路由器這個只要有網(wǎng)絡(luò)就需要的東西，從最早時(shí)期的一根天線，發(fā)展到現(xiàn)在4根甚至更多的數(shù)量，所以就有人數(shù)說了，買路由器只要看天線數(shù)量就好了，事情真的就這樣么？

在移動互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，每個家庭都少不了路由器，路由器已經(jīng)成為家庭互聯(lián)網(wǎng)的中心，為手機(jī)電視等提供網(wǎng)絡(luò)接入，其性能好壞直接影響到了我們的生活質(zhì)量。

現(xiàn)在市場上的路由器的基本功能都沒問題，但信號的穿墻能力卻有較大差異。無論把路由器放在哪個房間，都會存在隔墻房間信號不好的問題，信號的斷續(xù)卡頓會嚴(yán)重影響使用體驗(yàn)。

有些路由器廠家瞄準(zhǔn)了這個痛點(diǎn)，打出了多天線和穿墻王的宣傳口號，天線從一根到兩根，現(xiàn)在已經(jīng)增加到了八根，好像一只躺著的螃蟹，給人以信號很強(qiáng)的感覺。其實(shí)，天線的多少跟信號強(qiáng)弱并沒有直接關(guān)系，跟穿墻能力也沒有直接關(guān)系。

咱們選購路由器的兩大關(guān)鍵要素就是信號覆蓋范圍和網(wǎng)絡(luò)傳輸能力，第一個是指信號強(qiáng)度，第二個是指速率。雖然廣義上將這兩個要素都是和天線有關(guān)的，但天線的數(shù)量絕對不是唯一的考量標(biāo)準(zhǔn)，我們主要從三個方面來分析。

信號強(qiáng)度被限制了

路由器的功率限制

高劑量的電磁輻射有可能會影響到人體健康，因此全球各個國家都有電磁輻射限值的標(biāo)準(zhǔn)，我國遵循的是《電磁輻射控制限值》（GB8702-2014）。

路由器的頻段屬于30MHz-3000MHz，根據(jù)國標(biāo)要求，對人體輻射限制的等效平面波功率密度為0.4瓦/平方米。

考察電磁輻射對人體的作用，不能使用設(shè)備本身的功率指標(biāo)，因?yàn)榧词乖俑吖β实脑O(shè)備，只要人體距離它足夠遠(yuǎn)就會安全，而即使功率不高的設(shè)備，如果緊貼人體也可能不安全，所以用單位面積的功率密度單位是科學(xué)的，這也是國際通用的指標(biāo)方法。

路由器的電磁波基本是全向輻射的，可以理解其能量散布在一定半徑的球面上，球表面積與半徑的平方成正比，所以單位面積的功率密度值會隨著半徑的平方率而快速衰減。如果政府部門不對人體與路由器的距離做出官方解讀，那廠家的借口還真說的通。

于是工信部對路由器等設(shè)備的輻射功率值作出了明確限定，因?yàn)槁酚善骰臼侨蜉椛涞模炀€增益比較小，所以適用于第一種情況，即輻射功率不得超過100毫瓦。

按照100毫瓦和0.4瓦/平方米這兩個限值倒推，可以算出政府認(rèn)定人體與路由器的距離是0.2米之內(nèi)，這說明政府制定的安全標(biāo)準(zhǔn)是非常保守謹(jǐn)慎的。

有些路由器具有“穿墻模式”，其真相就是平時(shí)工作在50毫瓦，當(dāng)用戶啟動穿墻模式時(shí)，就將功率提升到100毫瓦，其效果并不比其它工作在100毫瓦的路由器更強(qiáng)。

政府限定了路由器的輻射功率，因此設(shè)置再多的天線也沒有意義，好比是水管的總流量已經(jīng)被限定了，即使你裝了8個水龍頭，總出水量也不會有絲毫的增加。

天線多不一定信號強(qiáng)

