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WIFI天线基础知识.docx
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WIFI天线基础知识
无线无线路由器单天线、双天线、三天线等多天线对无线
信号强度、范围的影响是否有增强
用事实拆穿双天线成倍增益的神话
双天线只能减少覆盖范围内的盲点
先看总结:
性能的区别主要来自芯片而不是品牌
这次参加横评的产品一共 14 款,但他们的芯片只有 4 种,而使用相同芯片
的产品在性能上的差距根本不大,所以购买前了解产品的芯片组是一个重要环
节。
当然也不是说要放弃品牌的概念,各个品牌对产品质量的控制还是不一样,
这也会让产品造成很大的差异(主要体现在产品质量)。
现阶段 802.11N 无线路由器已大幅度超越 54M
从 54M 到 11N,经历了好几年的时间,不过这次横评我们看到了 11N 的优势,
看到了希望。
实际测试表明,11N 产品在产品整体性能上高出 54M 很多,速度、
覆盖都有了质的飞跃。
天线根数与速度没关系
虽然这次评测分了两个组,双天线和多天线,但测试结果说明单从速度上
来讲,双天线与三天线区别不大。
(天线原理介绍过了,和我们的实际情况是
一致的。
当然是同一类芯片的基础上进行比较,不同种类芯片没有可比性)但
是覆盖上确实有区别,所以要购买的用户不用总是迷恋多天线,从自己的实际
情况出发,一般环境双天线已经足够了。
新的功能将改善人们使用无线网络的习惯
譬如 WPS 快速加密这样的新功能,将会改善人们使用无线网络的习惯,按
下终端和路由器上的两个键就会自动连接并加密,拒绝输入繁琐的密码,进一
步降低了无线网络的门槛,让用户更轻松使用。
802.11N 是构建数字家庭的主干
除了改变人们的使用习惯,802.11N 的传输速率已经可以完全应付高清影片
的流畅传输,而传说中的数字家庭也可以由 802.11N 网络担当主角,撑起整个
平台:
无线播放高清媒体文件、无线控制家电产品、各种终端都无线,让你的
家远离布线烦恼。
目前产品单调 需要更多个性化产品问世
不过话又说回来,任何东西都是需要发展的,现在 11N 可以算是刚刚出道,
所以还有许多可以改进的地方,譬如这次评测的产品除了提供无线上网之外,
附加功能都比较少,让 IT 产品更个性,这是一个发展方向,让看不到的无线也
能多姿多彩。
802. 11N 横评第一波结束 更多低价产品会接踵而来
这次评测历时 1 个月,在测试过程中又出现了多个新品,它们没有赶上这
次横评很遗憾,但是我们还有的是机会,因为低价 11N 时代马上就要来临了,
各个品牌都会有更多更优秀的产品放出,请继续关注泡泡网无线频道,更多的
精彩会接踵而来.....
资料一:
802.11g 802.11n 覆盖范围对比
● 11g 的覆盖
相比目前主流的 11g,802.11n 标准同样宣称在覆盖范围上有了很大的提升。
如英特尔称“新的无线技术比现在普遍使用的 802.11g 网络在接收信号的范围
上扩大了两倍”,而多数网络设备大厂在宣传资料中也称“802.11n 技术可以将
信号覆盖到更远的范围”,实际情况又如何呢?
多数的 802.11g 所宣称的最大
传输距离为室内最远 100 米,室外最远 400 米(因环境而异),而少数采用了
无线扩展传输技术产品,则号称其 802.11g 产品无线传输距离是普通 11b、11g
产品的 2~3 倍,传输范围扩展到 4~9 倍,传输距离室内最远可达 200 米,室
外最远可达 830 米(因环境而异)。
增强型 54Mbps 无线路由器的覆盖性能也
大幅增强 当然,这与无线产品所标称的速度一样,只是最大理论覆盖范围和传
输距离,其大多是在比较的理想的环境中测试获得的。
无线信号会受到很多因
素的干扰,比如各种障碍物,很多物体会部分或完全吸收无线信号,或者反射
它们、衍射它们,比如金属和水、人体等等都趋向于吸收和反射无线信号,空
气、木头和玻璃虽趋向于让信号通过,但也会弱化它们。
其它 WLAN 设备、蓝
牙、微波设备(如微波炉)、电池电话、2.4GHz 无绳电话和复印机等都会影响
无线信号的传输,甚至包含天气,晴天和阴天无线信号的最大传输距离差别很
大。
所以各种实测表明普通 802.11g 产品的实际传输距离一般为室内最远 30 米
左右,室外最远 100 米左右(因环境而异)。
● 11n 的覆盖
而有趣的是,虽然各大网络厂商都宣称 802.11n 技术可以将信号覆盖到更
远的范围,但限于目前标准的不成熟,都“谨慎”的没有给出 802.11n 实际覆
盖距离。
只是笼统的认为“3 发 3 收 MIMO 架构比常见的 2 发 3 收或单发单收架
构能提供更好的无线传输性能和稳定性;SST 技术的应用可提升中远距离和干扰
大的环境下无线传输性能;CCA 技术可自动避开频道干扰并充分利用频道捆绑优
势”等等。
那 802.11n 在覆盖范围和传输距离究竟有没有质的提升呢?
