Statistiken zur Signalstärke des WLAN-Routers

Beim Kauf von WLAN-Routern scheinen alle den Anspruch auf "hervorragende" oder "hervorragende" Signalstärke zu haben. Solche Marketing-Wörter helfen mir natürlich nicht, die Signalstärken verschiedener Router zu vergleichen.

Welche technischen Daten sollten beim Vergleich von WLAN-Routern beachtet werden, um festzustellen, welche die größte Signalstärke aufweisen? [oder ist es überhaupt möglich?]

Zum Beispiel habe ich auf diesem "Datenblatt" des Linksys E1000 zwei Spezifikationen festgestellt, die möglicherweise mit der Signalstärke zusammenhängen: RF Pwr (EIRP) in dBund Antenna Gain in dB- außer ich habe absolut keine Ahnung, was diese beiden bedeuten und ob sie tatsächlich etwas widerspiegeln.

Kurze Antwort

In vielen - wenn nicht den meisten - Fällen ist es nicht möglich, die von Anbietern veröffentlichten technischen Datenblätter zwischen Wi-Fi-Endverbraucherprodukten zu vergleichen und zu bestimmen, welche Ihnen die größte Rohsignalstärke bieten. Es ist niemals möglich, anhand des technischen Datenblatts zu erkennen, welches Gerät die beste Reichweite oder Leistung im Messbereich bietet . Suchen Sie stattdessen nach professionellen Bewertungen, bei denen das Verhältnis zwischen Frequenz und Bereich (Leistung in verschiedenen Bereichen) von einem Experten sorgfältig gemessen wurde.

Signalstärke

Die Schwierigkeit beim Vergleichen von Datenblättern selbst für die rohe Signalstärke besteht darin, dass viele Anbieter überhaupt keine mit der Signalstärke zusammenhängenden Messungen veröffentlichen. Ich bin gerade auf die Websites für D-Link, Netgear und TRENDnet gegangen und habe auf den Datenblättern, die ich nach einigen der neuesten und besten WLAN-Routern durchsucht habe, keinerlei Informationen zur Funkleistung gefunden. Unter den Anbietern, die einige Informationen veröffentlichen, veröffentlichen verschiedene Anbieter häufig verschiedene Arten von Informationen in Bezug auf die Signalstärke, und die von ihnen angegebenen Informationen sind nicht immer direkt vergleichbar.

Zum Beispiel ist laut Apple der aktuelle AirPort Extreme 802.11n-WLAN-Router (Simultaneous Dual-Band II) "Radio-Ausgangsleistung: 20 dBm (nominal)". 20 dBm bedeutet 100 Milliwatt (mW). Eine "Radioausgangsleistung" ist jedoch wahrscheinlich ein Maß für die Signalstärke am Antennenanschluss im Gerät. Hier erfahren Sie nicht, wie sich die Antennen und Antennenkabel auf die Ausgangsleistung auswirken oder wie diese 100 mW Leistung auf die mehreren Funkketten von 802.11n aufgeteilt werden oder wie sich die Leistung pro Band oder Kanal (und normalerweise auch die Leistung) ändert variiert je nach Band und Kanal aufgrund gesetzlicher Vorschriften und Antenneneigenschaften.

Ohne Antenneninformationen von Apple können Sie diese also nicht mit dem Beispiel vergleichen, das Sie für das Cisco-Linksys E1000 angegeben haben, das nur die folgenden Zahlen enthält:

RF Pwr (EIRP) in dBm: 17,5 dBm  
Antennengewinn in dBi: 1,5 dBi  

"RF Pwr" ist "Radio-Frequency Power" (Hochfrequenzleistung). Man könnte meinen, dass dies die gleiche Art von Messung ist wie die "Radio-Ausgangsleistung" von Apple, aber Linksys qualifiziert sie dann mit "(EIRP)". EIRP ist eine Messung, die Antennen und Antennenkabel berücksichtigt.

