Both 802.11g and 802.11n aim to increase the data transmission rate. Do you know what approaches can be utilized to increase the wireless LAN data rate?
>802.11g和802.11n兩者的目標都是要提升資料傳送的速率
>請問您知道有哪些方法可以增加無線區域網路的速率?
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1 – 2.4GHz 和 5GHz 頻率選擇
因為成本考量並不普及;802.11n 雖然可以使用 2.4GHz 或是 5GHz,卻因為前者較經濟,致使大多數產品僅選擇 2.4GHz。
就無線電波的物理性質比較 2.4GHz 和 5GHz,前者能傳輸的距離較遠,或者反過來敘述,同樣距離下 2.4GHz 的訊號品質比較好。只是越方便、越好的頻率也就越多人用,且相關無線的產品也會干擾 2.4GHz。
2 – 避免干擾,選擇運作頻道
利用手機APP,觀察各組頻道頻率的佔用情形,在「頻道圖」越少無線網路名稱的頻道,都是適合選擇的頻道,接著進入無線網路路由器的網頁管理介面變更,就能有較順暢的連線品質。
3 – 利用高增益與主動式天線?
天線的增益值單位 dBi 就是和完全均勻散發訊號的天線相比之值,越高增益值代表天線越能集中能量往部分方向發射,其他方向的訊號反而會變弱,因此天線的增益值並非越高越好,而是需要視實際應用環境空間而定。
4 – MIMO 多組天線收發讓速率倍增
802.11n 新增一項讓連線傳輸速度倍增的重要功能,MIMO(Multi-Input Multi-Output)多輸入多輸出功能,相互連結的雙方將傳輸資料打散,分別透過多組天線傳輸,達成單一天線傳輸時的 N 倍。N 就是同時用來傳輸的天線數量,802.11n 規定最高為 4 組,802.11ac 則倍增為 8 組。
802.11n 單組天線最高可以達到 150Mbps 的連線速率,所以 4 組天線就乘以 4 倍變為 600Mbps;802.11ac 單組天線最高為 867(866.6)Mbps,8 組天線則將近有 7Gbps 的吞吐量,只是 802.11ac 規定兩裝置之間最多僅能使用 4 組天線,因此想要達成 7Gbp 就必須使用 3 個裝置,其中一個裝置具 8 組天線,剩餘兩個裝置各自具備 4 組天線,與前者連接即可達成 3.467Gbps 加上 3.467Gbps。
MIMO 技術還包含多組天線傳送同一份資料的分集技術,通常應用在雙方天線數量不對等的情況下,譬如無線路由器具備 4 組天線,而手機僅有 2 組天線的使用情境。此時無線路由器就可以將天線分成兩個群體,單一群體包含 2 組天線發射或接收相同的資料,對手機來說就是加強訊號傳輸與接收的品質,另一種說法就是維持相同的連線速率,但兩者傳輸距離可隔得更遠。
802.11ac 推出後同步雙頻無線產品數量大增,部分產品採用 2.4GHz 與 5GHz 天線合一形式,部分產品改採 2.4GHz 與 5GHz 天線各自獨立,更有採用以上兩種方式複合的設計,因此利用天線數量估算該產品最大連線速率並不合宜,尚須廠商提供速率資訊相互印證。但就整體而言,天線數量的多寡確實可以影響連線品質,以數量多的產品為佳。
5 – Beamforming 波束成型集中能量傳輸
Beamforming 波束成型應用的就是此類原理,多組天線發射出來的無線電波相互影響,各組波型訊號在空間內疊加、抵消、干涉,經過運算控制之後讓連線溝通雙方所在區域的波型疊加,波型疊加也就代表訊號強度增強、品質提升,傳輸距離更遠、速度更快。
部分無線網路產品的設定頁面,使用者還可看到顯式(explicit)與隱式(implicit)這兩種分類,顯式為 802.11ac 採用的唯一標準,發送者會向接收者傳輸一組專門用來矯正波束成型的資料,接收者再依據此資料運算一回饋資料傳送回去給發送者,發送者即可利用此回饋資料加強波束成型的效果與正確性。為了讓 802.11ac 之前或不支援的無線網路裝置也享有波束成型優點,隱式可在此發揮作用,這時候因接收者不相容或不支援,發射者僅能透過收集接收者平時回傳的資料,運算並猜測何種波束成型數值較適用,因此效果會比顯式稍微差一些,但卻是相容過去的無線網路標準全體適用。
MU-MIMO 技術需要以 MIMO 和 Beamforming 波束成型為基礎,
傳統上無線網路路由器若要與連接的多個裝置相互構通,會將時間切成許多小片段,每個片段僅能讓一個裝置傳輸資料;實際使用時並無法感受到傳輸時間被切割了,因為這個片段小到人類無法察覺,讓人以為無線路由器和各個裝置同時間相互在傳輸資料。
MIMO 前綴 MU 英文字母表示 Multi-User 多使用者的意思,導入這技術就可以藉由 MIMO 和波束成型技術將多組資料同時發送給多個裝置,此技術旨在解決各裝置間收發天線數量差異過大,導致整體傳輸頻寬浪費的問題。譬如手邊有一組 4 天線收發無線路由器和 3 個單一天線的裝置,以往路由器在同一時間僅能對一個裝置傳輸資料,相當於浪費其餘 3 支天線的傳輸頻寬,導入 MU-MIMO 就可以同時對 3 個單一天線裝置傳輸資料,不僅頻寬利用效率提升了,連線裝置獲得資料的延遲時間也下降了。若要使用 MU-MIMO 功能,則連線雙方都必須支援此功能才行,首批採用 802.11ac 無線網路標準的設備並無法使用,且使用時依據天線數量有所限制,譬如 4 天線無線路由器最多能同時向四個單一天線裝置傳輸資料,或是兩個雙天線裝置,或是一個 3 天線裝置加上一個單天線裝置,以此類推。
802.11ac 導入的 MU-MIMO 目前僅支援下載傳輸方向,一般而言就是無線網路路由器往各裝置傳輸的方向,各裝置往無線路由器傳輸的上傳方向尚未支援,改以傳統 MIMO 方式傳輸,不過下一世代 802.11ax 標準將會導入實作,屆時兩種方向均可達成多裝置同時傳輸。
更換無線路由器(AP)位置:
讓無線路由器(AP)與網路卡之間不要有太多障礙物。
天線調整:先確認天線位置,看看周圍是否有物品擋住訊號,若有則將天線調整至無線路由器(AP)與網卡相互能接收的位置,需注意天線有分全向性天線和指向性天線,一般無線分享器都以全向性天線為主,若調整後訊號接收能力並未改變,那麼可更換天線和外加天線來改善。
更換天線(外加天線):
訊號距離可以藉由更換天線的方式來延長訊號的傳輸距離(更換目的是增加訊號傳輸的距離,與外加天線類似,實際上是以原本的銜接天線位置做更換)。要注意的是,更換天線只能增加傳輸距離,無法加強穿透力。
全向性天線:
不需要指定天線方向位置,水平訊號 360 度發射,涵蓋範圍廣但是傳輸距離短。
指向性天線:需要指定一個方向,水平訊號發射角度約 10~30 度,涵蓋範圍窄但是傳輸距離長。
增加無線路由器(AP):如果連線兩點之間距離過長或者樓層與樓層之間有所阻隔,可以增加 AP 來延長距離使訊號延長,但是還是需要注意樓與樓之間的材質。