关于路由天线和信号：厂商背后的秘密
发布时间：2015-11-18 16:02
发布者：designapp
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无线路由器天线——一个到了下一辈可能还会有人讨论的话题。除非，国标不再对天线作限制;除非，厂家不再拿这个东西当产品宣传点;除非，没有商家再跟消费者说“天线多好，外置天线好，全向天线好，高大粗的大增益天线好。” 这也是小编最不想谈的话题。因为几乎多半向我咨询路由选购的人，都会把天线放到第一位。然后，我要像背台词一样一遍一遍地解释给他们。所以，我深知这篇扫盲注定又会被批斗为“炒冷饭”，没办法，扫盲性质的文章，需要小编们一颗大心脏。 信号呢?穿插着都会谈到，最后也会统一说，大家慢慢往下读吧。 不知道你有没有注意过路由器的天线参数。通常，厂家会摊牌天线数量(呃，用告诉吗。。)，可否拆卸，内置的会告诉你内置。然后，实诚一点的还会告诉你天线的增益和材质，设计上也仅仅会说明形状。然后，商家会告诉你天线多的好，强度高、覆盖广，外置天线的好……其实你一直也是这么想的。然后，你就买了。然后，你会告诉其他人，天线多的好，外置天线的好…… 实际上，应该还有一个“然后”。然后，厂家和懂行一点的商家就可以安心地将不想告诉你的那些东西咽回去了。 他们到底隐藏了什么?本期干货铺，就来跟大家(再)揭一揭底。 首先，就是关于天线数量这个顽固话题，实在不想多说了。。 内置天线 VS. 外置天线 除了天线数量，天线内置还是外接成为消费者最关心的事情。同样的，也是最容易被“人云亦云”左右产生误区的一个蝴蝶效应。 外接当然比内置的信号好，没有为什么的大家都这么说。那你知道这种观点最终出自哪里吗?别想了，除了厂家还有谁。而厂家之这么说，说白了就是因为外接比内置容易做：第一，外接天线的方案实施多年，已经非常成熟，也便于产品升级换代;第二是在技术上，内置天线需要考虑到空间和天线性能之间的折中，对硬件工程师来说，实现起来比内嵌有难度，而且还有一种情况，外置天线方便用户更换(其实高玩们想改内置加装天线也是小case，我们的网络技术论坛也有不少改装例子)。再者就是消费者已经“被”广泛这么认知，突然出个内置他们到觉得不靠谱了。 实际上呢，这并不代表外接的天线信号就一定比内置的好。对此，我们咨询过数家路由厂家的工程师，他们讲，一款设计优秀的内置天线无线路由，信号不会逊于外接天线的无线路由。此外，根据小编2年多来的路由评测经验看，两种机型在信号强度的表现上的确相差不大，甚至有的外接产品信号还不如内置产品，这并非个例。 这么理解可能更简单：思科路由器好吗?华为路由器好吗?网件路由器好吗?D-Link路由器好吗?苹果路由器好吗?人家一系列的内置天线，也没听说产品的信号有多拙劣。反观那些手底下一直不产内置天线路由的厂家，到是真印证了上边那句话：外接的做起来比内置的容易啊。 另外一个就是视觉体验，主观评断，不去较真了，小编个人是觉得内置比外接的产品好看。 哦对，还有一个，趋势——很多智能路由已经偏向采用内置天线设计，符合新时代产品范儿。 全向天线 VS. 定向天线 全向和定向也是个有趣话题，不过谈资不多，一般消费者也无需知道这个。区别很好理解，看字面就懂了。现在市面上量产的家用无线路由器，全部都是全向型的天线(鞭状)，包括内置天线的产品。企业、酒店、商超等环境包括一些别墅用到的吸顶AP也是典型的全向天线。全向天线更适用于室内覆盖。 全向天线，即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，也就是平常所说的无方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，一般情况下波瓣宽度越小，增益越大。全向天线在通信系统中一般应用距离近，覆盖范围大，价格便宜。全向天线增益一般在9dBi以下。  全向天线图。左侧为水平方向，右侧为垂直方向 而定向天线就有意思了，虽然家庭环境基本用不上，但它却有专门的派场，那就是做远距离无线覆盖。