無線路由器的信號測試及使用優(yōu)化

文成都市樹德中學高二英才班劉霽琳

無線路由器的信號測試及使用優(yōu)化

文成都市樹德中學高二英才班劉霽琳

Wi-Fi是一種可將個人電腦、手持設備等終端以無線方式互相連接的技術，事實上它是一種高頻無線電信號聯(lián)網(wǎng)技術。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)絡標準，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)缺點進行發(fā)揚或改進。

本次研究選取最常見的家庭場景，使用設備有TP-LINK 150M單天線無線路由器一臺，安卓手機一臺，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、測試內容和成果分析

1.測試無線路由器天線與手機天線角度的關系

圖3為不同測試狀態(tài)下無線路由器天線與手機角度的相對位置，手機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。

圖3不同測試狀態(tài)下無線路由器天線與手機角度的相對位置

測試結果如下。

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)搜索相關資料得知，測試手機的Wi-Fi天線從正面看位于手機的右上角位置，并與右邊沿平行。角度1為手機天線與Wi-Fi天線平行，其他角度均為手機天線與Wi-Fi天線垂直交叉。

由上述結果可知：

（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的握手機方式最合適。

這說明手機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，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，B1、B2、B3偏離B點的距離依次變遠，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，無線路由器設置的高度對信號傳輸?shù)乃俣葲]有明顯影響。

四、結論

1.手機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，應盡量將手機置于無線路由器直線可視的位置或與之偏離不遠的位置。這也意味著Wi-Fi網(wǎng)絡設計者在設計網(wǎng)絡時應將無線路由器布置在較大和空曠的空間內。

3.由于Wi-Fi信號的穿透能力有限，如果想要提高網(wǎng)速，應盡量減少手機與節(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。