Как представить распространение сигнала WiFi?

Размышляя о том, как сигнал WiFi распространяется в доме, могу ли я использовать следующий мысленный эксперимент?

Допустим абсолютная темнота. Поместите мощную лампочку там, где находится точка доступа Wi-Fi. Освещенность, достигающая различных мест в доме, примерно пропорциональна силе сигнала WiFi в этом месте.

Насколько точен этот ментальный образ? Я знаю, что радиоволны могут проникать через некоторые предметы/стены, чего не может свет. Это хоть сколько-то репрезентативно?

Поскольку вы знаете, что стены останавливают свет, но не Wi-Fi (они его ослабляют), вы уже показали, что ваше изображение неверно.
Я знаю, что это не точно - я хотел бы получить оценку того, насколько это неверно.
Все зависит от того, что у вас есть вокруг WiFi-роутера (или лампочки). Невозможно установить твердые правила. Wi-Fi, как известно, неустойчивый.
Является ли ментальный образ мусором, или несколько хорошим, или почти отличным? Просто ищу эмпирическое правило здесь.
Длина волны передачи WiFi составляет от 6 до 12 см. Исходя из этого, насколько, по-вашему, важна дифракция?
Технически радиоволны и видимый свет — это просто разные частоты одного и того же: электромагнитного излучения, передаваемого фотонами.
@Wayne Conrad: Точно, я думаю, что более точная модель была бы, если бы стены были прозрачными. Сигнал Wi-Fi, как и свет, будет распространяться равномерно во всех направлениях и уменьшаться по интенсивности на квадрат единичного расстояния. В зависимости от того, из чего на самом деле сделаны стены, например, дерево прозрачно для радиочастот, бетон с арматурными стержнями будет иметь разную степень прозрачности в зависимости от расстояния между арматурными стержнями.
Что касается распространения, то без препятствий вроде стен и т. д. Wi-Fi и свет ведут себя абсолютно одинаково. Оба распространяются со скоростью света, и оба представляют мощность в заданном месте, пропорциональную 1/r². Стены и т. д. являются «частично прозрачными» для WiFi, как тонированное стекло для света. Различия проявляются в аспектах, где имеет значение длина волны, т. е. преломлении и дифракции, в которых угол перенаправления различен, и, следовательно, Wi-Fi не распространяется точно в том же направлении, что и свет после препятствия.

Ответы (4)

Это больше похоже на то, что стены были из полупрозрачного стекла, если вы хотите представить его как свет (и даже тогда вы пренебрегаете эффектами дифракции). На самом деле было бы лучше представить это как звук!

Но это, кажется, именно то, что вы ищете:

http://arstechnica.com/gadgets/2014/08/mapping-wi-fi-dead-zones-with-physics-and-gifs/

Эта статья не отражает обновленные симуляции, в которых стены поглощают часть сигнала Wi-Fi. Если вы обратитесь к первоисточнику , вы найдете это изображение для поглощающего случая, где поглощение в основном устраняет картину стоячей волны, а уровень сигнала ведет себя гораздо лучше, чем вы интуитивно ожидаете.
Это изображение моделируется, а не измеряется (!). Чтобы не умалять его работы, он опубликовал три совершенно разные версии этого изображения, учитывающие разные эффекты (поглощение и т. д.). Без экспериментальной проверки самое большее, что я получаю от этого, это: «Wi-Fi подчиняется распространению волн».
Мы знаем, что это правильно вплоть до эффектов, включенных в симуляцию. Поскольку мы говорим о том, как представить распространение Wi-Fi, это точно: я предполагаю, что OP уже знает, что он подчиняется распространению волны, что необходимо, так это визуальный пример с учетом различных эффектов, чтобы создать мысленный образ. На самом деле стены все равно имеют разные свойства, в зависимости от используемых материалов. Здесь подойдет любой пример, который успешно изображает дифракцию, отражение (поглощение) и спад с расстоянием.
Спасибо @orion за отличный ответ - принял, но я решил наградить p_h, чтобы компенсировать положительные отзывы, которых заслуживает его (ее?) ответ :)