Nebenbei: EIRP und andere RF-Grundlagen

EIRP steht für Equivalent Isotropically Radiated Power . Um EIRP zu verstehen, müssen Sie zuerst einige Dinge über Antennen und Richtungsverstärkung verstehen:

• Eine isotrope Antenne ist eine hypothetische Antenne, die Leistung in alle Richtungen gleich ausstrahlt. eine Antenne, deren dreidimensionales "Abdeckungsmuster" eine perfekte Kugel ist.
• Es ist wahrscheinlich unmöglich, eine wirklich isotrope Antenne zu erstellen, und die meiste Zeit möchten Sie sowieso keine. Normalerweise soll eine Antenne ihre Leistung in eine Richtung bündeln.
• Eine Antenne, die ihre Leistung in bestimmte Richtungen konzentriert, wird als Richtantenne bezeichnet .
• Die Messung, wie gut eine Richtantenne die Signalstärke in der (den) beabsichtigten Richtung (en) im Vergleich zur hypothetischen isotropen Antenne erhöht, wird als Richtverstärkung bezeichnet .
• Die Richtungsgewinne werden in Dezibel relativ zu einer isotropen Antenne oder dBi gemessen.
• "Omnidirektional" ist kein Synonym für isotrop. Omnidirektionale Antennen versuchen, die Leistung in einer 2D-Scheibe anstatt in einer isotropen 3D-Kugel zu fokussieren. Stellen Sie sich vor, Sie zerquetschen einen Wasserballon zwischen zwei Büchern. Ein nicht gequollener Wasserballon ist ungefähr kugelförmig wie das Abdeckungsmuster einer isotropen Antenne. Wenn Sie es jedoch zwischen zwei Büchern zerquetschen, erstreckt es sich in jede (2D-) Richtung und wird dadurch insgesamt weniger kompakt. Der Betrag, den es entlang dieser 2D-Ebene ausdehnt, ist der Richtungsgewinn einer "omni" -gerichteten Antenne.
• Dezibel sind eine logarithmische Skala zum Messen von Verhältnissen. Alle 3 dB ist eine Verdoppelung. Die Verhältnisse sind in der Regel relativ zu einem Referenzwert, und der Referenzwert steht im Buchstaben nach dem "dB". "DBi" ist also Dezibel relativ zu einer isotropen Antenne, und dBm ist Dezibel relativ zu 1 Milliwatt. 0 dBm ist 1 mW. Positive dBm sind Vielfache von Milliwatt, und negative dBm sind Bruchteile von Milliwatt.

Wenn Sie messen möchten, wie viel Leistung ein Funksystem in die beste Richtung der Antenne abgibt, vergleichen Sie diese mit der Leistung, die Sie in eine isotrope Antenne einspeisen müssten, damit diese dieselbe Leistung in diese Richtung abstrahlt. Dies ist die äquivalente isotrope Strahlungsleistung (EIRP).

... jetzt zurück zum Vergleich

Die Antenne des Linksys E1000 hat nur eine Richtungsverstärkung von 1,5 dBi, was bedeutet, dass sie ziemlich nahe an der Isotropie liegt, was für einen Heim-WLAN-Router wahrscheinlich in Ordnung ist. Eine gute Rundstrahlantenne kann in einer Ebene einen Gewinn von 6 dBi haben, was für ein weitläufiges einstöckiges Haus zwar großartig ist, den Keller oder den 2. Stock jedoch nicht besonders gut abdeckt, wenn sie in einem mehrstöckigen Haus horizontal im ersten Stock ausgerichtet ist.

Wenn Sie den EIRP des E1000 von 17,5 dBm nehmen und den Richtungsgewinn der Antenne von 1,5 dB subtrahieren, können Sie die Nennausgangsleistung des Radios auf etwa 16 oder 17 dBm beziffern (vorausgesetzt, die internen Antennenkabel haben einen Wert zwischen 0 und 1 dBm) die Funkleistung).

Wird die Funkleistung des E1000 von 16 bis 17 dBm in Ihrer Anwendung weniger Signalstärke haben als die 20 dBm des AirPort Extreme? Nun, wir wissen es nicht genau, weil wir nicht wissen, wie viel Signal die Antennenkabel und Antennen des AirPort Extreme aufnehmen oder wie viel dieses Signals in eine Richtung fokussiert wird, die für Sie egal ist, wo Sie sich befinden. ' Suchen Sie den Router in Ihrem Zuhause und dort, wo sich Ihre Kunden befinden.

