无线路由器信号强度统计

Question

在四处购买无线路由器时，它们似乎都声称信号强度“很棒”或“极好”。当然，这样的营销词绝对没有让我比较各种路由器的信号强度。

那么，在比较无线路由器以确定哪个具有最大信号强度时，我应该查看哪些规格？[或者甚至有可能吗？]

例如，在这个Linksys E1000“数据表”上，我注意到两个可能与信号强度相关的规格：RF Pwr (EIRP) in dB和Antenna Gain in dB-- 除了我完全不知道这两个是什么意思，以及它们是否确实反映了任何东西。

Answer 1

简答

在许多（如果不是大多数）情况下，无法在消费级 Wi-Fi 产品之间比较供应商发布的规格表，并确定哪种产品可为您提供最大的原始信号强度。这是从来没有可以告诉它会给你最好的范围或性能的范围只是通过读取规格表。相反，您应该寻找专业评论，其中由专家仔细衡量速率与范围（不同范围内的性能）。

信号强度

即使是原始信号强度，也很难比较规格表，因为许多供应商根本不发布任何与信号强度相关的测量结果。我刚刚访问了 D-Link、Netgear 和 TRENDnet 的网站，在我检查了他们的一些最新和最好的 Wi-Fi 路由器的规格表上根本找不到任何无线电功率信息。在确实发布了一些信息的厂商中，不同的厂商往往会发布不同种类的信号强度相关的信息，他们给出的信息并不总是直接可比的。

例如，所有 Apple 都说他们当前的 AirPort Extreme 802.11n（同步双频 II）Wi-Fi 路由器是“无线电输出功率：20 dBm（标称）”。20 dBm 表示 100 毫瓦 (mW)。但“无线电输出功率”可能是衡量设备内部天线连接器信号强度的一个指标。这并没有告诉您天线和天线引线如何影响功率输出，或者 100mW 的功率如何在 802.11n 固有的多个无线电链中分配，或者每个频段或信道的功率如何变化（功率通常是由于监管要求和天线特性，每个频段和频道都会有所不同）。

因此，如果没有来自 Apple 的任何天线信息，您就无法将其与您提供的 Cisco-Linksys E1000 示例进行比较，后者仅提供以下数字：

以 dBm 为单位的 RF Pwr (EIRP)：17.5 dBm  
以 dBi 为单位的天线增益：1.5 dBi  

“RF Pwr”是“Radio-Frequency Power”，这可能会让你认为它与Apple的“无线电输出功率”是同一种测量，但Linksys用“（EIRP）”来限定它。EIRP 是一种将天线和天线引线考虑在内的测量方法。

旁白：EIRP 和其他射频基础知识

EIRP 代表等效全向辐射功率。要了解 EIRP，您首先必须了解有关天线和定向增益的一些内容：

• 的各向同性天线的是，在所有方向上同等地辐射功率的假想天线; 一种天线，其三维“覆盖模式”是一个完美的球体。
• 创建一个真正的各向同性天线可能是不可能的，而且大多数情况下你并不想要一个。您通常希望天线将其功率集中在一个方向。
• 将其功率集中在某些方向上的天线称为定向天线。
• 与假设的各向同性天线相比，定向天线在预期方向上增强信号强度的程度的测量称为其定向增益。
• 定向增益以相对于各向同性天线或 dBi 的分贝为单位测量。
• “全向”不是各向同性的同义词。全向天线试图将功率集中在 2D 圆盘而不是 3D 各向同性球体中。想想在两本书之间挤压一个水气球。未压缩的水气球大致呈球形，就像各向同性天线的覆盖模式。但是当你把它挤在两本书之间时，它会在每个（2D）方向上伸展，因此整体变得不那么紧凑。它沿该 2D 平面延伸的量是“全向”天线的定向增益。
• 分贝是用于测量比率的对数标度。每 3 dB 增加一倍。这些比率通常是相对于参考值而言的，它在“dB”后面的字母中表示参考值。因此，“dBi”是相对于各向同性天线的分贝数，而 dBm 是相对于 1 毫瓦的分贝数。0 dBm 是 1mW。正 dBm 是毫瓦的倍数，负 dBm 是毫瓦的几分之一。

