5290af20b57812b607714084d47e7175 Wi-Fi 無線技術在消費性市場已經發展多年,主流從 2.4GHz 的 802.11g/n,發展到現今 5GHz 的 802.11ac。近年來有不少網通廠商主推高功率的無線路由器,標榜訊號距離較廣較遠,不過真的是這樣嗎?我們將用淺顯易懂的方式來了解何謂高功率無線路由器。

Wi-Fi 常常遇到訊號不良的問題

近年來,Wi-Fi 無線技術已經在消費性市場大量普及,無論走到哪裡,付費還是免費,到處都有 Wi-Fi 訊號可供上網使用。而對於大多數的使用者,在家中自行安裝無線路由器,將 ISP 業者所提供的有線訊號轉換成無線的 Wi-Fi 訊號,建立屬於自己的無線環境,已經是相當普遍的事。

而很多使用者都有遇到過相同的問題,那就是 Wi-Fi 在家部份地方會訊號微弱或是收不到訊號,也就是俗稱的無線訊號死角。針對 Wi-Fi 訊號強度不足的問題,市場上衍伸出標榜高功率的無線路由器與無線網路卡等相關產品。

高功率無線路由器▲ 不少知名網通廠商,都有推出高功率系列的無線路由器,標榜訊號涵蓋範圍可以更廣。

何謂高功率無線路由器?

不過市面上的網通廠商琳瑯滿目,為了推廣銷售很多都會標榜自家是高功率或是自家產品訊號較好,真的是這樣嗎?到底何謂高功率呢?這個問題得從源頭說起。Wi-Fi 的相關規則,是由 Wi-Fi 聯盟所制定。 Wi-Fi 聯盟是一個商業聯盟,英文全名為 Wi-Fi Alliance,簡稱為 WFA 或是 Wi-Fi 聯盟。擁有 Wi-Fi 商品的所有權,所以要上市的 Wi-Fi 無線設備,都需要經過聯盟認證。控管無線功率發射的相關單位,如美國 FCC 與台灣 NCC 所制定相關無線訊號標準,也都是遵循 Wi-Fi 聯盟所制定的相關法則。

那何謂高功率無線路由器?根據 Wi-Fi 聯盟所制定,不管是 2.4GHz 的 802.11n,還是 5GHz 的 802.11ac,標準的無線訊號發射功率都應該要在 100mW 以內,也就是 0.1W。而坊間常見號稱 500mW、800mW,或是 1000mW 的 Wi-Fi 無線路由器,都是被列為高功率的相關無線產品。而要如何判定是否為高功率無線路由器呢?基本上不管是無線路由器還是無線網路卡,真正的高功率,都會在訊號發射的部份加上 Power Amplifier,也就是功率放大晶片。透過此晶片,可以將無線設備的發射功率加強之後再發送出去,讓 Wi-Fi 的訊號涵蓋範圍,經由加強功率之後顯著的提升,高功率的無線路由器也是因此而來。

▲ 在知名的拍賣網站,也有看到不少小品牌廠商標榜高功率的無線路由器,但是產品否符合標準不得而知。

既然超過標準功率,為何市面上可以販售?

其實目前在市場上,關於高功率相關的無線設備,無論是無論路由器、無線網路卡,甚至是專門放大 Wi-Fi 發射功率的功率放大器,政府單位都沒有相關明確的規範進行管制。有品牌的廠商,不少是透過降低功率取得 NCC 認證後,再調整回較高的功率進行販售。而一些名不經傳或是或是貼牌上市的小廠商,則是根本沒有顧慮相關規範,直接在網路拍賣等平台進行販售。

那兩者有沒有甚麼差別呢?其實無論有沒有取得認證,只要加上功率放大晶片後,Wi-Fi 的訊號涵蓋範圍是絕對可以提升的。而有沒有品牌最大的差別除了產品品質是否穩定,還有如果產品出了問題是否有售後服務的相關保固問題,這就有待消費者自行斟酌。至於將來相關單位,是否會著手對於高功率相關無線設備的市場制定更新的規範,則有賴政府單位的考量了。

天線數目較多與較長訊號比較強?

