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本帖最后由 whitefiend 于 2018-1-3 16:30 编辑
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。

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共 11 个关于【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)的回复 最后回复于 2017-6-13 11:03

评论

直达楼层

风车积木 VIP认证 超级版主 发表于 2016-1-27 08:36 | 显示全部楼层 | 私信
楼主果然不一般,支持一下
婊氱儷鐨刜 VIP认证 LV8.少校 发表于 2016-1-27 09:23 | 显示全部楼层 | 私信
支持一下:)
360fans345127333 LV1.上等兵 发表于 2016-4-7 10:11 来自360社区WAP端 | 显示全部楼层 | 私信
厉害
360fans172075508 LV2.下士 发表于 2016-7-30 18:13 | 显示全部楼层 | 私信
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!
whitefiend VIP认证 版主 楼主 发表于 2016-7-30 18:38 | 显示全部楼层 | 私信
本帖最后由 whitefiend 于 2016-7-30 18:39 编辑
江苏凡夫 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https://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。
丰游 LV4.上士 发表于 2016-8-30 11:59 | 显示全部楼层 | 私信
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
frankdavid5237 VIP认证 LV5.少尉 发表于 2016-10-21 05:34 | 显示全部楼层 | 私信
涨知识了!
来自360手机N4(360社区3.1.0版)
360fans_7464643 LV1.上等兵 发表于 2016-11-22 01:00 来自360社区WAP端 | 显示全部楼层 | 私信
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?
360fans_7464643 LV1.上等兵 发表于 2016-11-22 01:18 来自360社区WAP端 | 显示全部楼层 | 私信
360你真可以,想传张图上来,死活上传图片过大。
360fans_7464643 LV1.上等兵 发表于 2016-11-22 01:31 来自360社区WAP端 | 显示全部楼层 | 私信
居然只能上传1m的照片,别说我格式不对,jpg
542118402 LV2.下士 发表于 2016-12-26 19:11 | 显示全部楼层 | 私信
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。
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