淺析無(wú)線路由器在家居環(huán)境中的傳輸能力

1.引言

隨著無(wú)線技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)線設(shè)備越來(lái)越普遍的使用到各個(gè)領(lǐng)域。越來(lái)越多的家庭電子終端設(shè)備開始集成WiFi功能，尤其是大家的智能手機(jī)、平板電腦、電視機(jī)都具備了WIFI功能。如何安裝一臺(tái)無(wú)線路由器，已經(jīng)成為家庭無(wú)線組網(wǎng)的核心。而給用戶帶來(lái)更好的無(wú)線應(yīng)用體驗(yàn)，無(wú)線路由器的速度不再是用戶唯一關(guān)心的重點(diǎn)，相反地，無(wú)線路由器在家居環(huán)境中的傳輸能力如何則逐漸成為了現(xiàn)代家庭及SOHO用戶選擇所首要考慮的因素。

2.無(wú)線路由器

2.1 無(wú)線路由器的工作方式

是指帶有無(wú)線覆蓋的功能。目前使用的無(wú)線路由器一般都支持專線x d s l /cable、動(dòng)態(tài)xdsl、pptp四種接入方式，它除具備無(wú)線AP所有功能(如支持DHCP客戶端、支持VPN、防火墻、支持WEP加密)外，而且還帶有網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT)功能，使局域網(wǎng)用戶的網(wǎng)絡(luò)連接能夠共享。

2.2 無(wú)線路由器采用的信號(hào)傳輸標(biāo)準(zhǔn)目前無(wú)線路由器支持的主流信號(hào)傳輸標(biāo)準(zhǔn)有IEEE802.11n和IEEE802.11b/g,而IEEE802.11n與IEEE802.11b/g標(biāo)準(zhǔn)是可以兼容的，I E E E 8 0 2 . 1 1 n向下兼容IEEE802.11b/g.它們最大的區(qū)別就是支持的傳輸速率不同，I E E E 8 0 2 . 1 1 b / g傳輸速率只能支持到1 0 8 M,I E E E 8 0 2 . 1 1 n傳輸速率可以支持到300M.而新推出的IEEE802.11ac標(biāo)準(zhǔn)則能支持1G的無(wú)線傳輸速率，使得無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸速率進(jìn)入了千兆級(jí)，傳輸速率已經(jīng)與有線網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有區(qū)別。

3.家居環(huán)境對(duì)無(wú)線路由器信號(hào)傳輸?shù)挠绊?/p>

隨著進(jìn)入二十一世紀(jì)，無(wú)線路由器的普及和無(wú)線技術(shù)的快速發(fā)展，給我們帶來(lái)了更好的無(wú)線應(yīng)用體驗(yàn)和更快捷的工作方式。

目前由于建筑標(biāo)準(zhǔn)的不斷提升，現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中使用的鋼材質(zhì)量和數(shù)量都大幅提高，使得無(wú)線路由器信號(hào)在室內(nèi)的傳輸距離和質(zhì)量都受到很大影響，墻壁、玻璃和隔斷等障礙物使無(wú)線信號(hào)在傳輸時(shí)很快衰減，還有來(lái)自外界的電磁干擾，同類產(chǎn)品自身干擾等因素都會(huì)使我們經(jīng)常感覺(jué)WIFI信號(hào)不好，如網(wǎng)速慢、傳輸距離短、范圍小、掉線或網(wǎng)絡(luò)連接失敗等等。

為了提高無(wú)線路由器在家居環(huán)境中的傳輸能力也就是無(wú)線信號(hào)的強(qiáng)度和穿透能力，我們?cè)谑褂弥杏斜匾谝韵聨讉€(gè)方面對(duì)無(wú)線路由器進(jìn)行提高與改善。

3.1 無(wú)線路由器采用的信號(hào)傳輸標(biāo)準(zhǔn)與無(wú)線信號(hào)穿透能力

無(wú)線信號(hào)的穿透能力首先是由無(wú)線信號(hào)的波長(zhǎng)來(lái)決定的，無(wú)線信號(hào)的波長(zhǎng)又分為長(zhǎng)波、中波、短波及微波，我們使用的無(wú)線局域網(wǎng)所采用的信號(hào)傳輸標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.11b/g、IEEE802.11n、IEEE802.11ac所使用的是2.4GHz頻率和5GHz頻率，這兩個(gè)頻率都屬于微波。由于各波段的傳輸特性各不相同，波長(zhǎng)越長(zhǎng)信號(hào)繞射的能力越強(qiáng)，反之則越弱。微波則是直線傳輸，繞射能力幾乎為零，在傳播方向上基本被障礙物所阻隔。而頻率高則波長(zhǎng)短，因此通常選用IEEE802.11b/g和IEEE802.11n標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線路由器要比采用IEEE802.11ac標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線路由器穿透障礙物的能力要強(qiáng)。

3.2 無(wú)線路由器的發(fā)射功率與無(wú)線信號(hào)的傳輸

在我國(guó)W L A N 的功率規(guī)定不能大于20dBm(100Mw)，一般國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品都將無(wú)線路由器功率設(shè)定在17Db.在功率一定的情況下選擇高靈敏度的接收終端也可改善無(wú)線信號(hào)的傳輸距離，當(dāng)接收靈敏度高3dB時(shí)能接收的信號(hào)功率可以可以減少一半;接收靈敏度高6dB時(shí)無(wú)線信號(hào)傳輸距離可以提高一倍。因此在選擇無(wú)線接收終端設(shè)備時(shí)，可以選擇質(zhì)量好、接收靈敏度高的產(chǎn)品。