目前的评测表明,相比 11g 产品,802.11n 在覆盖范围和传输距离上并没有
大提升(至少目前的草案产品是如此),通过多天线和各种新技术的应用,
802.11n 更多突破是增加了实际覆盖距离内信号传输的稳定性,减少了产品互联
时可能出现的盲点。
但 11g 产品难以穿透的钢筋混凝土墙,对 11n 产品来说同
样是天堑,这是无线信号的特性所决定的,不是产品所能改变的。
资料二:
双天线无线路由器、无线 AP 的天线与信号分析
说到无线产品产品,很多人多关注无线产品的信号,一般的 ap 在空旷的环境
下理论上有 100 米到 300 米的笼罩范围,在办公的环境下有 35 米到 100 米笼罩
范围。
事实上,理论跟现实有点差别,一个 ap 到底的无线范围不能统一确定,不同
的产品有不同的范围大家知道无线 ap 都带有天线,主要目的是大幅增强信号的
增益,增加传输距离,我们时常可以看到很多产品都有一根天线的 ap 和两根天线
的 ap,很多人城市疑问,到底一根天线的 ap 的发射信号范围广还是两根天线的发
射信号范围广?
两根天线的 ap 的发射信号范围一定比一根天线的广吗?
带着这些
疑问,我们对这个方面进行了重点的切磋。
影响信号笼罩范围的因素
一个无线 ap 的信号笼罩范围与很多因素有关,除了环境因素之外,还有 ap
本身的参数有关其中,ap 的发射功率和天线的发射功率是主导的两个因素,另外
跟全般 ap 对信号的处理编码有关系。
ap 的发射功率坦白讲影响到信号笼罩范围,这个也就价格高的 ap 跟价格低的 ap
的差别,发射发射功率大的价格也会比较高厂商要改进 ap 的功效,主要是在 ap
的发射功率长进行技术的研发我们可以看看底下这条简单的公式:
功放输入真个
信号水平(db)=设备输出功率(db)-电缆衰减(db)-连接头衰减(1db),从这个公式
就可以看出,功放输入真个信号水平跟设备输出功坦白接的关系例如:
设备输出
是 64mw(180dbm),40 米 lmr400 电缆的衰减是 8.8db,功放输入真个信号为:
18dbm-8.8db-1db=8.2dbm≈32mw
另一个方面,天线的发射功率也是影响到信号笼罩范围天线的分类的标准很多,
大概的可以分为全向天线和定向天线,对于同一个网段来讲,一般是使用定向天
线,对于不同网段,就要使用到全向天线一般来讲,目前大部门的 ap 都采用双天
线预设,可以这样说,较新一个的 ap 都采用双天线预设,以前生产的 ap 都采用一
根天线预设比较合适。
采用两根天线的 ap 阐发
双天线 ap 能提高有效笼罩面,专业的 access point 城市供给两个高频插头,
分别接到两支同类型天线,两支天线的安装位置距离并不严格,大约一米多便可
当发射讯号时,无线组件只会通过其中一个插头 (主插头),但当接收讯号时,无
线组件会在两支天线之间去选择讯噪( signal noise ratio)比较高的一个去接
收讯号基于多途径反射,两个相隔一米多的天线会有不同的接收讯噪比,如果无
线客户端计算机发射无线讯号到 access point 时,在复杂的使用环境中,一支天
线的预设,同时会收到直接讯号及反射讯号,假若这两个讯号出现某程度的“反
相”,最终接收的讯号便会因为能量抵消而令讯噪比衰减,与此同时,采用双天线
预设,一边的天线因为离开另一边天线有一米多,收到直接讯号及反射讯号可能
会出现某程度的“同相”,从而令最终接收的讯号有较好的讯噪比双天线设置会
平均带来约 3db 的讯噪比增益,从而令有效笼罩面提升。
总的来讲,ap 上所使用简单型双极天线的增益值约为 2.2dbi 不过两组天线并不
会得到总值 4.4dbi 的增益,但却可以或者也许支持双天线自动选讯(antenna
diversity)以通过一种特别技术来改善 wlan 网络的性能。
资料三:
发射功率与增益的关系
资料四:
2008 年 802.11N 无线路由横评
概括的说一下 802.11N 的优势,也就这几个关键字:
双频、MIMO、WPS、更快、
更远。
双频:
大家都知道数据传输需要信道,而 2.4Ghz 只有三个独立信道 1、6、11,曾
