文成都市樹德中學(xué)高二英才班劉霽琳

無線路由器的信號測試及使用優(yōu)化

文成都市樹德中學(xué)高二英才班劉霽琳

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

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

為弄清這些問題，我進(jìn)行了以下探究。

一、無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，可以穿越玻璃、塑料和瓷器，遇水和食物則會被吸收，遇金屬會被反射。

二、研究目的和方法

通過數(shù)據(jù)測量和分析，找到更好地使用無線路由器的方法，并針對無線路由器的優(yōu)缺點進(jìn)行發(fā)揚或改進(jìn)。

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

圖1測試場景示意圖

圖2 網(wǎng)速測試軟件操作界面

三、測試內(nèi)容和成果分析

1.測試無線路由器天線與手機(jī)天線角度的關(guān)系

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

圖3不同測試狀態(tài)下無線路由器天線與手機(jī)角度的相對位置

測試結(jié)果如下。

角度時延(ms)下載速度(KB/s)上傳速度（KB/s）總網(wǎng)速(KB/s) 1 55.6 2581.8 559.9 3141.7 2 56.0 2604.3 605.7 3210.0 3 57.4 2515.7 649.5 3165.2 4 55.0 2434.7 664.8 3099.5

上網(wǎng)搜索相關(guān)資料得知，測試手機(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的時延最長，因此在剛打開網(wǎng)頁或軟件時盡量不讓天線處于這種角度。

（4）綜合來看，角度2的握手機(jī)方式最合適。

這說明手機(jī)角度對信號接收有較大影響。因此，后面的所有測試過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來放置。

2.測試無線路由器信號的繞射能力

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

測試點時延( m s )下載速度( K B / s )上傳速度（K B / s）總網(wǎng)速( K B / s ) B 5 7 . 3 2 5 1 8 . 7 4 2 6 . 1 2 9 4 4 . 8 B 1 6 3 . 0 2 4 0 9 . 6 5 3 3 . 5 2 9 4 3 . 1 B 2 6 1 . 7 1 4 2 3 . 1 3 9 4 . 1 1 8 1 7 . 2 B 3 6 0 . 7 1 3 4 3 . 0 5 3 9 . 5 1 8 8 2 . 5

分析以上結(jié)果得知，Wi-Fi信號有微弱的繞射能力。

3.測試無線路由器信號的穿透能力

本組穿透能力測試主要針對常見的穿透墻體的能力。分別選取C、C1、C2、C3 4個點測量其信號強度，它們與無線路由器的距離均為5m左右，其中C點在可視直線上，C1點與路由器之間隔有1道墻，C2點隔有3道墻，C3點隔有2道墻。

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

C1和C3點的測試結(jié)果才對考察信號的穿透能力有效。隨著墻體的增多，同等距離點的網(wǎng)速明顯變慢，C3點竟然只有C1點的23%左右。不過兩者的時延相差無幾，對于需要頻繁打開網(wǎng)頁瀏覽的使用者來說，這兩個點位的實際使用區(qū)別不大。

4.測試無線路由器周圍物體對信號的影響

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

最終測試結(jié)果表明，以上3種物體對網(wǎng)速影響的程度從大到小依次為書堆、電腦、木門。此外，經(jīng)測試，無線路由器設(shè)置的高度對信號傳輸?shù)乃俣葲]有明顯影響。

四、結(jié)論

1.手機(jī)在使用時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，應(yīng)盡量將手機(jī)置于無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)計者在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)時應(yīng)將無線路由器布置在較大和空曠的空間內(nèi)。

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

4.無線路由器的高度對信號強弱沒有明顯的影響。但在布置無線路由器時，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。