而在無線的市場上,有不少人會覺得,無線分享器的天線數目較多收訊會比較好,其實這是錯誤的觀念。天線的數目所影響的是無線訊號所能達成的頻寬,也就是同時可以傳輸的資料量。所以可以看到廠商通常標榜傳輸速度越快的無線路由器,天線的數目通常都會更多。至於是否訊號較強,要看的是無線路由器本身的發射功率,而不是天線的數量。

而天線的長短部份,常可以看到網通廠商所標榜的高增益值,對於無線訊號延伸是有一定程度的幫助的。只是這畢竟是治標不治本的方案,在無線路由器本身發射功率並沒有改變的情況下,裝了加長的天線只會讓本來訊號不好的區域訊號稍微變好,而不會讓無線訊號可以延伸的更遠。


▲ 從圖片可以看出 Wi-Fi 所使用的天線有 2 種,左邊的是指向性天線,會將訊號集中往同一個方向發射,另一個方向訊號就很弱。右邊的則是指向性天線,就是常見的直條形天線,訊號會以天線為中心,四周 360 度都會有訊號,只是天線上下的部份訊號也會較弱。( 圖片引用自聯強e城市網站 )

高功率無線路由器訊號比較好?是否有缺點?

理論上加入功率放大晶片之後的無線路由器,訊號範圍一定會比標準的無線路由器遠,但是無線訊號的延伸是一體兩面的,不是單方面可以達成。當無線路由器發射功率加強之後,如果要達到更遠且穩定的訊號品質,那麼在接收訊號的無線網路卡那端最好也要採用高功率的方案。不然很有可能會發生可以收到無線路由器的訊號,但是由於接收端的訊號較弱,無法將資料回傳到無線路由器那邊。這個情況很常發生在手機或是平板電腦,因為這兩者是行動裝置,為了達到省電且待機時間長的效果,發射功率較弱是相當正常的事。

至於高功率無線路由器的缺點,因為加上了功率放大晶片,對於無線設備本身來說,加重了主晶片處理發射功率部份的負擔,有點類似桌上型電腦處理器超頻的概念。也因此,通常高功率的無線設備溫度都會較高,如果安裝的環境通風並不是那麼的良好,除了當機頻率會較標準功率的產品高之外,也要注意因為溫度太高所造成的訊號傳輸衰減問題。

高功率無線路由器沒有推出 802.11ac 的嗎?

其實不少消費者一定都有發現,將家中 802.11n 的無線路由器升級成 802.11ac 之後,訊號好像變差了。由於 802.11n 的頻道寬度最高只能達到 40MHz,而 802.11ac 最高可以達到 160MHz,在頻道寬度大幅提升之後,除了同時可以傳輸的資料量變多,距離也因此微幅縮水。這是目前技術無法克服的部份,也是為什麼目前在 802.11ac 上高功率系列的相關產品並不多的緣故。

因為本身涵蓋範圍就輸給 802.11n,就算加了功率放大晶片,也只能達到與 802.11n 標準功率差不多的水準。而且 Wi-Fi 的資料傳輸頻寬,會隨著連線兩端的距離越遠而逐步減少,所以在 802.11ac 上做高功率,並不是一個聰明的選擇。也因此市場上很明顯的做了產品線的區隔,想要距離遠的高功率產品都為 802.11n,而有大頻寬與大量傳輸資料需求的,則是可以選擇 802.11ac。


▲ 由圖片可以看到,紅色框框所框起來的,就是功率放大晶片。透過它,可以增加無線訊號發射的功率,讓無線路由器擁有更廣的訊號涵蓋範圍。
(  圖片為 CERIO DT-200NH 無線路由器內部的電路板 )

Wi-Fi 訊號不能穿牆,高功率非萬靈丹

看了以上的概念,很多人都一定會覺得高功率無線設備一定是訊號加強的萬靈丹。筆者要在這邊告訴大家,無線訊號的範圍大小,除了將無線設備的功率加大之外,所處環境是關鍵因素。高功率的無線設備,當然有助於讓訊號延伸的更廣且更遠,但並非保證能改善訊號問題。

由於 Wi-Fi 訊號只能穿過介質較鬆散的建材,像是木板材質的隔間,並沒有辦法穿透台灣建築常見的水泥牆,所以在不少水泥建材牆壁較厚實的建築物內,Wi-Fi 的訊號通常不會太好。而訊號能延伸那麼遠,靠的是 Wi-Fi 訊號折射、反射、繞射與漫射等特性。也因此,網通廠商除了標榜高功率之外,沒人敢保證一定收得到多遠或是多廣的距離。