理論上說，在相同技術(shù)的情況下，確實(shí)是天線這種東西是越多越強(qiáng)，但是看似簡單的天線這是這么回事嗎？那你就錯了，以我們現(xiàn)在的雙頻路由器為例（2.4GHz/5GHz），有些4天線的路由器采用分頻天線方案，也就是2根天線負(fù)責(zé)2.4GHz頻段，2根負(fù)責(zé)5GHz頻段，這樣來說的吧單一的一個頻段肯定還沒有其他3天線的強(qiáng)。而現(xiàn)在有些采用雙頻合一方案的路由器，一個天線里集合了2.4G和5G兩個頻段，相同天線的情況下，實(shí)力比普通路由器更加強(qiáng)大。

有人會質(zhì)疑，即使多天線的輻射并沒有明顯優(yōu)勢，那多根天線同時(shí)接收信號，那接收效果不是成倍提高嗎？這其實(shí)也是誤解。

真相是接收信號的關(guān)鍵在于“信噪比”，即信號功率與噪聲功率的比值越大越好，而由于多根天線的距離很近，每根接收的信號和噪聲基本都一樣，累加起來并不會有效提高信噪比。

2、穿墻能力取決于“接收”

上節(jié)說到的“穿墻模式”是把輻射功率提高到頂格的100毫瓦，但加大輻射功率就能提高穿墻能力嗎？答案依然是否定的。

工信部對路由器與人體距離的設(shè)定是0.2米之內(nèi)，而手機(jī)卻是緊貼人體的，在手機(jī)在與路由器通信過程中，手機(jī)的輻射功率通常會小于路由器。

假設(shè)路由器工作在100毫瓦，其輻射信號穿透兩堵混凝土墻到達(dá)了手機(jī)，但手機(jī)的信號相對較弱，并沒有傳回給路由器，因此同樣會出現(xiàn)卡頓的情況。

所以說，路由器穿墻能力并不取決于其輻射功率，更多地取決于路由器對低信噪比弱信號的接收能力，這才是信號穿墻能力的真相。

二、發(fā)射技術(shù)是關(guān)鍵

發(fā)射技術(shù)對于路由器來說可以說是非常關(guān)鍵的，現(xiàn)在最新的MU-MIMO就是多用戶多進(jìn)多出技術(shù)，使路由器同時(shí)可以與多個設(shè)備進(jìn)行溝通，比傳統(tǒng)的單用戶多進(jìn)多出技術(shù)（SU-MIMO）大大提升了網(wǎng)絡(luò)效率，這方面性能的提升是看得見摸得著的。

三、束波成型技術(shù)效率高

信號的傳輸理論上是發(fā)散形的，但是你的手機(jī)接收的信號確實(shí)定向的，所以大部分信號是被浪費(fèi)的，而使用了束波成形技術(shù)后，WIFI發(fā)射的信號都集中在設(shè)備接收的一個方向上，效率更高。

由此可見，無線路由器的天線多少并不是決定路由器性能的唯一條件，大家在挑選的時(shí)候千萬不要被誤導(dǎo)了，選購的時(shí)候其實(shí)只要記住MU-MIMO技術(shù)、高速率（雙頻1200Mbps，單頻300Mbps以上）、雙頻全向天線等關(guān)鍵詞就不怎么會花冤枉錢，如果家里實(shí)在大或是墻多，建議可以選擇電力貓等中繼設(shè)備。

由器的頻段屬于30MHz-3000MHz，根據(jù)國標(biāo)要求，對人體輻射限制的等效平面波功率密度為0.4瓦/平方米。

但是，使用功率密度標(biāo)準(zhǔn)也給了路由器廠家一個借口，當(dāng)政府監(jiān)察部門核查設(shè)備的輻射強(qiáng)度時(shí)，廠家可以借口說用戶距離路由器很遠(yuǎn)呢，雖然設(shè)備的輻射功率很大，但作用到人體的功率密度并沒有超過0.4瓦/平方米。

路由器的電磁波基本是全向輻射的，可以理解其能量散布在一定半徑的球面上，球表面積與半徑的平方成正比，所以單位面積的功率密度值會隨著半徑的平方率而快速衰減。如果政府部門不對人體與路由器的距離做出官方解讀，那廠家的借口還真說的通。

