【路由知识小课堂】之二 无线覆盖范围和穿墙能力（2017.12.18修订版）

目前，市面上的路由品牌、种类繁多，普通用户在选购时往往会有一些误区，如天线越多路由速率越高、信号越好、覆盖范围越大等等，造成的原因一是普通消费者缺乏相关知识，二是厂商或者店小二的忽悠。路由知识小课堂就是这么一个答疑解惑的科普类栏目。

上一期聊了下目前路由SoC芯片的厂商，这期来说一下用户比较关心，且直接关乎产品实际使用体验的无线覆盖能力。影响无线覆盖能力主要有以下几个参数：无线发射功率、天线增益效果、位置、周围环境（包括空间结构、干扰等）、一些所谓黑科技加成等。

一、路由无线发射功率

众所周知，发射功率越大，信号覆盖范围越大。如各大运营商的基站，发射功率一般在20-60W左右，但无线发射功率的增大也会直接导致对人体辐射值的增加，因此国家对市内无线信号源的辐射指标有更为严格的限制，如家用无线路由的无线发射功率上限为100mW（即20dBm），是基站1/600-1/200，也远比手机的发射功率要低的多。而企业级路由的无线发射功率工信部明文规定是不超过500mW即可，所以部分企业级路由有先天的优势，这也造成了市面上部分厂商打擦边球的情况出现，推出一些大功率的名为企业实为家用的产品。

自2016年12月起，SRRC（国家无线电管理委员会认证要求）终于和CCC认证一样成为强制认证，所以新出带有相关标志的产品，可以放心使用。（早些年监管没这么严，部分产品发射功率是超标的，直观感受就是信号比新路由要好）。还有360安全路由每款产品均通过了SRRC认证，不像某些厂家哦。在同质化的今天，天线调校等技术软实力更能体现一款产品的实用性。

二、天线

（一）增益效果

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（二）类型

1.天线设计：一般分为外置和内置两种。

内置天线一般受限于空间，增益一般也较低，所以目前各厂商旗舰机型普遍选择了“黑大粗”的外置天线设计。当年“肥皂盒”C301内/外置天线结合的设计现在看也算是异类了。

2.信号方向：可以分为全向天线（路由多为此类）、定向天线（网桥、AP多为此类）。

3.常见材质有：铜管天线（使用最多最广泛的一种，小米当年使用了锌合金天线，看起来像铁线，然后被各种黑）、PCB天线（信号优于传统铜管天线，现在被各大厂商使用，像华为的巴伦天线、TP现在吹的神乎其神的板阵天线、翼阵天线……均属于这一类，目前360安全路由全系均为是铜管+PCB）、还有陶瓷天线等等~

（三）摆放

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全向天线图。左侧为水平方向，右侧为垂直方向。

所以对于要兼顾楼上、楼下环境的用户，这就需要根据实际情况调节天线角度了。

三、传说中的黑科技

（一）Beamforming（波束成形）

由前可知，全向天线的信号是以天线为中心向四周均匀发射的，覆盖范围内的设备可以说是“雨露均沾”，此时边缘设备就会比较悲催，轻则信号差，重则直接断流，那怎么解决呢？

Beamforming（波束成形）是802.11n/ac标准扩展，是基于多天线系统，即MIMO（多入多出）系统的技术，通过发射端对数据先加权再发送，形成窄的发射波束，进而改善接收端的信噪比，提高边缘用户吞吐效率，类似手电的效果。如下图：

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前世今生：该技术最早在上世纪60年代军用雷达中使用，采用数字波束形成（DBF）的自适应阵列干扰置零技术，能够提高雷达系统的抗干扰能力，为当今军用雷达提供了关键性技术。定位通信系统通过传声器阵列获取声场信息，使用波束成形和功率谱估计原理，对信号进行处理，确定信号来波方向，从而可对信源进行精确定向。只不过，由于早年半导体技术还处在微米级，所以它没有在民用通信中发挥到理想的状态。

而发展到WLAN阶段，特别是应用在个人通信中，信号传输距离和信道质量以及无线通信的抗干扰问题便成为瓶颈。支持高吞吐是WLAN技术发展历程的关键。802.11n主要是结合物理层和MAC层的优化，来充分提高WLAN技术的吞吐。此时，波束成形又有了用武之地。

该技术很多年前就一普及，某达每款产品都说一遍，生怕别人不知道是的。网件叫“睿动天线”；360安全路由叫“P+内核”，且功能更为丰富哟，有兴趣的小伙伴可以自行网上搜索相关资料。

Beamforming通常有两大类实现方式：MIMO Beamforming和DOA Beamforming。

MIMO Beamforming（简称MIMO-BF）技术是利用信道信息对发射数据进行加权，形成波束的一种波束赋形方法。MIMO-BF技术又可分为开环和闭环两种模式。

开环Beamforming技术利用上行信道信息，对发射信号进行加权，不需要接收端反馈信道信息给发射端，发射端通过上行信道自行估计得到。开环Beamforming技术对覆盖和吞吐量的提升都有比较明显的效果。但是，由于需要利用上行信号估计下行发送权值，处理时延大，因此适用于低速场景。另外，开环Beamforming技术利用了上下行信道的互易特性，故系统实现时需要对各个收发通路进行校正。

闭环Beamforming技术需要终端反馈信道信息如码本（Codebook）给发射端，利用反馈信息对发射信号进行加权。同样由于受反馈时延的影响，闭环Beamforming技术也只在低速场景有较好的性能。另外，由于受反馈精度的影响，闭环Beamforming技术总体上比开环的性能要略差，但系统实现相对简单，不需要对天线收发通道进行校正。根据业界情况，目前TDD系统只使用开环Beamforming技术，而闭环Beamforming技术则应用于FDD系统（注：TDD和FDD均是移动通信系统中使用的全双工通信技术的一种）。