簡易了解四大電波傳輸途徑,各是什麼意思

而折射、反射與漫射到底是什麼呢?這是屬於無線電波的傳導特性,就是當無線電波接近媒介或是障礙時所產生的變化。在這邊以 Wi-Fi 訊號為例,用條列式的方式,簡單的讓大家了解這些特性有何不同。

1. 折射:意指當電波由一個媒介射入另外一種媒介時,所造成的速度改變或是角度的偏移。以 Wi-Fi 訊號為例,像是經過玻璃或是水的時候,訊號即會產生折射的狀況。

2. 反射:意指當電波發射出去抵達一種媒介時,所造成的訊號回彈現象。以 Wi-Fi 訊號為例,如果訊號經過金屬材質的表現,像是鋁,訊號即會產生反射的情況。

3. 繞射:意指當電波發射出去抵達一種媒介時,因為無法穿透也無法反射,產生偏離原先直線傳播的物理現象。以 Wi-Fi 訊號為例,訊號經過水泥牆壁時,因為無法穿越,所以訊號會往旁邊散開,等遇到一個可以穿過的區域再繼續向本來的直線方向進行延伸。

4. 漫射:意指當電波發射出去抵達一種媒介時,因為無法穿透也無法反射,除了與繞射一樣偏離原先直線傳播的路徑之外,會沿著媒介的平面順勢繼續延伸。以 Wi-Fi 訊號為例,訊號碰到水泥牆壁時,因為直線路線受阻,訊號即會散開來,沿著牆壁上下左右繼續延伸出去。

了解了電波的四大傳輸途徑,就可以知道其實 Wi-Fi 訊號在進行延伸時所可能會發生的狀況與阻力,Wi-Fi 訊號是沒辦法穿越水泥牆。坊間部份廠商與銷售人員,為了達到業績,所宣稱其產品訊號多強,可以穿牆這件事,實是錯誤的認知與觀念。如果之後要選購新款的無線路由器時,也可了解店家對於無線相關技術知識是否專業。

▲ 從左邊的示意圖可以看出,當 Wi-Fi 訊號碰到金屬材質的障礙物時,因為無法穿越,所以反射回來。而從右邊的圖片即可看出,當 Wi-Fi 訊號碰到可以穿越的材質時,即可穿過去,有形成折射的可能。(  圖片引用自 HARADA 網站 )

如果家中訊號薄弱,高功率依然為改善首選

綜觀以上的優缺點,相信大家對於高功率的無線設備已經有了基本的認知。雖然高功率並非萬靈丹,但是對於不少無線訊號被建材影響嚴重的室內隔間,使用高功率的無線設備,一定還是比標準功率的無線設備有一定程度的訊號延伸。如果家中的無線路由器已經更換了較長的天線但訊號還是沒有明顯的改善,高功率的無線路由器與無線網路卡將一個不錯的選擇方案。

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折射、反射與漫射是什麼意思

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EthanYen0122
1.  EthanYen0122 (發表於 2016年5月03日 13:17)
「將家中 802.11n 的無線路由器升級成 802.11ac 之後,訊號好像變差了。由於 802.11n 的頻道寬度最高只能達到 40MHz,而 802.11ac 最高可以達到 160MHz,在頻道寬度大幅提升之後,除了同時可以傳輸的資料量變多,距離也因此微幅縮水」


我是不太清楚我的觀念正不正確,不過我一直以為是因為802.11n如果用2.4GHz,波長比802.11ac的5GHz大,因此繞射現象較明顯,所以較能繞過障礙物。


另外有個小問題:802.11下行跟上行的MCS一定要是一樣的嗎?有沒有可能下行的訊號較強,使用高一點的MCS;上行的訊號較弱,使用低一點的MCS,反正一般的情境是下載比較需要流量嘛!有可能嗎?
jeff
2.  jeff (發表於 2016年8月21日 16:58)
休息太久,電子和電腦進步太快了 ! apple 2 宏碁小教授 . 大同真空管黑白電視機 , 謝謝 ! 我又開始當學生了 !

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