无线路由器的信号测试及使用优化

Wi-Fi是一种可将个人电脑、手持设备等终端以无线方式互相连接的技术，事实上它是一种高频无线电信号联网技术。现在大多数小型公共Wi-Fi和家庭Wi-Fi都通过无线路由器实现网络连接，可将它看成无线AP接入点和路由器的组合体。

无线路由器如何工作？用手机联网时为什么会出现信号不好的情况？是什么原因造成的？怎样减少这些情况的出现？

为弄清这些问题，我进行了以下探究。

一、无线路由器的工作原理和基本参数

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等无线网络标准，工作频率为2.4GHz，该频段属于微波范围。微波的绕射（也称衍射）能力很差，但穿透能力很强，可以穿越玻璃、塑料和瓷器，遇水和食物则会被吸收，遇金属会被反射。

二、研究目的和方法

通过数据测量和分析，找到更好地使用无线路由器的方法，并针对无线路由器的优缺点进行发扬或改进。

本次研究选取最常见的家庭场景，使用设备有TP-LINK 150M单天线无线路由器一台，安卓手机一台，Wi-Fi网速测试2.8.1版软件一套，外接互联网端口一个，连接线若干。图1为测试场景示意图，场景中的隔墙均为20cm厚的砖墙。图2为网速测试软件的操作界面。

三、测试内容和成果分析

1.测试无线路由器天线与手机天线角度的关系

图3为不同测试状态下无线路由器天线与手机角度的相对位置，手机与无线路由器的实际距离在2m左右，之间无任何遮挡物，测试时均为正常手持方式固定手机。

测试结果如下。

上网搜索相关资料得知，测试手机的Wi-Fi天线从正面看位于手机的右上角位置，并与右边沿平行。角度1为手机天线与Wi-Fi天线平行，其他角度均为手机天线与Wi-Fi天线垂直交叉。

由上述结果可知：

（1）下载速度与上传速度成反比。

（2）角度1、2两种方式时延较短、下载速度较快。而角度3、4的下载速度较慢，但上传速度较快。

（3）角度3的时延最长，因此在刚打开网页或软件时尽量不让天线处于这种角度。

（4）综合来看，角度2的握手机方式最合适。

这说明手机角度对信号接收有较大影响。因此，后面的所有测试过程均采用同一角度放置手機，因环境条件所限，均采用本阶段所示角度3来放置。

2.测试无线路由器信号的绕射能力

测试选取场景中B、B1、B2、B3共4个点，这4个点离路由器的距离都约为2m，其中B点处于路由器直接可视的范围内，B1、B2、B3偏离B点的距离依次变远，B1点距可视直线的垂直距离约10cm，B2点约为30cm，B3被完全遮挡。测试结果如下。

分析以上结果得知，Wi-Fi信号有微弱的绕射能力。

3.测试无线路由器信号的穿透能力

本组穿透能力测试主要针对常见的穿透墙体的能力。分别选取C、C1、C2、C3 4个点测量其信号强度，它们与无线路由器的距离均为5m左右，其中C点在可视直线上，C1点与路由器之间隔有1道墙，C2点隔有3道墙，C3点隔有2道墙。

通过测试结果可知，C2与路由器之间的墙体数目最多（3道），但它的时延和网速都比其他两个点尤其是C3点快很多，这可能再一次证明了Wi-Fi信号有一定的绕射或反射能力（C2点所处开敞位置，距离可视直线最近）。

C1和C3点的测试结果才对考察信号的穿透能力有效。随着墙体的增多，同等距离点的网速明显变慢，C3点竟然只有C1点的23%左右。不过两者的时延相差无几，对于需要频繁打开网页浏览的使用者来说，这两个点位的实际使用区别不大。

4.测试无线路由器周围物体对信号的影响

本阶段选取在4种不同情况下的同一B点处（距无线路由器3m）的数据分析比较。这4种情况分别为：无线路由器旁无任何物体阻挡、无线路由器前加一扇木门、无线路由器前放一台电脑（金属机箱）、无线路由器前放一堆书籍，物体的高度都完全盖过天线高度。

最终测试结果表明，以上3种物体对网速影响的程度从大到小依次为书堆、电脑、木门。此外，经测试，无线路由器设置的高度对信号传输的速度没有明显影响。

四、结论

1.手机在使用时变换角度和方向能得到不同的网速。

2.使用Wi-Fi上网时，应尽量将手机置于无线路由器直线可视的位置或与之偏离不远的位置。这也意味着Wi-Fi网络设计者在设计网络时应将无线路由器布置在较大和空旷的空间内。

3.由于Wi-Fi信号的穿透能力有限，如果想要提高网速，应尽量减少手机与节点间的物体。

4.无线路由器的高度对信号强弱没有明显的影响。但在布置无线路由器时，挂墙设置得越高，周围的阻挡物越少，因此可尽量考虑在较空旷的高度安装。