以往家中使用網路的設備只局限在電腦或手機等個人裝置,而近年來隨著物聯網產品的崛起與發展應用,家庭裡會有越來越多的設備需要連線到網路,例如智慧電視、智慧燈泡、智慧音箱、掃地機器人或其他溫濕度計等IoT設備。然而,當我們在建置家中的無線網路時,常常會考慮到以下兩種問題:

  • 家中的無線基地台(Access Point)訊號真的能夠涵蓋到每個角落嗎?
  • 所有聯網的設備都能在每個角落保持連線順暢與良好的網路品質嗎?

 

在接下來的文章中,百佳泰將在一般中南部常見的透天民房做實際測試,從設備使用距離基地台涵蓋的範圍以及流量表現的方式,探討效能與其間的關係。

 

圖說:智慧家居中許多裝置都有聯網的功能

 

當我們在布建家中網路時首先會申請寬頻網路,業者會把網路接點拉好,並提供無線路由器做使用。然而,由於網路的接點已經固定,加上業者提供的路由器並不是理想中的機型,因此大部分的使用者會另採購功能更強大的無線基地台並安置在網路接點附近。但是,當我們購入價格高昂、功能齊全的AP時,我們還是存有疑慮:

  • 網路訊號與品質範圍就足以涵蓋整間房子嗎?
  • 我們還需要再選購第二台AP來保持家中網路的穩定性嗎?

圖說:家中的AP到底要放哪才能效能最大化?

 

 

在第一項測試中,我們透過Heatmap量測家中的AP在5GHz訊號涵蓋分布的情形,其次我們在房子平面圖中設計定位點來模擬家中可能會使用Wi-Fi聯網的角落點,並觀察這些點上網路流量的表現。


圖說: 上圖為民宅1F平面圖,下為AP 在5GHz (dBm) 訊號表現
(越紅訊號越好,越藍訊號越差)

 

從上圖得知,在Heatmap的量測中有一些藍綠色的區塊(藍綠色信號較差),造成這個區塊訊號較弱的原因是水泥隔間的存在。Wi-Fi訊號中的5GHz傳輸速率雖快,但穿牆能力差,因此可以發現AP訊號在穿過水泥牆時有較大的衰減,而造成連線品質不佳。

另一方面,從我們模擬的G、J、K、M這四個點可以發現不僅此區塊的顏色為藍綠色外,RSSI (Received Signal Strength Indication)值也衰減到-60~-70dBm。舉例來說,通常RSSI值在-60dBm以下時,手機的Wi-Fi訊號顯示會變薄弱(只顯示1格訊號);而當RSSI值達到-65~-70dBm時就會產生Wi-Fi訊號斷線的狀況。

倘若使用者在這些訊號不佳的地方使用手機、平板觀看線上影片、玩線上遊戲或是影像通話時,會因Wi-Fi訊號強度不足導致延遲(delay)甚至是斷線的情況發生。

   圖說: 平面圖中各點的5GHz訊號強度與速度對照表

 

 

量測完一樓的結果,我們也來觀察在二樓的5GHz訊號狀況。我們發現只有一樓到二樓的樓聽間有微弱的訊號(淺藍色區塊,RSSI值約為-60dbm以下),其餘部分區塊為深藍色且訊號是小於-70dBm甚至到-90dBm,而白色區塊則是完全沒有任何訊號。

 

圖說:民宅2F平面圖,下圖為AP訊號表現

 

由於5GHz本身的特性造成穿牆能力不足,因此二樓基本上可以說是收不到一樓的Wi-Fi訊號。當使用者在二樓連線時,往往會因訊號強度的不足讓設備難以連線。百佳泰建議如家中有較多樓層時,為了讓無線訊號不中斷,可考慮在每一樓層建置另一台AP或Mesh AP。

 

 

第二項測試,我們同樣使用Heatmap量測AP在2.4GHz訊號的涵蓋分佈情況。

圖說:民宅1F AP在2.4GHz訊號表現

 

圖說:民宅2F AP在2.4GHz (dBm)訊號表現

 

圖說: 2.4GHz各點訊號強度與速度對照表

 

從測試結果我們得知,房屋1樓的無線訊號覆蓋情況良好,使用者在1樓各處都能順利連線上網;而在2樓則同樣有訊號品質偏弱(基本偏淺藍至深藍色)的情形,反映出使用者在實際使用無線網路時會有速度慢或是經常斷線等狀況發生。

 

在量測完5GHz與2.4GHz的數據後一定也會想到,那RSSI值越好PHY Rate是不是也越好?

 

答案是不一定。在第一項測試的結果中發現,AP在5GHz訊號下,H點的RSSI值為-49dBM、PHY rate為866 Mbps,但是同為-49dBm的E’點其PHY rate卻降了一階,PHY rate只有780 Mbps。同一地點,PHY rate卻相差了86Mbps,因此我們得知關於RSSI跟Throughput,可以說這兩者是有相關性,但不是完全正相關的關係。

圖說:RSSI與Through未有正關聯性

 

 

第三項測試,我們在這個場域中以一般常用的幾個應用程式來看看其表現以及實際使用狀況。這些應用程式涵蓋視訊通話、語音通話、線上影片、網頁瀏覽以及檔案下載等。


從表中的結果可以知道這些應用程式在家中的1F使用是沒問題的,但是在2F中使用時,不同的應用程式會出現不同的狀況,包含延遲、網路連線品質不佳、斷線等問題,造成使用者體驗不佳的情形。

 

透過以上三種測試我們發現如果家庭面積較大、隔間較複雜等因素都會影響到無線訊號的強度。百佳泰蘊含多年無線測試技術,可提供專業咨詢與客製化測試方案,幫助您在場域中找出訊號弱點,完整規劃無線場域,確保您的IoT產品可正常聯網及互通。

 

在接下來的文章中,我們會介紹設備本身的無線訊號接收與傳遞效能的比較,透過數據化的方式來讓大家了解各產品在RF性能上的差異。

 

如您有關於無線訊號的問題,歡迎逕恰百佳泰:service@allion.com