于是工信部對路由器等設(shè)備的輻射功率值作出了明確限定，因?yàn)槁酚善骰臼侨蜉椛涞模炀€增益比較小，所以適用于第一種情況，即輻射功率不得超過100毫瓦。

按照100毫瓦和0.4瓦/平方米這兩個限值倒推，可以算出政府認(rèn)定人體與路由器的距離是0.2米之內(nèi)，這說明政府制定的安全標(biāo)準(zhǔn)是非常保守謹(jǐn)慎的。

有些路由器具有“穿墻模式”，其真相就是平時(shí)工作在50毫瓦，當(dāng)用戶啟動穿墻模式時(shí)，就將功率提升到100毫瓦，其效果并不比其它工作在100毫瓦的路由器更強(qiáng)。

政府限定了路由器的輻射功率，因此設(shè)置再多的天線也沒有意義，好比是水管的總流量已經(jīng)被限定了，即使你裝了8個水龍頭，總出水量也不會有絲毫的增加。

有人會質(zhì)疑，即使多天線的輻射并沒有明顯優(yōu)勢，那多根天線同時(shí)接收信號，那接收效果不是成倍提高嗎？這其實(shí)也是誤解。

真相是接收信號的關(guān)鍵在于“信噪比”，即信號功率與噪聲功率的比值越大越好，而由于多根天線的距離很近，每根接收的信號和噪聲基本都一樣，累加起來并不會有效提高信噪比。

2、穿墻能力取決于“接收”

上節(jié)說到的“穿墻模式”是把輻射功率提高到頂格的100毫瓦，但加大輻射功率就能提高穿墻能力嗎？答案依然是否定的。

工信部對路由器與人體距離的設(shè)定是0.2米之內(nèi)，而手機(jī)卻是緊貼人體的，在手機(jī)在與路由器通信過程中，手機(jī)的輻射功率通常會小于路由器。

假設(shè)路由器工作在100毫瓦，其輻射信號穿透兩堵混凝土墻到達(dá)了手機(jī)，但手機(jī)的信號相對較弱，并沒有傳回給路由器，因此同樣會出現(xiàn)卡頓的情況。

所以說，路由器穿墻能力并不取決于其輻射功率，更多地取決于路由器對低信噪比弱信號的接收能力，這才是信號穿墻能力的真相。

天線越多路由就越好？

“天線越多覆蓋越廣，天線越多信號越強(qiáng)，總之天線越多路由就越好”——覺得很“常識”的朋友可以繼續(xù)往下看正文了。為你解讀天線數(shù)量與信號強(qiáng)弱的關(guān)系！

首先，大家也應(yīng)該注意到了，老一代無線路由器的天線肯定不會超過一根，這里的“老一代”指的是802.11n協(xié)議以前的802.11a/b/g路由，老的54M產(chǎn)品就只有一根天線。這樣的話，802.11n顯然成了一條分水嶺，也是從那時(shí)開始天線不再只有孤零零的一根(1t1r的150M是個例外)，那到底是怎么一回事?這里我們就要提到一項(xiàng)11n協(xié)議之后才得到具體應(yīng)用的多天線技術(shù)，也是無線通信領(lǐng)域一項(xiàng)非常重要的技術(shù)——MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多入多出)

先來看個例子，有人說，為什么我買了一個最新款的3天線支持802.11ac協(xié)議的無線路由器，結(jié)果信號強(qiáng)度、覆蓋范圍甚至連速度都沒上去呢?天線不夠?告訴你，300根也沒用，檢查一下你用的接受終端支不支持AC協(xié)議吧。比如你用的iPhone 3，這手機(jī)可只支持11a/b/g連11n都談不上，那么即便是你給這它拆了加幾根天線也沒用。怎么解決?加裝AC網(wǎng)卡或者換終端，總之加天線是沒有用的。

為什么這樣說?首先，Wi-Fi應(yīng)用的環(huán)境是室內(nèi)，我們常用的802.11系列協(xié)議也是針對這種條件來建立的。由于發(fā)射端到接收端之間存在各種各樣的障礙物，收發(fā)時(shí)幾乎不存在直射信號的可能。那怎么辦?這個辦法叫做多徑傳輸，也叫多徑效應(yīng)。多徑，從字面上也很好理解，就是把增加傳輸途徑。