经的 54M 产品都只占用一个频道,而 802.11N 产品为了更快的无线速率会占据
两个,这样原本就稀有的频道就更紧张了。
说是个好技术,但也不完全,今后
无线信号打架的问题应该会越来越多,所以与 5Ghz 结合的话,能有更多的空间,
这应该目前无线产品面临的最重要的问题。
MIMO:
Multiple Input Multiple Output,字面意思可以理解为无线网络通过多
根天线进行同步收发,所以可以增加资料传输率;其实原理是网络资料通过多
重切割之后,经过多重天线进行同步传送,因此接收端也会同时具备多根天线
接收,然后利用 DSP 重新计算,根据时间差,将分开的资料重新作组合,然后
传送出正确且快速的资料流。
因为传送的信息经过分割后传送,所以单一资料流量降低,可以扩大传送
距离,因此 MIMO 技术不仅可以增加无线网络传输速度,还能增大覆盖范围。
WPS:
全称 WiFi Protected Setup,它是 Wi-Fi 联盟提供的一个可选的认证项目,
主要用于简化无线局域网环境下的设置和安全配置,这批产品中都附带这个功
能。
(有的叫做 AOSS、有的叫做 QSS,不过功能都一致。
)对于初级用户来说,
WPS 逃开了繁杂的加密设置,给用户带来了更多的方便。
这个功能将在今后得到
广泛应用,无线路由、无线网卡都会加入这个系统,以后的无线连接就会变得
十分简单。
更快,更远:
刚才说了由于加入了 MIMO、双频等技术,所以在速度和覆盖上都有很大提
升。
54M 产品的无线标准传输速度为 3MB/s,这一批的 802.11N 都可以超越
10MB/s,更快是没的说了。
而通过我们的实际测试,在覆盖范围上确实也有不
少长进,54M 真的可以退休了。
双天线与三天线的故事
虽然刚刚大体介绍了 MIMO,不过关于无线路由器的 2、3 天线的区别,我想
还要具体解释解释。
总体来说,2 天线产品主要为 1T2R MIMO 或 2T2R MIMO 两种
架构,3 天线产品主要为 2T3R MIMO 或 3T3R MIMO 两种 MIMO 架构。
2T2R(2 发 2 收)是目前 2 Streams 比较标准的 MIMO 技术,两个数据流通
过 2 根天线发送,接收部分也是 2 根。
而 2T3R(2 发 3 收)发送部分和 2T2R 一样,但接收部分增加了 1 路接收,
可以在更远、更嘈杂的环境下接收到更多有效信号,而且可以在 3 路接收到的
信号中择优处理,目前大部分 3 天线的 11N 产品均使用这种 2T3R 的 MIMO 架构。
3T3R(3 发 3 收)接收部分和 2T3R 一样,同时发送部分也增加了 1 路发送,
发送冗余信号以增强信号可靠性。
(譬如 TP-LINK 的 3 天线产品均为 3T3R 的
MIMO 架构。
)
另外有一些多天线的产品,它们的原理都是相同的,我们可以以此类推。
这里提醒消费者不要盲目崇拜多天线,他们在速度上与 2 天线没什么区别,
(后面的速度测试已经证明)在理论上可以解决更多死角,不过这个还要视环
境而定。
况且目前普通家居环境 2 天线已经够用了,用不用花更多的钱选择多
天线就看自己的爱好了。
对比测试项目二:
无线传输速度
无线传输速度是无线路由器的重要性能指标,我们以具有千兆网卡的台式
机作为服务器端,连接无线路由器,通过 Chariot 向拥有迅驰 2 无线模块 5350
的笔记本客户端发送数据(带有逆向传输,笔记本向台式机),得到相应的无
线传输速度结果。
测试项目有单线程、多线程的上传、下载,符合目前家庭用
户的网络应用。
首先,在理想环境中测试,两天线与三天线的区别不大(譬如 TP-LINK 的
841N 与 941N 成绩十分接近),除了两款千兆端口的产品速度顶尖外,其他产品
在多线程双向传输上几乎都可以达到 100Mbps,轻松突破 10MB/s。
最好成绩来自 SMC 的 WGBR14-N,达到 155.393Mbps,接近 20MB/s;其次是
D-Link 的 DIR-655,也达到了 146.901Mbps。
这两款产品都是千兆网口的产品,