DOA Beamforming（简称DOA-BF）技术是通过估计信号的到达角（DOA：Direction of Arrival），利用DOA信息生成发射权值，使发射波束主瓣对准最佳路径方向的一种波束赋形方法。

如想了解更多细节，可以自行搜索关键词：“Beamforming”或“波束成形”。

（二）PA/LNA/FEM

信号收发是双向的，路由信号再强，接入终端信号返不回也没“卵用”，但终端硬件不能顺便改，那只能通过其他一些手段来增强路由接收信号能力了。如果买过360安全路由的小伙伴，应该对下面这些“硬”改善信号的小零件并不陌生。

PA：Power Amplifier功率放大器，侧重输出功率。

LNA：Low Noise Amplifier低噪声放大器，侧重接收微弱信号。

FEM：Front end module射频前端模组，特别对信号盲区位置手机返回的弱信号进行增强还原。

四、使用环境

硬件很NB，但买回去和宣传效果差很多？

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宣传中的140/200平米折算成半径不过是6.677—7.981米而已，这样看，这个距离还远吗？所以路由要尽量放在房子的正中间，以增大覆盖实际使用空间。除了房屋质量、结构对无线覆盖有较大影响外，周围的电磁干扰也会造成一定影响，如蓝牙、USB3.0、微波炉等频率与2.4GHz频率接近，USB3.1/3.2与5GHz频率接近，都会造成一定影响。最后附上部分材质障碍物对无线信号衰减影响表。

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最后的最后再说下5GHz信号覆盖能力差的原因：

无线信号本质是电磁波，而电磁波传播速率=频率x波长，这个乘积是一个固定值——也就是光速。电磁波的频率越高，波长就越短，而波长越短的电磁波穿透力就越强，5GHz信号的波长要比2.4GHz信号短，所以穿透能力当然更强。等等，都说5GHz穿墙差，你这和我说它穿透能力强？别急，往下看。

电磁波在传播过程中并非只有直线传播，在碰到障碍物时会产生穿透、反射、衍射等多种现象，我们平时使用的无线信号都是经过多种路径达到后的信号。

信号频率越高，直线传播特性就越强，反射、衍射能力就越弱，反之亦然。所以5GHz频率的电磁波要比2.4GHz频率的更爱走“捷径”（802.11ad的60GHz更是如此）。由于实际使用时很少有仓库这种空旷的环境，遇墙时，5GHz信号将大部分能量都用在了“穿透”上，而2.4GHz信号则有相当部分信号会通过反射和衍射途径，绕过障碍物继续传播。这也就是5GHz无线信号在穿墙后信号要比2.4GHz弱的原因了。

楼主果然不一般，支持一下

支持一下:)

厉害

穿墙能力并不像宣传的那样强，还不如我4年前买的TP能力强，强度开到最大，小房间只有一格信号，而且还不稳定，而4年前的路由虽然只有一格，但是基本稳定不掉，是不是我的设置有问题，望大神知道！

360fans172075508 发表于 2016-7-30 18:13
穿墙能力并不像宣传的那样强，还不如我4年前买的TP能力强，强度开到最大，小房间只有一格信号，而且还不稳 ...

看了下，LZ买的是P2（5G版）吧，不知是拿2.4G还是5G信号以前的路由比，如果5G的话，上面已经说过，覆盖范围肯定不能和2.4G比，如果是2.4G的话可以尝试升级最新的42固件和把后面的几个帖子看完http://bbs.360.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=14204940，当然也不能排除前面所说TP功率可能更大超标的可能。如果还有其他什么疑问的话，可以留个Q。

whitefiend 发表于 2016-7-30 18:38
看了下，LZ买的是P2（5G版）吧，不知是拿2.4G还是5G信号以前的路由比，如果5G的话，上面已经说过，覆盖范 ...

信号渣到爆 ， 有办法解决吗？  Q764561547

涨知识了！

我买的也是5g版本，不管是2.4还是5g从来就没有快过我30块买的旧货，一房一厅站门口而已，不管那种模式都是我不给力只给你一格信号，显示的速率0.08k/s，这是要世界比慢大赛？

360你真可以，想传张图上来，死活上传图片过大。

居然只能上传1m的照片，别说我格式不对，jpg

详细描述您的问题现象，有助于我们快速解决问题。比如：
1.您的路由器品牌型号是：360安全路由P1
2.您当前使用的路由器卫士版本是：2.0.0.1001
3.您使用路由器卫士遇到的问题是：
听到网络宣传买的路由器 说可以支持200平方米的房子，买来我家的别墅 别说全覆盖了，就连去厕所都卡成鼻子，后来叫单位网络部门和电信运营商上门 ，人家用什么光衰仪器测试速度为11.3M每秒 接入电信的猫后变为11.27MB   在接入这什么360路由器后是11.1M  从天线发出的波范不稳定 在10CM的时候是4.1M-5.3M每秒 才过了10 厘米   就已经一半网络衰减 ，我们老百姓不动网络就忽悠我们么？
测试1米为3.77M    过了一堵墙到卫生间4米距离为277KB-1.22MB    到客厅为5.33M   实际网速为11KM-133KM   网络中心的说这样的网速已经没办法正常上网了 说是路由器本身问题，   我一直在找电信麻烦  没想到是你们路由器的事情，说好的200平方米的房子呢？  逗我呢   实测40平方米还不能有墙的仓库用用还行。

波长越短的电磁波穿透力就越强？？赶紧修正吧，错得离谱。

波长越短的电磁波穿透力就越强？？赶紧修正吧，错得离谱。

波长越短的电磁波穿透力就越强？？赶紧修正吧，错得离谱。