市面上diy定向天线类型各异，小编脑海里想到的有平板天线，这个应用的最广;还有就是抛面天线，俗称卫星“大锅”;另外这个还是同事提醒的，八木天线，估计不少年轻人都不知道这玩意，我说个应用你就知道了，咱们很小时候家里的黑白电视机，外头都会有一个架起来的像鱼骨一样的天线，进化的就是八木了，电视接收的那个能拉伸收回的俗称羊角天线。此外，其实还有更专业的阵列天线，也就是天线阵，这个就更不多说了，家庭根本用不上。定向天线多用于作室外覆盖。 定向天线，即在水平方向图上表现为一定角度范围辐射，也就是平常所说的有方向性，在垂直方向图上表现为有一定宽度的波束，同全向天线一样，波瓣宽度越小，增益越大。定向天线在通信系统中一般应用于通信距离远，覆盖范围小，目标密度大，频率利用率高。定向天线增益可达到20dB以上。  定向天线图。左侧为水平方向，右侧为垂直方向 如今，其实路由厂商说这个词的也不多了，毕竟大家用的都是全向。只是一些新的路由牌子会拿来标榜自己，这种手段可比小编“炒冷饭”没含量的多得多。 天线的功率、材质、设计、调校 这些点就更冷门了，厂家和商家已经很少提及。不过实际上，如果厂家真在天线上有突破性的进展，无疑能成为路由产品最大的宣传点。原因只有一个：路由天线同质化严重。但世事难料，就怕一些无良厂家，连这些参数都不放过，而且，就算动了手脚你也看不出来。 天线功率，上边说过，全向天线增益一般在9dBi以下，市面上最常见的就是5dBi，当然也有异类用9dBi，比如华硕的RT-N12HP，总之少之又少(增益这个值，下文会详细说);天线材质，要不是今年1月360跟小米因为天线材质打起来可能依然很少有人关心这个东西，目前，路由天线无非铜和铁，这里忽略合金，铜线显然要比铁线价值高，铜导电性比铁好，而且更重要的是其更不易被氧化;至于天线的设计和调校，小编知道的就不多了，毕竟我也不是专门搞这个的。 把这些冷门的，很少有消费者再去关注、在意的东西从一而终的默默做好，不招摇的厂家就是好厂家。 讲到这，有人会说了，你科普这么多，无非就是想说明天线数量、内置外接、全向定向、功率材质这些跟路由好坏没有直接联系。那么，到底拿什么来衡量路由好坏呢?其实就三字：稳定性。 关于信号稳定性 说信号稳定性，很虚，也就少有厂家会拿这个说事。信号稳定性可以引申为路由稳定性，而影响路由稳定性的因素太多了，主板是关键，今天聊的天线，比如刚提到天线的设计和调校也在其中。很虚对吧，没关系，大家可以这样换角度想：无线信号稳定了，你感觉到的信号覆盖自然就会越广，感觉到的信号强度自然也就越强。 真正考验厂家技术深度和诚意的正是这一点。 那么，最后一个问题也来了——路由信号强度和覆盖范围到底跟什么有关系?怎么才能让路由信号变好?下边我们接着谈。 路由信号强度和覆盖范围到底跟什么有关系? 决定无线路由器信号强弱以及覆盖范围的主要因素有2个，一个是Wi-Fi芯片，另一个就是天线了。嗯?刚不是说没直接联系吗?没直接可以简介嘛。。先别打，我也不喜打脸，咱慢慢解释。 首先第一个便是影响你路由信号强度的核心要素，Wi-Fi射频芯片。有能力生产这种芯片的厂家不在少数，但能够在竞争惨烈的IC芯片制造业靠技术，靠各种手段生存下来的就少之又少了。目前市面上最常见的Wi-Fi芯片方案均出自全球IC设计TOP10的上游巨头：二通。博通，高通(包括旗下Atheros);两个台湾巨头台。Realtek(瑞昱)、联发科(包括旗下Ralink);还有Marvell以及后起之秀Quantenna，嗯，龙芯据说…中国市场在售的无线路由基本都来自这些厂家，可能有个别特殊也是非主流，建议无视。 谁家芯片好?不好说，毕竟这些厂家都各自有自己的设计方向和产品定位。就比如Realtek和Ralink的Wi-Fi IC，多数出现在价格低廉的路由器上，当然，人家也有高阶产品，但相比高通、Quantenna他们的高阶IC在性能上又会逊色一筹。所以，消费者也不能单纯拿产品的低、中、高端来判断品牌的价值。Realtek 87年成立，全球IC设计领域的翘楚，能说它低端吗，不是没有实力，而是人家在Wi-Fi芯片这块市场的定位和营销策略就是那样的。 糊涂了对吧，前边刚说了Wi-Fi芯片是影响信号强度的核心要素，难道不应该是采用高端Wi-Fi芯片的路由器比采用低端IC的产品信号好吗?还真不一定，不卖关子了，这时，我们要说到Wi-Fi射频芯片的一个超级参数——芯片发射功率。 