無(wú)線路由器的信號(hào)測(cè)試及使用優(yōu)化

Wi-Fi是一種可將個(gè)人電腦、手持設(shè)備等終端以無(wú)線方式互相連接的技術(shù)，事實(shí)上它是一種高頻無(wú)線電信號(hào)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)?，F(xiàn)在大多數(shù)小型公共Wi-Fi和家庭Wi-Fi都通過(guò)無(wú)線路由器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，可將它看成無(wú)線AP接入點(diǎn)和路由器的組合體。

無(wú)線路由器如何工作？用手機(jī)聯(lián)網(wǎng)時(shí)為什么會(huì)出現(xiàn)信號(hào)不好的情況？是什么原因造成的？怎樣減少這些情況的出現(xiàn)？

為弄清這些問(wèn)題，我進(jìn)行了以下探究。

一、無(wú)線路由器的工作原理和基本參數(shù)

我家使用的路由器的品牌是TP-LINK，它遵守802.11g/b以及802.3g/b等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，工作頻率為2.4GHz，該頻段屬于微波范圍。微波的繞射（也稱衍射）能力很差，但穿透能力很強(qiáng)，可以穿越玻璃、塑料和瓷器，遇水和食物則會(huì)被吸收，遇金屬會(huì)被反射。

二、研究目的和方法

通過(guò)數(shù)據(jù)測(cè)量和分析，找到更好地使用無(wú)線路由器的方法，并針對(duì)無(wú)線路由器的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行發(fā)揚(yáng)或改進(jìn)。

本次研究選取最常見(jiàn)的家庭場(chǎng)景，使用設(shè)備有TP-LINK 150M單天線無(wú)線路由器一臺(tái)，安卓手機(jī)一臺(tái)，Wi-Fi網(wǎng)速測(cè)試2.8.1版軟件一套，外接互聯(lián)網(wǎng)端口一個(gè)，連接線若干。圖1為測(cè)試場(chǎng)景示意圖，場(chǎng)景中的隔墻均為20cm厚的磚墻。圖2為網(wǎng)速測(cè)試軟件的操作界面。

三、測(cè)試內(nèi)容和成果分析

1.測(cè)試無(wú)線路由器天線與手機(jī)天線角度的關(guān)系

圖3為不同測(cè)試狀態(tài)下無(wú)線路由器天線與手機(jī)角度的相對(duì)位置，手機(jī)與無(wú)線路由器的實(shí)際距離在2m左右，之間無(wú)任何遮擋物，測(cè)試時(shí)均為正常手持方式固定手機(jī)。

測(cè)試結(jié)果如下。

上網(wǎng)搜索相關(guān)資料得知，測(cè)試手機(jī)的Wi-Fi天線從正面看位于手機(jī)的右上角位置，并與右邊沿平行。角度1為手機(jī)天線與Wi-Fi天線平行，其他角度均為手機(jī)天線與Wi-Fi天線垂直交叉。

由上述結(jié)果可知：

（1）下載速度與上傳速度成反比。

（2）角度1、2兩種方式時(shí)延較短、下載速度較快。而角度3、4的下載速度較慢，但上傳速度較快。

（3）角度3的時(shí)延最長(zhǎng)，因此在剛打開(kāi)網(wǎng)頁(yè)或軟件時(shí)盡量不讓天線處于這種角度。

（4）綜合來(lái)看，角度2的握手機(jī)方式最合適。

這說(shuō)明手機(jī)角度對(duì)信號(hào)接收有較大影響。因此，后面的所有測(cè)試過(guò)程均采用同一角度放置手機(jī)，因環(huán)境條件所限，均采用本階段所示角度3來(lái)放置。

2.測(cè)試無(wú)線路由器信號(hào)的繞射能力

測(cè)試選取場(chǎng)景中B、B1、B2、B3共4個(gè)點(diǎn)，這4個(gè)點(diǎn)離路由器的距離都約為2m，其中B點(diǎn)處于路由器直接可視的范圍內(nèi)，B1、B2、B3偏離B點(diǎn)的距離依次變遠(yuǎn)，B1點(diǎn)距可視直線的垂直距離約10cm，B2點(diǎn)約為30cm，B3被完全遮擋。測(cè)試結(jié)果如下。

分析以上結(jié)果得知，Wi-Fi信號(hào)有微弱的繞射能力。

3.測(cè)試無(wú)線路由器信號(hào)的穿透能力

本組穿透能力測(cè)試主要針對(duì)常見(jiàn)的穿透墻體的能力。分別選取C、C1、C2、C3 4個(gè)點(diǎn)測(cè)量其信號(hào)強(qiáng)度，它們與無(wú)線路由器的距離均為5m左右，其中C點(diǎn)在可視直線上，C1點(diǎn)與路由器之間隔有1道墻，C2點(diǎn)隔有3道墻，C3點(diǎn)隔有2道墻。

通過(guò)測(cè)試結(jié)果可知，C2與路由器之間的墻體數(shù)目最多（3道），但它的時(shí)延和網(wǎng)速都比其他兩個(gè)點(diǎn)尤其是C3點(diǎn)快很多，這可能再一次證明了Wi-Fi信號(hào)有一定的繞射或反射能力（C2點(diǎn)所處開(kāi)敞位置，距離可視直線最近）。

C1和C3點(diǎn)的測(cè)試結(jié)果才對(duì)考察信號(hào)的穿透能力有效。隨著墻體的增多，同等距離點(diǎn)的網(wǎng)速明顯變慢，C3點(diǎn)竟然只有C1點(diǎn)的23%左右。不過(guò)兩者的時(shí)延相差無(wú)幾，對(duì)于需要頻繁打開(kāi)網(wǎng)頁(yè)瀏覽的使用者來(lái)說(shuō)，這兩個(gè)點(diǎn)位的實(shí)際使用區(qū)別不大。

4.測(cè)試無(wú)線路由器周圍物體對(duì)信號(hào)的影響

本階段選取在4種不同情況下的同一B點(diǎn)處（距無(wú)線路由器3m）的數(shù)據(jù)分析比較。這4種情況分別為：無(wú)線路由器旁無(wú)任何物體阻擋、無(wú)線路由器前加一扇木門、無(wú)線路由器前放一臺(tái)電腦（金屬機(jī)箱）、無(wú)線路由器前放一堆書籍，物體的高度都完全蓋過(guò)天線高度。

最終測(cè)試結(jié)果表明，以上3種物體對(duì)網(wǎng)速影響的程度從大到小依次為書堆、電腦、木門。此外，經(jīng)測(cè)試，無(wú)線路由器設(shè)置的高度對(duì)信號(hào)傳輸?shù)乃俣葲](méi)有明顯影響。

四、結(jié)論

1.手機(jī)在使用時(shí)變換角度和方向能得到不同的網(wǎng)速。

2.使用Wi-Fi上網(wǎng)時(shí)，應(yīng)盡量將手機(jī)置于無(wú)線路由器直線可視的位置或與之偏離不遠(yuǎn)的位置。這也意味著Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)應(yīng)將無(wú)線路由器布置在較大和空曠的空間內(nèi)。

3.由于Wi-Fi信號(hào)的穿透能力有限，如果想要提高網(wǎng)速，應(yīng)盡量減少手機(jī)與節(jié)點(diǎn)間的物體。

4.無(wú)線路由器的高度對(duì)信號(hào)強(qiáng)弱沒(méi)有明顯的影響。但在布置無(wú)線路由器時(shí)，掛墻設(shè)置得越高，周圍的阻擋物越少，因此可盡量考慮在較空曠的高度安裝。