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(贵阳网络维护)WiFi信号为什么会差-无线信号差的原因


  自从WiFi成为继水电之后的第三个生活基本要求后,客户经常会问一个经典问题:我的路由器有这么多的天线,还是无线穿墙王,为什么信号总是不好呢?

  更重要的是,上面的MM,甚至问了一个令人无言以对的问题:路由器,被称为450米,只通过不到10米,并且穿两面墙时没有信号。

  放大了MM发送的盒子的图片,写的是450M! ! !居然能将路由器的“M”视为“m”,这是对WiFi信号覆盖的技术抱有多大的期望?

  实际上,M这里不是米的含义,而是指Mbps,也称为兆比特每秒。而这台路由器的最大下载速率可以达到450Mbps,与覆盖距离和穿墙能力没有关系。

  下面昕木来谈谈WiFi版本和速度,如何设计自己的无线网络。我希望在阅读之后,用户能够通过本文了解WiFi的问题,可以了解一下家庭WiFi网络的解决方案。

  首先,WiFi协议和频谱的问题。

  由于IEEE标准是由IEEE(电气和电子工程师协会)引入的,经过20年的蓬勃发展,一步一步,一个接一个,从802.11n开始,下载速度有了质的飞跃。

  WiFi的工作频段和信道:

  从上表可以看出,WiFi有两个工作频段:2.4G和5G。两个频段都是未经许可的频段,只要符合国家法规,就可以在未经授权的情况下使用。也就是说,在家中安装无线路由器不需要任何人批准它。

  2.4G频谱范围从2.4 GHz到2.4835 GHz,总带宽为83.5 M,分为13个频道,每个频道宽20 M。

  但是,20M乘以13等于260M。这13个通道总共需要260M带宽,而2.4G频谱仅有83.5M带宽,怎么能放下260M带宽?

  答案与乘坐公共汽车情况相同:“挤压并挤压,向后移动,然后继续前进!”乘车人员过多,而公交车的空间只有那么大一点,想要有一个舒适的乘车空间就是一种奢求了,甚至被踩到脚也是经常发生的事。

  从下图可以看出,2.4G频谱的13个频道紧密重叠,干扰是不可避免的。请注意,中国不允许使用图中的第14个通道。

  信道重叠到什么程度?从下图可以直观地看出,在这些信道中,只有三组1,6,11或2,7,12或3,8和13完全不间断,2.4 GHz频段拥塞看得见。这就像一条非常狭窄的道路,同一侧有很多车交通堵塞频繁,这将不可避免地导致交通速度下降。

  在802.11n,用户可以使用40M频道,但2.4GHz频段仍然只有83.5M的总带宽,只能容纳两个频道。因此,只有当夜间网络空闲时,单个用户才有可能使用40M信道,再加上其他路由器的干扰,802.11n的高速率很难实现。

  由于2.4G频段如此拥挤,已经开发WiFi标准的IEEE专家长期以来一直处于另一个未经许可的频段:5G。

  虽然802.11n可以在5GHz下工作,但这个协议的版本已经很老了,并且有大量的移动电视不支持5G需要服务,所以实际产品仍然用于2.4GHz,其优点是5GHz更年轻。

  5G频谱范围从4.910GHz到5.875GHz,带宽超过900M,是2.4G的10倍以上!正是因为这个频谱非常宽,内部将分为几个子频段,一些尚未分配,一些用于其他目的,甚至4G LTE也使用了5G频段技术。

  这个频段使用的地方非常多,而在我们国家可以使用的范围如下图:

下图显示了中国5G可用频道的分布情况。802.11AC-enabled路由器和移动电话可以自由地组合这些可用的信道。组合,使用20M、40M、80M甚至160M带宽信道,带宽小,干扰小,使下载速度极快。

  WiFi的速率估算

  WiFi工作在2.4G和5G分别能达到多少峰值下载速率?

  2.4G频段我们用802.11n来估算,这个版本也是支持2.4G的最新协议版本; 5G频段我们使用最新的802.11ac来估算,这个版本的协议只支持5G。

  802.11n引入了几个功能:

  支持MIMO,即最多可以使用4个天线发送和接收数据,下载速率加倍。因此,看到市场上有多个天线的路由器,至少支持802.11n。有关MIMO的介绍,请参阅我之前的文章《什么是MIMO?》。

  基于标准的20M带宽信道,增加了双倍带宽,即40M。单用户理论峰值下载速率翻了一番!

  因此,要估计802.11n的最大下载速率,天线数量非常简单!一个天线加40M通道可以达到150Mbps的最高速度,两个天线自然是300Mbps,依此类推,四个天线可以达到600Mbps!