那么問題來了，既然是多徑，傳輸?shù)穆烦叹陀虚L有短，有的可能是從桌子反射過來的，有的可能是穿墻的，這些攜帶相同信息但是擁有不同相位的信號輾轉(zhuǎn)最終一起匯集到接收端上。現(xiàn)代通信用的是存儲轉(zhuǎn)發(fā)的分組交換，也叫包交換，傳輸?shù)氖谴a(Symbol)。由于障礙產(chǎn)生不同的傳輸時(shí)延，就造成了碼間干擾ISI(InterSymbolInterference)。為了避免ISI，通信的帶寬就必須小于可容忍時(shí)延的倒數(shù)。

對于802.11a/b/g 20MHz的帶寬，最大時(shí)延為50ns，多徑條件下無ISI的傳輸半徑為15m。在IEEE802.11協(xié)議中我們可以看到，這個值最大范圍是35m，這是協(xié)議中還有誤碼重傳等各種手段保證通信，并不是說有一點(diǎn)ISI就完全不能工作。這樣的話你會發(fā)現(xiàn)，對于802.11a/b/g協(xié)議，即使加裝再多的天線也沒有任何意義。假設(shè)這些天線可以同時(shí)工作，反而會使多徑效應(yīng)更加惡劣。

總之，無線路由器的發(fā)射范圍是這個IEEE802.11協(xié)議決定的，而非單純的看天線。

小結(jié)

說了這么多，單天線路由、雙天線路由、三線四線甚至更多究竟有沒有區(qū)別?有，但對于實(shí)際使用過程中的影響并不大，這包括信號覆蓋、信號強(qiáng)度，天線多速度快就更是無稽之談了。拋開已經(jīng)很少見的單天線，剩下的“多天線”都只是實(shí)現(xiàn)MIMO技術(shù)的“介質(zhì)”或者說是“工具”，區(qū)別在于使用的架構(gòu)不同而已：常見的雙天線產(chǎn)品主要用1T2R或2T2R，三天線產(chǎn)品則用到的是2T3R或3T3R。

理論上，增加天線數(shù)量會減少信號覆蓋盲點(diǎn)，但我們通過大量的評測證實(shí)，這種差異在普通家庭環(huán)境中完全可以忽略不計(jì)。而且，就像內(nèi)置天線不輸外置一樣，三天線覆蓋不如雙天線的情況也絕非個例，說到底產(chǎn)品質(zhì)量也是一個重要因素。至于信號強(qiáng)度和“穿墻”則取決于發(fā)射功率，這個東西工信部作過規(guī)定，不得高于20dBm(即100mW)，“天線越多信號越強(qiáng)”也就不攻自破了。最后的結(jié)論就是，只要路由采用了有效的MIMO技術(shù)，無須在意天線數(shù)量。

接下來一頁我們會進(jìn)一步深入了解MIMO技術(shù)的神奇。

MIMO技術(shù)

搜各種百科資料IEEE802.11詞條，我們可以讀到，從802.11n開始，數(shù)據(jù)傳輸速率或者說承載的數(shù)據(jù)量有了很大的提升。首先，802.11n有了40MHz模式，然而按照之前的理論，它的發(fā)射范圍應(yīng)該因此降低一半才對，但事實(shí)上數(shù)據(jù)反而提升了一倍(70m)，這又是怎么一回事?

這就要得益于MIMO技術(shù)了，剛才我們討論的種種手段都是為了對抗惡劣的多徑環(huán)境，但是多徑有沒有好的一面呢?事實(shí)上，MIMO也是基于多徑的，我們稱之為空間多樣性。多天線的應(yīng)用有很多種技術(shù)手段，這里簡單介紹兩種：波束成型(Beamforming)和時(shí)空分組碼(主要介紹Alamouti'scode)。這兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是不需要多個接收天線。尤其是Alamouti碼，連信道信息都不用，只用數(shù)學(xué)運(yùn)算就可以利用兩根天線實(shí)現(xiàn)3dB的增益，很贊對吧。

