。

3.1 测试方式

无线路由器测试主要包括2.4G和5G频段下的 单向双向网络传输性能测试和信号强度测试

在同频段下的网络性能传输测试,单向测试时使用其中一台笔记本和连接无线路由器有线的主机进行文件传输(单向下行),双向测试时两台笔记本使用无线进行文件传输。

信号强度测试则选取四个不同的点,然后对路由器的信号强度值进行记录。如图,将路由器放置在办公室内部,位置A和路由器之间无阻挡,位置B和路由器隔一堵墙,位置C离路由器稍远,位置D离路由器比较远。

最后,我们根据路由器的网络传输性能、网络信号强度等,对路由器综合比较后进行排位总结。

3.2 实测记录

3.2.1 网络传输性能测试

2.4GHz/5GHz频段下各个无线路由器的网络传输记录如下:

其中:5GHz频段下网件(NETGEAR)R8500的单向和双向传输:

华硕 AC5300单向和双向传输:

3.2.2 网络信号强度测试

A\B\C\D各个无线路由器的网络信号强度记录如下:

4 测试总结

所有无线路由器测试数据汇总如下。根据测试项目记录值,我们为各个路由器计算综合得分。数据显示,华硕AC5300M以微小的差距优胜网件R8500而位列第一。值得一提的是,测试过程中华硕AC5300M的信号表现稍逊于网件R8500,而将其区域由“中国”设置为“澳洲”之后有了比较明显的变化。这也足以说明前面提到的不同国家的无线标准不同,在无线产品都能兼容的情况下我们当然是选用最优的模式。

同时,以下的测试结果也可以大概作为衡量不同级别无线路由器的参考基准。

另外,根据测试数据结果,我们总结:

4.1 5GHz频段网络性能表现优异

数据显示,2.4GHz频段下的网络传输性能从入门级别到高性能级别的路由器,其处理性能表现相较不太明显;但是同个路由器下从2.4GHz频段到5GHz频段其网络传输性能却有了质的飞跃提升。由此,在2.4GHz频段和5GHz频段共存的网络环境中,对传输带宽有要求的建议优先使用5GHz频段网络。

4.2 长距离或干扰复杂环境下建议使用2.4GHz网络

5GHz频段却比2.4GHz频段衰减更大,特别是在长距离或障碍物较多情况下,5GHz频段网络信号衰减得更加明显,而此时2.4G能保持比较好的信号强度。根据实际测试,5GHz频段在位置B、C、D时其网络强度就明显差于2.4GHz频段。因此对信号强度有要求的建议优先使用2.4GHz频段网络。

4.3 如何选择不同的频段

通过以上对比我们可以直观地可以看到2.4G和5G两个频段的优劣势,但并非二者只能选其一,大多使用环境复杂、终端多样、接入量较多,所以两个频段配合使用才能发挥最大的无线优势。建议选择支持802.11ac双频路由器,网络电视、笔记本等移动较少且数据交换量大的设备可以优先选择5G频段;移动终端根据不同位置使用不同频段,从而发挥各频段的优势。


4.4  如何选购合适的无线路器

随着智慧家庭时代的开启,新一轮无线路由器的更新换代潮也随之而来。现在的年轻人一言不合就狂飙车,那么这时究竟选择什么的样的无线路由器产品,能够让你的无线生活简单、惬意而又不失高大上,同时还能兼顾经济实惠,而且还不会动不动就翻车呢?相信通过本次对2款旗舰级无线路由器的详细比较,能让大家有一个更为直观的认识。
选购无线路由器时,除了网络传输性能和网络信号强度这两个基本指标之外,我们还要根据实际需求,如承载设备数量、数据类型、智能控制分配、稳定性、路由器品牌、价格预算等综合考虑。
当然呢,土豪级别的选手就无须考虑太多,直接将最高端的系列收入囊中,然后便可高枕无忧啦。为什么土豪飙车从不翻,因为他有八爪鱼啊。

END

作者:运维军团
运维技术与开源架构交流
原文地址:无线路由器哪家强,大伙儿自己来掂量!, 感谢原作者分享。

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