测试上占了优势。
百兆网口最快成绩来自于 TP-LINK 的 WR941N,138.807Mbps,
其次还是 TP-LINK 的 WR841N,138.477Mbps。
从这里我们进一步了解到三天线与
两天线在速度上差距不大。
值得一提的是新兴品牌水星的两款产品也突破了
130Mbps。
对比测试项目三:
覆盖范围
无线覆盖范围测试选用了一个 120 平米的普通家居环境,在这里进行过很
多款路由器的测试,根据经验,各个地点的信号衰减还是很明显的,我们选用
的测试点如下所示:
曾经测试的时候,D 点是信号最不好的地方,由于隔着厨房,墙里面的金属
很多,信号折射过去经过的路程也远,其他几个地点也有明显衰减。
测试方法
是在各点测试当时的无线传输速度,这是最有效的测试方法。
下面看看两个组
的测试成绩。
首先要说的是,虽然 D 点造成了很大程度的衰减,但测试的所有路由器都
可以覆盖这个普通居室,说明 802.11N 在平均水准上比 802.11g 高了好几个档
次。
在这里我们可以看出双天线和三天线的差别,譬如 TP-LINK 的 841N 和 941N
在这里相差的速度超过一半了,所以三天线在覆盖上有优势。
这个测试中表现
不错的是 D-LINK 和腾达的两款产品,虽然在近距离速度一般,但在覆盖上表现
都很稳定;NETGEAR 的 WNDR3300 也值得称赞;还有华硕的 500W,虽然是款老产
品了,但依旧释放着光彩。
对比测试项目四:
内部拆解及芯片组分析
我们不是进行简单的对比,只为个大家看几个表,我们要在这次横评中得
出结论。
通过对数据、产品、功能的分析,得出以下几个结论:
性能的区别主要来自芯片而不是品牌
这次参加横评的产品一共 14 款,但他们的芯片只有 4 种,而使用相同芯片
的产品在性能上的差距根本不大,所以购买前了解产品的芯片组是一个重要环
节。
当然也不是说要放弃品牌的概念,各个品牌对产品质量的控制还是不一样,
这也会让产品造成很大的差异(主要体现在产品质量)。
现阶段 802.11N 无线路由器已大幅度超越 54M
从 54M 到 11N,经历了好几年的时间,不过这次横评我们看到了 11N 的优势,
看到了希望。
实际测试表明,11N 产品在产品整体性能上高出 54M 很多,速度、
覆盖都有了质的飞跃。
天线根数与速度没关系
虽然这次评测分了两个组,双天线和多天线,但测试结果说明单从速度上
来讲,双天线与三天线区别不大。
(天线原理介绍过了,和我们的实际情况是
一致的。
当然是同一类芯片的基础上进行比较,不同种类芯片没有可比性)但
是覆盖上确实有区别,所以要购买的用户不用总是迷恋多天线,从自己的实际
情况出发,一般环境双天线已经足够了。
新的功能将改善人们使用无线网络的习惯
譬如 WPS 快速加密这样的新功能,将会改善人们使用无线网络的习惯,按
下终端和路由器上的两个键就会自动连接并加密,拒绝输入繁琐的密码,进一
步降低了无线网络的门槛,让用户更轻松使用。
802.11N 是构建数字家庭的主干
除了改变人们的使用习惯,802.11N 的传输速率已经可以完全应付高清影片
的流畅传输,而传说中的数字家庭也可以由 802.11N 网络担当主角,撑起整个
平台:
无线播放高清媒体文件、无线控制家电产品、各种终端都无线,让你的
家远离布线烦恼。
目前产品单调 需要更多个性化产品问世
不过话又说回来,任何东西都是需要发展的,现在 11N 可以算是刚刚出道,
所以还有许多可以改进的地方,譬如这次评测的产品除了提供无线上网之外,
附加功能都比较少,让 IT 产品更个性,这是一个发展方向,让看不到的无线也
能多姿多彩。
802. 11N 横评第一波结束 更多低价产品会接踵而来
这次评测历时 1 个月,在测试过程中又出现了多个新品,它们没有赶上这
次横评很遗憾,但是我们还有的是机会,因为低价 11N 时代马上就要来临了,
各个品牌都会有更多更优秀的产品放出,请继续关注泡泡网无线频道,更多的
精彩会接踵而来.....
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