3.3 家居環(huán)境中的電磁波對(duì)無(wú)線路由器信號(hào)的干擾

隨著人民生活水平的提高，利用無(wú)線路由器來(lái)組建局域網(wǎng)的家庭已不在少數(shù)，各種電子產(chǎn)品廣泛進(jìn)入人們?nèi)粘Ｉ畹耐瑫r(shí)，由此產(chǎn)生的電磁輻射干擾問(wèn)題也日顯突出。無(wú)線傳輸標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11b/g、IEEE802.11n的傳輸頻率是2.4GHz.目前2.4GHz頻率又是電子設(shè)備使用非常廣泛的頻率，不僅WIFI設(shè)備使用，無(wú)線鍵盤鼠標(biāo)、無(wú)繩電話、藍(lán)牙設(shè)備甚至微波爐也是工作在這一頻段上，因此，2.4GHz頻率的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)互相干擾問(wèn)題也時(shí)有發(fā)生。在信號(hào)不夠強(qiáng)的時(shí)候，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸往往非常慢，甚至?xí)霈F(xiàn)無(wú)法建立連接的現(xiàn)象，如2013年廣東深圳地鐵蛇口線的通信信號(hào)就多次受到干擾造成地鐵列車被迫停運(yùn)的嚴(yán)重事故，事后根據(jù)專家研究判斷得出結(jié)論，工作在2.4GHz頻率的WIFI無(wú)線路由器產(chǎn)品是導(dǎo)致事故的根本原因。而無(wú)線傳輸標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11ac的傳輸頻率是5GHz,工作的頻帶寬度由IEEE802.11n的每信道40MHz增加到了80MHz,通過(guò)合并信道IEEE802.11ac頻帶寬度可以達(dá)到160MHz.由于目前工作在5GHz頻率上的無(wú)線設(shè)備相對(duì)2.4GHz頻率的少很多，使得工作在5GHz頻率網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線設(shè)備受到的干擾大大少于2.4GHz頻率網(wǎng)絡(luò)。因此優(yōu)先選擇5GHz頻率的無(wú)線路由器可以讓網(wǎng)絡(luò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸速率得到最大限度地保證。

3.4 家居室內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)對(duì)無(wú)線路由器信號(hào)的阻礙

現(xiàn)代建筑中鋼材被大量的使用，房間中的混凝土墻壁、玻璃墻、混凝土頂板和地板對(duì)無(wú)線信號(hào)所產(chǎn)生的衰減非常厲害，使無(wú)線路由器信號(hào)傳輸速率大幅下降。無(wú)線路由器信號(hào)傳輸距離理論上在室內(nèi)是100米，室外是300米，實(shí)際受環(huán)境影響后根本無(wú)法達(dá)到理想傳輸距離。

由于無(wú)線路由器采用的是無(wú)線微波頻段，處在障礙物后面的無(wú)線接收設(shè)備會(huì)被障礙物阻擋，對(duì)于直線傳播的無(wú)線微波信號(hào)只能是“穿透”障礙物以到達(dá)障礙物后面的無(wú)線設(shè)備。對(duì)于無(wú)線接收設(shè)備的使用者來(lái)說(shuō)，希望無(wú)線信號(hào)能至少穿透室內(nèi)的墻壁和地板，而墻壁的材質(zhì)有木質(zhì)墻、玻璃墻、磚墻、混凝土墻等，地板一般是混凝土的。無(wú)線微波信號(hào)每穿透一道障礙物，無(wú)線接收信號(hào)都會(huì)有衰減，經(jīng)過(guò)一層木板接收信號(hào)將衰減4dB,經(jīng)過(guò)一堵磚墻接收信號(hào)將衰減8到15dB,經(jīng)過(guò)鋼筋混凝土墻或者地面則至少衰減15dB到30dB.由此可看出無(wú)線信號(hào)在家居環(huán)境中最大的障礙物是內(nèi)有鋼筋網(wǎng)的墻壁和地板，它不僅阻擋微波無(wú)線信號(hào)，還能把電磁波的能量吸收生成弱電流泄流掉。所以在障礙物多的地方安裝無(wú)線路由器時(shí)，應(yīng)盡量放置于室內(nèi)空間大、障礙物少的房間，或者是放置于所有接收點(diǎn)的中部，選擇信號(hào)傳輸標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11b/g和IEEE802.11n的無(wú)線路由器也能相對(duì)提高無(wú)線信號(hào)的穿透能力。

4.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)無(wú)線信號(hào)在傳輸過(guò)程中可 能受到的阻礙和干擾以及其它因素導(dǎo)致信號(hào)的衰減進(jìn)行分析，可以看出導(dǎo)致無(wú)線信號(hào)接收能力差是多種因素造成的，我們?cè)谶x擇無(wú)線路由器時(shí)應(yīng)預(yù)先對(duì)家居內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行綜合研究判斷，以確定最佳的無(wú)線路由器的使用方案，將無(wú)線信號(hào)受到的影響降低到最低程度，使我們享受到更好的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。