以往家中使用网络的设备只局限在笔记本电脑或手机等个人设备,而近年来随着物联网产品的崛起与发展应用,家庭里会有越来越多的设备需要联机到网络,例如智能电视、智能灯泡、智能音箱、扫地机器人或其他温湿度计等IoT设备。然而,当我们在构建家中的无线网络时,常常会考虑到以下两种问题:

  • 家中的无线基地台(Access Point;AP)信号真的能够覆盖到每个角落吗? 
  • 所有联网的设备都能在每个角落保持联机顺畅与良好的网络质量吗?

在接下来的文章中,百佳泰将在一般常见的独栋居民楼做实际测试,从设备使用距离AP覆盖范围以及吞吐量表现的方式,探讨性能与其间的关系。

图说:智能家居中许多装置都有联网的功能

当我们在构建家中网络时首先会申请宽带网络,业者会把网络接点拉好,并提供无线路由器做使用。然而,由于网络的接点已经固定,加上业者提供的路由器并不是理想中的机型,因此大部分的用户会另采购功能更强大的AP并安置在网络接点附近。但是,当我们购入价格高昂、功能齐全的AP时,我们还是存有疑虑:

  • 网络信号与品质范围就足以覆盖整间房子吗?
  • 我们还需要再选购第二台AP来保持家中网络的稳定性吗? 

图说:家中的AP到底要放哪才能性能最大化?

 

在第一项测试中,我们透过Heatmap量测家中的AP在5GHz信号覆盖分布的情形,其次我们在房子平面图中设计定位点来模拟家中可能会使用Wi-Fi联网的角落点,并观察这些点上网络吞吐量的表现。

图说: 上图为居民房1楼平面图,下图为AP 在5GHz (dBm) 信号表现
(越红信号越好,越蓝信号越差)

从上图得知,在Heatmap的量测中有一些蓝绿色的区块(蓝绿色信号较差),造成这个区块信号较弱的原因是水泥隔间的存在。Wi-Fi信号中的5GHz传输速率虽快,但穿墙能力差,因此可以发现AP信号在穿过水泥墙时有较大的衰减,而造成联机质量不佳。

 

另一方面,从我们模拟的G、J、K、M这四个点可以发现不仅此区块的颜色为蓝绿色外,接收的信号强度指示 (Received Signal Strength Indication;RSSI)值也衰减到-60~-70dBm。举例来说,通常RSSI值在-60dBm以下时,手机的Wi-Fi信号显示会变薄弱(只显示1格信号);而当RSSI值达到-65~-70dBm时就会产生Wi-Fi断线的状况。

倘若用户在这些信号不佳的地方使用手机、平板观看在线视频、玩在线游戏或是视频通话时,会因Wi-Fi信号强度不足导致延迟(delay)甚至是断线的情况发生。

图说: 平面图中各点的5GHz讯号强度与速度对照表

 

量测完一楼的结果,我们也来观察在二楼的5GHz信号状况。我们发现只有一楼到二楼的楼梯间有微弱的信号(浅蓝色区块,RSSI值约为-60dbm以下),其余部分区块为深蓝色且信号是小于-70dBm甚至到-90dBm,而白色区块则是完全没有任何信号。

图说:居民房2楼平面图,下图为AP信号表现

 

由于5GHz本身的特性造成穿墙能力不足,因此二楼基本上可以说是收不到一楼的Wi-Fi信号。当使用者在二楼联机时,往往会因信号强度的不足让设备难以联机。百佳泰建议如家中有较多楼层时,为了让无线信号不中断,可考虑在每一楼层建置另一台AP或Mesh AP。

第二项测试,我们同样使用Heatmap量测AP在2.4GHz信号的覆盖分布情况。

图说:居民房1楼 AP在2.4GHz (dBm) 信号表现

图说:居民房2楼 AP在2.4GHz信号表现

图说: 2.4GHz各点信号强度与速度对照表

从测试结果我们得知,房屋1楼的无线信号覆盖情况良好,用户在1楼各处都能顺利联机上网;而在2楼则同样有信号质量偏弱(基本偏浅蓝至深蓝色)的情形,反映出用户在实际使用无线网络时会有速度慢或是经常断线等状况发生。

在量测完5GHz与2.4GHz的数据后一定也会想到,那RSSI值越好PHY Rate是不是也越好?

 

答案是不一定。在第一项测试的结果中发现,AP在5GHz信号下,H点的RSSI值为-49dBM、PHY rate为866 Mbps,但是同为-49dBm的E’点其PHY rate却降了一阶,PHY rate只有780 Mbps。同一地点,PHY rate却相差了86Mbps,因此我们得知关于RSSI跟吞吐量,可以说这两者是有相关性,但不是完全正相关的关系。

图说:RSSI与吞吐量未有正关联性

 

第三项测试,我们在这个场域中以一般常用的几个应用程式APP来看看其表现以及实际使用状况。这些应用程序涵盖视频通话、语音通话、在线视频、网页浏览以及档案下载等。

从表中的结果可以知道这些应用程式在家中的1楼使用是没问题的,但是在2楼中使用时,不同的应用程式会出现不同的状况,包含延迟、网络联机质量不佳、断线等问题,造成用户体验不佳的情形。

透过以上三种测试我们发现如果家庭面积较大、隔间较复杂等因素都会影响到无线信号的强度。百佳泰蕴含多年无线测试技术,可提供专业咨询与客制化测试方案,帮助您在场域中找出信号弱点,完整规划无线场域,确保您的IoT产品可正常联网及互通。

在接下来的文章中,我们会介绍设备本身的无线信号接收与传递性能的比较,透过数据化的方式来让大家了解各产品在RF性能上的差异。

如您有关于无线信号的问题,欢迎联系百佳泰:cn_service@allion.com