Selbst wenn Sie argumentativ davon ausgehen, dass die Antennen des AirPort Extreme in etwa mit denen des Linksys identisch sind, müssen Sie berücksichtigen, dass die Signalstärke nur eine Komponente in der Reichweite und die Leistung in Reichweite ist. Die Empfindlichkeit des Empfängers und das Grundrauschen sind ebenfalls große Komponenten, und Anbieter veröffentlichen selten ihre Spezifikationen dafür. Einige Wi-Fi-Funkgeräte sind bis zu Signalen von -95 dBm empfindlich (wir sprechen hier von Femtowatt), während andere -90 dBm nicht brechen. Ich habe schlecht gestaltete oder schlecht montierte / schlecht getestete Wi-Fi-Router mit HF-Rauschquellen in der Box von bis zu -85 dBm gesehen. Unabhängig von der Empfindlichkeit des Empfängers kann er also keine niedrigeren Signale empfangen als -85 dBm.

Mythos Busting

Es gibt viele Mythen und Fehlinformationen über die Signalstärke und Reichweite von Wi-Fi-Produkten, von denen einige in den anderen Antworten auf Ihre Frage wiederholt wurden. Ich möchte mir einen Moment Zeit nehmen, um hier einige Mythen zu zerstören.

1. Nicht alle WLAN-Router haben die gleiche Ausgangsleistung oder Reichweite. Es gibt wirklich signifikante Unterschiede in der Radioausgangsleistung, dem Antennendesign, der Empfängerempfindlichkeit, dem Grundrauschen und allem anderen, was in Reichweite und Leistung in Reichweite liegt. Wenn Sie am anderen Ende der Verbindung ein mieses drahtloses Client-System haben, kann dessen Miesheit viel von der Größe eines großartigen Routers verbergen.

2. Die FCC regelt nicht die "Standard" -Ausgangsleistung, sondern nur die maximale. Und das Maximum ist 1 Watt (1000 mW).

3. Man könnte meinen, jeder Anbieter würde Produkte entwerfen, die genau an diese Grenze stoßen, aber das passiert auch nicht. Es stellt sich heraus, dass es schwierig ist, einen guten Leistungsverstärker (PA) herzustellen, der 1000 mW erreichen kann, ohne das Signal so stark zu verzerren, dass der Empfänger die Pakete nicht entschlüsseln kann. Hersteller möchten sich nicht vom Markt verdrängen, daher tendieren sie nicht dazu, Designs mit extrem teuren PAs zu entwickeln, die diese Leistungsniveaus erreichen, ohne das Signal hoffnungslos zu verfälschen. Außerdem spielt es keine Rolle, wie laut Ihr Wi-Fi-Router schreien kann und wie laut er ist, wenn Ihr Wi-Fi-Client-Laptop oder Smartphone nicht laut genug schreien kann, um in der gleichen Entfernung gehört zu werden. Und die meisten Laptops und Smartphones können beim Networking kein volles Watt verbrauchen, ohne die Akkulaufzeit zu zerstören.

Update, Ende 2014: In den 3,5 Jahren, seit ich das geschrieben habe, haben sich Hochleistungs-PAs und hochwertige LNAs (rauscharme Verstärker, die den Empfangsgewinn für den AP erhöhen) durchgesetzt. Wenn Sie einen Top-of-the-Line-AP für Privatanwender kaufen (dies bedeutet derzeit einen 802.11ac-AP, der 3 oder mehr räumliche Streams unterstützt), kaufen Sie wahrscheinlich ein Produkt mit guten Hochleistungs-PAs, die es ermöglichen, dass dieser anstößt gegen die gesetzlichen Grenzen, ohne zu verzerren. Dies ändert nicht nur das, was ich oben in Nr. 3 gesagt habe, sondern auch, was in Nr. 4 unten als allgemeine Tx-Leistungswerte für APs angesehen werden kann. Bei Hochleistungs-PAs werden zunehmend 30-dBm-APs (= = 1000 mW = = 1 Watt) eingesetzt.

4. Jemand sagte, die Standardeinstellung für die meisten Router sei 9 mW, was Unsinn ist. 20 mW sind ungefähr die niedrigsten Werte, die ich je gesehen habe, und 32-100 mW (15-20 dBm) sind üblich. Die Spezifikationen, die wir für das E1000 und das AirPort Extreme gefunden haben, bestätigen dies.