  802.11ac在以下几点得到了增强:

  MIMO增强:最多可以使用8个天线发送和接收数据,速率加倍!

  频道扩展:支持80MHz带宽信道,支持高达160M的带宽信道,并将速率倍增!

  高阶调制:支持256QAM,速率提高30%!

  在这三点的基础上,802.11ac单天线可以达到433Mbps,两个天线可以达到867Mbps,三个天线可以达到1.3Gbps,四个天线可以达到1.7Gbps!等等,8天线3.4Gbps!

  这只是一个理论计算,实际上支持802.11ac路由器的天线数量少于4个

  双频路由器的诞生

  什么是“双频路由器”?

  由于5G和802.11ac非常好,未来的路由器和手机有可能不支持2.4GHz吗? 5Ghz和802.11ac能够创造一个新的世界吗?

  一个明显的原因是因为兼容性。几年前,大量手机,电脑和电视仅支持2.4 GHz。为了防止这些旧设备能够访问Internet,需要支持2.4 GHz。

  另一个原因是报道。 2.4G的频率低,波长小,信号损失小,穿透能力强。与5G相比,它在覆盖方面具有一定的优势。我们稍后会详细讨论这个问题。

双频路由器可以取长补短,5G频段提高传输速度,2.4G频段增强穿墙能力。

  由于2.4G和5G的信号发射器差别很大,一般来说,2.4G和5G天线是独立的,如上所示,分布是交错的,因此同一频段的天线尽可能分开,确保最佳性能。

  为了让双频路由器支持的最大下载速率提高,同一路由器上还是设置了很多的天线。区别在于2.4G和5G的速率是单独计算的,然后相加。


路由器的频段和速率说完了,下面就来聊一下穿墙和信号损耗问题了。

  首先,让我们看一下在传播中遇到障碍后WiFi信号的反应:

  折射:当WiFi信号通过玻璃或水时,信号路径被偏转。我们和路由器都在空中,所以折射的效果可以忽略不计。

  反射:当WiFi信号通过物体的光滑表面时,信号反射,类似于光的反射。

  衍射:WiFi信号穿过水泥墙。由于穿越的困难,一些信号将向侧面扩散,然后遇到可以穿过并继续沿原始方向直线行进的区域。

  漫反射:WiFi信号遇到水泥墙。由于直线被阻挡,一些信号会散开并继续沿着墙壁上下延伸。

  穿透:WiFi信号的一部分能量被障碍物吸收,剩余的能量穿过障碍物。

  在正常情况下,室内环境中我们的手机接收的WiFi信号主要是反射,衍射,扩散和穿透四种效应的叠加。后三种效应都与信号频率有关,频率越高,衍射和穿透能力越差。

  无论是2.4G还是5G频段,它都属于无线通信中的较高频段。虽然2.4G的衍射和穿透能力强于5G,但毕竟是矮人拿到了高的——。

  让我们来看看2.4G信号通过隔离墙后信号的衰减值:

  在RF世界中,dB的单位通常用于指示信号的变化。我们只需了解以下关系即可直观地了解数据:

  3dB降低意味着信号强度降低到原始的1/2(二分之一)。

  降低10dB意味着信号强度降低到原来的1/10(十分之一)。

  降低30dB意味着信号强度降低到原来的1/1000(千分之一千)。

  结合上表,可以得出以下结论:

  木材和玻璃的障碍物不足以阻挡WiFi信号,只能带来一半的信号衰减;

  砖墙,水泥墙,这些障碍物被称为WiFi信号杀手,并且穿透信号衰减到原来的千分之一;

  电梯等金属障碍物只是WiFi信号的噩梦,很容易衰减到原来的千分之一!

  有没有所谓“大功率路由器?”

  机智,你肯定很快想到它,想通过墙壁有一个好的信号,增加传输功率!通过增加功率没有解决任何问题那就加倍吧!

  但是在WiFi信号中,增加传输功率确实不好。

  因为无线路由器的发射功率是由状态指定的:高达100mW,即0.1W。不符合此要求的产品不能上市,工业和信息化部也在考虑我们的健康。因此,不可能通过增强传输功率来改善WiFi信号。

  “高增益天线”是否可行?

  由于发射功率有限,如果路由器使用高增益天线传输是否更集中并因此更远?

  从理论上讲,情况就是如此。

  但增益高能量集中的代价就是波束变窄,WiFi信号的覆盖会不均匀,有的方向信号强,有的方向信号弱。如果有多个人在不同位置同时使用的话,覆盖的信号会参差不齐。


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