关于芯片发射功率 从信号源说，Wi-Fi芯片负责发送信号，发射功率越大，信号自然越强，覆盖也就越广，但它却有着一个最高20dB(即100毫瓦)发射功率的硬性界限，没错，又是一个国标。这时，你可能会想到放大器芯片，但不幸的是，不管你装不装，都不能超国标，否则就甭想混入市场。不说国标，高功率对于人体的辐射伤害也是个问题。 放大器芯片嵌不进去，用户却能自行添置外接信号放大器和其他放大信号装置，以解决芯片发射功率的“先天不足”。但从小编的亲身体验和多数网友的反馈经验来看，这种后天的室内覆盖解决办法并非百试百灵，在不同环境表现出来的效果也不同，但一致的声音是，这种信号放大器对路由的稳定性会产生很大影响。 一个是神经质的高功率高辐射Wi-Fi，一个稳定的国标功率健康Wi-Fi，选哪一个，看你自己了。 本来无线路由的“辐射”可以忽略不计，除非你想24小时对着一个小基站。国标的作用就在于此 总之，“穿墙王”有风险，选购需谨慎。 关于天线的影响 除了Wi-Fi芯片的发射功率，影响路由信号强度和覆盖范围的另一个因素是天线，但相对前者，天线带来的增益可以称得上微乎其微。天线增益在路由市场表现出来的现状还是那个词：同质化——你如今买到的绝大多数无线路由器天线增益都是5dBi，3dBi已经很少，全向的9dBi之前也提到，但只能算非主流。 问题来了，天线增益越高越好吗?理论上的确是这样没错，5dBi的发射覆盖肯定要比3dBi的强，但估计很多普通消费者不知道，路由天线实际上依赖于Wi-Fi芯片的发射功率，后者不强，天线增益再高也是浪费。就好比你的耳朵很好使，但对面是个娘娘腔，他的“分贝”只有20dB，你再想好使也没用。 当然，除了增益，天线的优化水平、驱动调试也很重要，或者说，更重要。不过这两个同样是硬性指标，看厂家的技术积淀和实力，或者说看工程师的阅历和能力。 总之，“高增益”有风险，选购需谨慎。 厂商的“无奈” 所以，你会发现，我们也不能说传统的厂家和商家有多无良，而是无线路由在进入市场前已经被“20dB+5dBi”圈了起来，同质化让他们不再去提这些参数，也就演变成了“不告诉消费者”，参数也变成了“默认”。但，这算欺瞒吗?毋庸置疑，算。人类在发展，这一辈的技术参数或许到了下一辈还在沿用，但这个“默认”下一辈又何曾知晓? 反之，你又发现，我们也不能说新兴的厂家和商家有多投机，或许是他们确实不知道“20dB+5dBi”，但无论如何，把参数一一列出这一点是好现象，然而，如果夸大其词，把这些“默认”的东西说的天花乱坠，甚至混淆视听，误导消费者，就真的是无良了。比如所谓的“智能无线”、“智能天线”，只不过是支持波束成形(Beamforming)技术而已，实际上市面上多数产品都支持这项技术。 可以看到无论是传统厂商还是新兴厂商，都有着自己的“无奈”。但依我看解决方法十分简单，厂家该公开什么公开什么，商家该说什么说什么，不隐瞒，不来虚的，就看厂商们的态度了。 说到最后，普通消费者到底能不能突破“20dB+5dBi”限制，让信号变得更强?覆盖变得更广呢?当然能，下文接着说。>> 怎么才能让路由信号变好? -------------------------思路一：从路由本身下手------------------------- 最开始这个办法几乎每个人都知道，但问题是很多人不以为然，那就是路由的摆放位置和天线角度，所以只能再次给大家重复：一般来讲，200平以内的房子，只要把路由放对位置，最理想的是，房子中央有个大衣柜，平放在大衣柜上，且避开金属材质物品，但这显然不太实际。我个人会放在偏靠卫生间和卧室的位置，因地制宜。所以，想一下你上网频率高的位置，放在它们中间就行了。然后天线调对位置，通常垂直于水平面信号最理想，通常覆盖是无压力的。 然后，是路由web端的无线设置： 第一个就是调节无线发射功率，不同品牌不同型号这个叫法有所不同，但都一个意思，可调节的档位也有不同叫法，有20%、50%、100%这样百分比分的，有按低、中、高分的，也有直接用1、2、3档(有的高端产品还会直接做成实体键)分的，总之就是越高功率越大。路由买回来最好看一下，默认的档位在哪里，可以根据需求调节。以前其实都不用考虑这个问题，因为早期的家用路由都不支持。。 