Offensichtlich hängen die HF-Leistung (Radiofrequenz) und die Antennenverstärkung davon ab, wie laut das HF-Signal ist, wenn es den Router verlässt.

In Wirklichkeit bedeuten diese Zahlen wahrscheinlich aus mehreren Gründen so gut wie nichts.

Technisch gesehen macht die HF-Ausgabe nur etwa ein Viertel der Geschichte aus ... Die Empfangsempfindlichkeit ist ebenfalls wichtig (was nützt es, wenn Ihr Router sprechen kann, aber nicht hören kann?). Wichtig sind auch die Sende- und Empfangsfunktionen Ihrer WLAN-Karte in Ihrem Computer / Laptop.

Der wichtigere Grund dafür, dass die Sendeleistung eines Routers nicht sehr nützlich ist, besteht darin, dass es sehr strenge gesetzliche Grenzwerte gibt (die von der FCC in den USA und anderen Regierungsbehörden in anderen Ländern festgelegt wurden), selbst für die nicht lizenzierten Frequenzen, die von drahtlosen Netzwerken verwendet werden. um zu vermeiden, dass andere Personen, die WLAN in derselben Gegend nutzen, gestört werden.

Im Allgemeinen (wahrscheinlich immer) sendet jeder Routerhersteller mit der höchsten gesetzlichen Grenze. Wenn Sie weniger tun, erscheint der Router offensichtlich weniger nützlich, sodass nicht viel verkauft wird.

Ein Blick auf die reine HF-Signalstärke ist also wahrscheinlich Zeitverschwendung.

Es ist wahrscheinlicher, dass Ihr verwendbarer Bereich durch die von Ihnen verwendete 802.11-Form beeinflusst wird. 802.11n wird als viel schneller beworben (und dies ist unter den richtigen Umständen der Fall), hat jedoch im Allgemeinen eine viel kürzere Reichweite - aus Gründen, die ich nicht vollständig verstehe und die in dieser Frage sowieso nicht immer zum Thema gehören .

Als Faustregel gilt: Je langsamer Ihre Netzwerkübertragungsgeschwindigkeit ist, desto größere Reichweite haben Sie. Ihr Router und Ihre WLAN-Karte verhandeln in großem Umfang automatisch mit der schnellsten Geschwindigkeit, die es geben kann. Sie sollten also immer die beste Geschwindigkeits- / Reichweitenkombination zu einem bestimmten Zeitpunkt erhalten. Sie können diese Situation verbessern, indem Sie Ihrem Router erlauben, so viele 802.11-Varianten wie möglich zu verwenden - dh indem Sie b und g zulassen und ihn nicht dazu zwingen, g zu verwenden. Ich wünschte, ich wüsste mehr über 802.11, damit ich Ihnen hier genauere Informationen geben könnte.

Ich hatte zu meiner Zeit viele Router und sie sind alle ungefähr gleich, was die Signalstärke bei gleichen Antennen angeht. Ich denke, die von der FCC regulierte Standardübertragungsleistung liegt bei 9 MW, und das ist für alle Router gleich. Vor diesem Hintergrund macht die Antenne einen großen Unterschied. Stellen Sie also sicher, dass Sie einen Router mit austauschbaren Antennen haben. Das andere (und meiner Meinung nach das wichtigste) ist, ob der Router Firmware von Drittanbietern ausführen kann. Ich kaufe keinen Router, es sei denn, er kann DD-WRT ausführen. Mit DD-WRT können Sie die Sendeleistung auf 251 MW erhöhen, wenn Sie möchten. Wenn Sie jedoch weit über 70 MW hinausgehen, wird in der Regel nur eine Signalverzerrung erzeugt.

Mit DD-WRT auf einem Linksys WRT-54G der alten Schule und einer 24-dBi-Yagi-Antenne habe ich eine drahtlose Verbindung mit einer Länge von 2 Meilen, die mir eine Übertragungsgeschwindigkeit von 9 MBit / s ermöglicht. Diese drahtlose Verbindung ist seit 5 Jahren die Quelle meines Internets.