Трудно понять, насколько «точной» является аналогия (т.е. как это определяется количественно?). Но, думаю, есть простая - лучшая аналогия:

WiFi больше похож на звук в доме. Передатчик — это динамик. Если это хороший, громкий динамик, вы все равно легко сможете услышать его в соседней комнате - через стену. Несколько стен между ними, и становится очень тускло. В зависимости от материалов стен открытие и/или закрытие дверей может иметь или не иметь большого значения. И могут быть нечетные углы или направления, где звук становится громче или становится очень тихим.

Ну, это не похоже на звук, потому что металлическое зеркало на стене будет отбрасывать тень, и вы получите очень слабый сигнал. Он не течет по краям. Для меня это больше похоже на рябь в бассейне, но в 3D.
Какая-то ирония в том, что лучшая аналогия из «света и звука» — это та, которая лучше всего соответствует наблюдаемым свойствам, а не та, которая буквально представляет тот же механизм.

Я думаю, что ваша мысленная картина довольно близка к точной, если вы помните несколько вещей:

Во-первых, длина волны беспроводных сигналов намного больше, чем длина волны видимого света. На частоте 2,4 ГГц длина волны составляет 12,5 см. Только представьте, что волны имеют длину около полуфута (если у вас есть беспроводная связь 5 ГГц, длина волн вдвое меньше). Таким образом, вы можете получить какое-то явление, которое на самом деле не видите при обычном свете, но, вероятно, воспринимаете при помощи звука; мертвые зоны, где сигнал очень слабый или вообще отсутствует.

Во-вторых, непрозрачность/прозрачность материала зависит от длины волны электромагнитных волн. Обычные диэлектрические элементы конструкции дома (гипсокартон, мебель и т. д.) будут преломлять свет в разной степени (в зависимости от диэлектрической проницаемости), а также поглощать/рассеивать «свет». Стальные двутавровые балки и любые другие металлические элементы будут казаться действительно блестящими поверхностями, особенно если они составляют значительные доли длины волны; эти объекты будут отбрасывать «тени» и создавать множество рассеивающих и мертвых зон. Провод длиной в полфута, соответствующий поляризации вашей беспроводной антенны, будет блестяще отражать свет, но несколько небольших скоб, разбросанных по вашему столу, лишь немного рассеют свет.

Итак, представьте себе полупрозрачный дом со всеми металлическими частями угольно-черного цвета, пока на него не попадет любое падающее излучение, при этом большая часть света отражается (менее блестящий, если он полон железа, более блестящий, если это золото/серебро). Затем представьте участки повышенной яркости и повышенной темноты в результате интерференционных паттернов, которые неизбежно появятся. Если вы замените свою удобную изотропную антенну с лампочкой 2,4 ГГц на антенну 5 ГГц, интерференционные картины будут разных размеров / местоположений. Вам также придется настроить то, как вы все видите; прозрачность всего в доме будет разной на другой частоте, что-то станет туманнее, а что-то яснее.

Аппаратный хакер CNLohr сделал замечательную временную съемку уровней сигнала, картографируя квадрат площадью 4 фута в своем доме, а затем трехмерный куб с помощью стола фрезерного станка с ЧПУ. Я видел это на хакаде, его проект здесь: https://hackaday.io/project/4329-wifi-power-mapping

И он ссылается на классное видео здесь: https://www.youtube.com/watch?v=aqqEYz38ens

Это в значительной степени подтверждает карту arstechnica от @orion, доказывая, что иногда ваш ноутбук имеет отличный прием на одной части стола, но переместите его на дюйм, и сигнал Wi-Fi может таинственным образом исчезнуть. Это похоже на форму волны, но отскакивает в двух плоскостях в трехмерном пространстве, образуя хорошие места, где сигнал может попасть на антенну, и другие, где сигналы поглощаются или отражаются обратно к приемнику.

Как представить распространение сигнала WiFi?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v