而不需要多個接收天線的優(yōu)點(diǎn)在于并不是所有設(shè)備都能裝上多天線。為了避免旁瓣輻射(天線方向圖上，最大輻射波束叫做主瓣，主瓣旁邊的小波束叫做旁瓣)，滿足空間上的采樣定理，一般以發(fā)送信號之一半波長作為實(shí)體的天線間距。無論是GSM信號1.8GHz，1.9GHz還是Wi-Fi信號的2.4GHz，我們暫取2GHz便于計(jì)算，半波長為7.5cm。所以，我們看到的路由器上天線的距離大多如此，也正是因此，我們很難在手機(jī)上安裝多個天線。

波束成型(Beamforming)：借由多根天線產(chǎn)生一個具有指向性的波束，將能量集中在想要傳輸?shù)姆较颍黾有盘杺鬏斊焚|(zhì)，并減少與其他用戶間的干擾。我們可以簡單籠統(tǒng)地這樣理解天線的指向性：假設(shè)全指向性天線功率為1，范圍只有180度的指向性天線功率可以達(dá)到2。于是我們可以用4根90度的天線在理論上提高4倍的功率。波束成型的另外一種模式是通過信道估算接收端的方位，然后有指向性的針對該點(diǎn)發(fā)射，提高發(fā)射功率(類似于聚光的手電筒，范圍越小，光越亮)。智能天線技術(shù)的前身就是波束成型。

空時(shí)分組碼(Space-Time Block Code，即STBC)：在多天線上的不同時(shí)刻發(fā)送不同信息來提高數(shù)據(jù)可靠性。Alamouti碼是空時(shí)分組碼里最簡單的一種。為了傳輸d1d2兩個碼，在兩根天線1,2上分別發(fā)送d1,-d2*和d2,d1*。由于多徑，我們假設(shè)兩根天線的信道分別為h1h2，于是第一時(shí)刻接收端收到的信息r1=d1h1+d2h2，之后接收的信息r2=-d2*h1+d1*h2。接收到的這個2維方陣只要乘以信道，就可得到d1d2的信息了。看不懂沒關(guān)系，總之呢就是Alamouti找到一組正交的碼率為2×2矩陣，用這種方式在兩根天線上發(fā)射可以互不影響;可以用一根天線接收，經(jīng)過數(shù)學(xué)運(yùn)算以后得到發(fā)射信息的方法。

其他的MIMO呢，在概念上可能比較好理解，比如2個發(fā)射天線t1t2分別對兩個接收天線r1r2發(fā)射，那么相當(dāng)于兩撥人同時(shí)干活，速度提升2倍等等。但是實(shí)際實(shí)現(xiàn)起來一方面在硬件上需要多個接收天線，另一方面需要信道估計(jì)等通信算法，那都是非常復(fù)雜，并且耗時(shí)耗硬件的計(jì)算了。

講上面兩種技術(shù)實(shí)際上是MISO(Multiple-Input Single-Output)的方法，也是想從另外一個方面證明，天線多了不代表他們能一起干活。100年前人們就知道天線越多越好越大越好了，但是天才的Alamouti碼1998年才被提出來多天線技術(shù)的802.11n協(xié)議2009年才開始應(yīng)用。

20年前，人們用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，即正交頻分復(fù)用，多載波調(diào)制的一種技術(shù))對抗由于城市間或室內(nèi)障礙太多造成的多徑衰落，而如今我們已經(jīng)開始利用多徑來提高通信質(zhì)量。這是技術(shù)上突飛猛進(jìn)的發(fā)展，而不是簡單的“想當(dāng)然”就可以實(shí)現(xiàn)的。

寫在最后

MIMO本身就是一個時(shí)變的、不平穩(wěn)的多入多出系統(tǒng)。關(guān)于MIMO的研究，是一個世界性課題，留下的疑問還有很多，同樣的問題學(xué)術(shù)上甚至也會出現(xiàn)不同的說法。不過，對于一般消費(fèi)者大可不必深究，認(rèn)清了開頭我們講的“誤區(qū)”，知道路由天線是個“工具”，普通家庭雙天線足以，選購時(shí)看清產(chǎn)品規(guī)格，不要被商家誤導(dǎo)。