当您想测量无线电系统在天线最佳方向上发出的功率时，您可以将其与必须馈入各向同性天线以使其在该方向上辐射相同功率的功率进行比较。这就是等效全向辐射功率，或 EIRP。

...现在回到比较

Linksys E1000 的天线只有 1.5 dBi 的定向增益，这意味着它非常接近于各向同性，这对于家用无线路由器来说可能很好。一个好的全向天线可以在一个平面上获得 6 dBi 增益，这对于庞大的单层房屋来说可能非常有用，但是当在多层房屋的一楼水平定向时，它不会很好地覆盖地下室或二楼。

如果您采用 E1000 的 17.5 dBm EIRP 并减去天线为您提供的 1.5 dB 定向增益，您可以计算出无线电的标称输出功率约为 16 或 17 dBm（假设内部天线电缆消耗 0-1 dBm无线电功率）。

那么 E1000 的 16-17 dBm 无线电功率是否会比 AirPort Extreme 的 20 dBm 在您的应用中具有更低的信号强度？好吧，我们真的不知道，因为我们不知道 AirPort Extreme 的天线电缆和天线消耗了多少信号，或者有多少信号集中在一个对你来说无关紧要的方向上，因为你在哪里”重新定位您家中的路由器以及您的客户所在的位置。

即使您出于论证的目的假设 AirPort Extreme 的天线与 Linksys 的天线大致相同，您仍然必须考虑信号强度只是范围内和范围内性能的一个组成部分。接收器灵敏度和本底噪声也是重要的组成部分，供应商很少为此发布他们的规格。一些 Wi-Fi 无线电对小至 -95 dBm 的信号一直很敏感（我们在这里谈论的是飞瓦），而其他的则不会破坏 -90 dBm。我见过设计不佳或组装不佳/测试不佳的 Wi-Fi 路由器，其盒内 RF 噪声源高达 -85 dBm，因此无论接收器灵敏度如何，它都无法接收更低的信号低于 -85 dBm。

打破神话

有很多关于 Wi-Fi 产品信号强度和范围的神话和错误信息，其中一些在您问题的其他答案中重复出现。我想花点时间在这里打破一些神话。

1. 并非所有 Wi-Fi 路由器都具有相同的输出功率或范围。在无线电输出功率、天线设计、接收器灵敏度、本底噪声以及范围和范围内性能的所有其他方面确实存在显着差异。当然，如果您在链路的另一端有一个糟糕的无线客户端系统，它的糟糕会掩盖一个优秀路由器的很多优点。

2. FCC 不调节“默认”输出功率，仅调节最大值。最大值为 1 瓦 (1000 mW)。

3. 您可能会认为每个供应商都会设计产品以突破该限制，但这也不会发生。事实证明，很难制造出功率达到 1000 mW 的功率放大器 (PA) 而又不会使信号失真到接收器无法解码数据包的程度。供应商不想将自己的价格排除在市场之外，因此他们不倾向于使用超级昂贵的 PA 来创建设计，这些 PA 可以达到这些功率水平而不会无望地破坏信号。此外，如果您的 Wi-Fi 客户端笔记本电脑或智能手机无法大声喊出以在相同距离内被听到，那么您的 Wi-Fi 路由器可以大声喊叫以及可以听到多远都无关紧要。大多数笔记本电脑和智能手机无法在不破坏电池寿命的情况下在网络上消耗一瓦特的电量。

2014 年末更新： 在我写这篇文章的 3.5 年里，高功率 PA 和高质量 LNA（增加 AP 接收增益的低噪声放大器）已经流行起来。如果您购买顶级消费类 AP（此时意味着支持 3 个空间流或更多空间流的 802.11ac AP），您可能购买的产品具有良好的高功率 PA，可以使其碰撞在不扭曲的情况下对抗监管限制。这不仅改变了我在上面 #3 中所说的内容，而且还改变了下面 #4 中可以被视为 AP 的常见 Tx 额定功率的内容。对于大功率 PA，30dBm（== 1000mW == 1 全瓦）AP 越来越普遍。

4. 有人说大多数路由器的默认值是9 mW，这是无稽之谈。20 mW 大约是我见过的最低值，32-100 mW (15-20 dBm) 很常见。我们为 E1000 和 AirPort Extreme 找到的规格证明了这一点。