第二个就是调整信道、频宽。首先，信道这个好理解，2.4G频段13个信道，5G频段4个信道，找个软件看信道负载吧，把自动选择取消，固定到负载少的信道上。需要注意的是，虽然双频路由5G频段的信道干扰少，但其信号穿透却不及2.4G，如何选择最优大家可以多试验一下。 至于频宽，就是那个20MHz、40MHz(11AC路由还会提供80MHz)，频宽频宽，直接影响的就是你的带宽上限，说白了就是你的路由最高速率，比如20M频宽在2x2MIMO下的最高速率可达144Mbps，40M频宽在2x2MIMO下则可到达300Mbps。通常路由默认是设定在最高频宽，或者自动选择。不过，虽然调这个值对于增强信号意义并不大，但从载波通信理论上，路由在40M - 300Mbps的频宽和速率下，无线信号的穿透力和覆盖范围将不及在20M - 144Mbps的环境，而80M相对40M影响也会更大。由于功率受限，这个因素其实亦可忽略不计，有兴趣的可以尝试调整观察一下。 最后一个手段就是强硬的刷固件和改天线了。刷进三方固件的目的其实多半是为了新功能，盲目提升发射功率不可取，很容易直接对芯片造成损坏，导致路由稳定性大减，反而影响信号质量，严重的路由无线功能消失或者干脆无法工作，俗称变砖。改天线则是项技术活，当然，对资深玩家来说改天线其实没什么技术含量，但对于普通消费者，这个手段恐怕比刷固件还麻烦。但总之还是那句话，天线增益再大，材料、做工再好，有发射功率禁锢着也是无法施展。 总结下来，不加其他设备，改变路由本身以此来提高信号质量的方法有三：调整路由摆放和天线角度、从web后台调整路由无线设备、刷固件和改天线。但显然这些方法都属于“治标不治本”，所以，对路由本身下手并非长久之计。如何治标又治本?来看第二个思路。 -------------------------思路二：加设备，做覆盖------------------------- 如果上边这些方法都不好使，你又是个强迫症患者，受不了一格信号(实际上你自己也清楚，一格信号一样可以用)，就可以考虑做一些简单的室内覆盖了。 就目前家庭可实施性，有以下两种方案可选： A方案，做WDS(Wireless Distribution System，无线分布式系统)。WDS有两种组网模式：桥接、中继。对于普通家庭建议选用简单、方便、实用的中继方式。现在市面上的无线路由基本都支持WDS，也不会区别品牌，网件的可以去中继TP，TP也可以去中继网件，当然最稳妥的选择是两台路由同一品牌，保证成功率。 方案实施优缺点 优点1：花钱少，只要再买个家用路由即可 优点2：提供两种组网模式，可根据需求灵活部署 优点3：哪里信号不好放哪里(放置在死角附近区域)，覆盖方式简单粗暴 缺点1：配置WDS对于新人来说较繁琐，尤其是桥接模式更容易搞混淆 缺点2：中继/桥接网络的速率会有所降幅，但通常幅度不大 缺点3：中继/桥接网络可能还会时不时犯病，闹点小情绪让你掉线啥的(不同品牌做WDS这个几率会更高些) 部署WDS的教程网络上比比皆是，我们的论坛也有许多相关帖子，新人们可以找一找，耐下心来其实一点都不难。 B方案，电力线通信(PLC，Power line Communication，俗称电力猫)，和A方案传统通信载波其实说到底一个道理，都是做信号扩展，只不过用的是电力传输信号。现在很多厂家拿电力猫捆绑路由做成套装卖，我其实是推荐买这种的，毕竟出自同一品牌，在配置和使用体验上都会更有保障，价格或许也会更划算一些。 方案实施优缺点 优点1：覆盖范围广，电力线拉到哪，信号就能去到哪 优点2：配置简单，部署更加灵活，哪里不好插哪里 优点3：免了很多布线麻烦，而且本身PLC产品设计就很小巧 缺点1：覆盖虽广，但前提是你要保证A-B间的直流电贯通，别走的不是一条线那就瞎了 缺点2：目前市面上的PLC设备速率有限，家用基本没有AC产品。再者，PLC通信同样会产生信号衰减，比如电流不稳等情况，多少也会影响传输速率 缺点3：相对A方案花钱要多一些，因为至少需要两个PLC协议设备，普通的无线路由器可不行 其实还有个C方案，就是用企业级AP。。 |
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