Wie kann man sich WLAN-Signalausbreitung vorstellen?

Wenn ich darüber nachdenke, wie sich das WLAN-Signal in einem Haushalt ausbreitet, kann ich das folgende Gedankenexperiment verwenden?

Gehen Sie von absoluter Dunkelheit aus. Platzieren Sie eine starke Glühbirne dort, wo sich der WLAN-Zugangspunkt befindet. Die Beleuchtung, die verschiedene Stellen im Haus erreicht, ist ungefähr proportional zur Stärke des WLAN-Signals an dieser Stelle.

Wie genau ist dieses mentale Bild? Ich weiß, dass die Funkwellen einige Objekte / Wände durchdringen können, die das Licht nicht kann. Ist das wenigstens einigermaßen repräsentativ?

Da Sie wissen, dass Wände Licht stoppen, aber kein WLAN (sie dämpfen es), haben Sie bereits gezeigt, dass Ihr Bild nicht korrekt ist.
Ich weiß, dass es nicht genau ist - ich würde gerne eine Schätzung darüber erhalten, wie falsch es ist.
Es hängt alles davon ab, was Sie in der Nähe des WLAN-Routers (oder der Glühbirne) haben. Es gibt keine Möglichkeit, feste Regeln zu geben. WiFi ist notorisch unberechenbar.
Ist das mentale Bild Mist, oder einigermaßen gut, oder fast großartig? Ich suche hier einfach nach einer Faustregel.
Die Wellenlänge von WLAN-Übertragungen liegt zwischen 6 und 12 cm. Wie wichtig ist Ihrer Meinung nach die Beugung?
Technisch gesehen sind Radiowellen und sichtbares Licht nur unterschiedliche Frequenzen derselben Sache: elektromagnetische Strahlung, die von Photonen übertragen wird.
@Wayne Conrad: Genau - ich denke, ein genaueres Modell wäre, wenn die Wände transparent wären. Das WLAN-Signal wie Licht würde sich gleichmäßig in alle Richtungen ausbreiten und an Intensität um das Quadrat der Entfernungseinheit abnehmen. Abhängig davon, ob die Wände tatsächlich aus beispielsweise Holz bestehen, ist HF-transparent, Beton mit Bewehrungsstäben würde je nach Bewehrungsabstand unterschiedliche Transparenzgrade aufweisen.
Was die Ausbreitung betrifft, so verhalten sich WLAN und Licht ohne Hindernisse wie Wände & Co. absolut gleich. Beide breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit aus und beide präsentieren die Leistung an einem bestimmten Ort proportional zu 1/r². Wände &c. sind "teilweise transparent" für WLAN, wie getöntes Glas für Licht. Die Unterschiede zeigen sich in Aspekten, bei denen die Wellenlänge eine Rolle spielt, dh Brechung und Beugung, bei denen der Umlenkwinkel unterschiedlich ist und sich WiFi daher nicht in genau derselben Richtung ausbreitet wie Licht nach dem Hindernis.

Antworten (4)

Es ist eher so, als wären die Wände halbtransparentes Glas, wenn Sie es sich als Licht vorstellen wollen (und selbst dann vernachlässigen Sie Beugungseffekte). Es wäre eigentlich besser, es sich als Klang vorzustellen!

Aber das scheint genau das zu sein, was du suchst:

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

Dieser Artikel spiegelt nicht die aktualisierten Simulationen wider, bei denen die Wände einen Teil des WLAN-Signals absorbieren. Wenn Sie zur Originalquelle gehen , finden Sie dieses Bild für den absorbierenden Fall, in dem die Absorption das Stehwellenmuster größtenteils eliminiert und sich die Signalstärke viel eher so verhält, wie Sie es intuitiv erwarten würden.
Dieses Bild ist simuliert, nicht gemessen (!). Um nicht von seiner Arbeit abzulenken, aber er hat drei ziemlich unterschiedliche Versionen dieses Bildes gepostet, die unterschiedliche Effekte berücksichtigen (Absorption usw.). Ohne experimentelle Überprüfung erhalte ich höchstens: "WLAN gehorcht der Wellenausbreitung".
Wir wissen, dass es bis auf die in der Simulation enthaltenen Effekte korrekt ist. Da wir darüber sprechen, wie man sich die WLAN-Ausbreitung vorstellt, ist dies genau richtig: Ich gehe davon aus, dass OP bereits weiß, dass es der Wellenausbreitung gehorcht. Was benötigt wird, ist ein visuelles Beispiel mit verschiedenen berücksichtigten Effekten, um ein mentales Bild zu erstellen. In der Realität haben Wände je nach verwendetem Material sowieso unterschiedliche Eigenschaften. Jedes Beispiel, das Beugung, Reflexion (Absorption) und Abfall mit der Entfernung erfolgreich darstellt, würde hier ausreichen.
Danke @orion für eine großartige Antwort - akzeptiert, aber ich habe mich entschieden, p_h ein Kopfgeld zu geben, um die Upvotes auszugleichen, die seine (ihre?) Antwort verdient :)

Es ist schwer herauszufinden, wie „genau“ eine Analogie ist (dh wie wird dies quantifiziert?). Aber ich denke, es gibt eine einfache - bessere Analogie:

WiFi ist eher wie Sound in einem Haus. Der Sender ist ein Lautsprecher. Wenn es sich um einen guten, lauten Lautsprecher handelt, können Sie ihn im Nebenraum noch problemlos hören - durch eine Wand hindurch. Ein paar Wände dazwischen und es wird sehr schwach. Abhängig von den Materialien in den Wänden kann das Öffnen und/oder Schließen von Türen einen großen Unterschied machen oder auch nicht. Und es kann seltsame Ecken oder Richtungen geben, in denen der Ton lauter oder besonders leise wird.

Nun, es ist nicht wie Ton, da ein Metallspiegel an der Wand einen Schatten wirft, wo Sie ein sehr schwaches Signal erhalten. Es fließt nicht um die Kanten. Für mich ist es eher wie Wellen auf einem Pool, aber in 3D.
Es ist irgendwie ironisch, dass die beste Analogie aus „Licht und Ton“ diejenige ist, die am besten zu beobachtbaren Eigenschaften passt, aber nicht diejenige, die buchstäblich derselbe Mechanismus ist.

Ich denke, Ihr mentales Bild ist ziemlich genau, solange Sie ein paar Dinge beachten:

Erstens ist die Wellenlänge der drahtlosen Signale viel länger als sichtbares Licht. Bei 2,4 GHz beträgt die Wellenlänge 12,5 cm. Stellen Sie sich einfach vor, dass die Wellen etwa einen halben Fuß lang sind (wenn Sie 5-GHz-WLAN haben, sind die Wellen halb so lang). Sie können also ein Phänomen bekommen, das Sie bei normalem Licht nicht wirklich sehen, aber Sie haben es wahrscheinlich mit Ton wahrgenommen; Totzonen, in denen das Signal sehr schwach oder gar nicht vorhanden ist.

Zweitens hängt die Opazität/Transparenz eines Materials von der Wellenlänge der EM-Wellen ab. Die üblichen dielektrischen Strukturelemente des Hauses (Trockenbau, Möbel usw.) würden das Licht in unterschiedlichem Maße beugen (als Funktion der Dielektrizitätskonstante) sowie das "Licht" absorbieren/streuen. Stahlträger und alle anderen Metallelemente würden wie wirklich glänzende Oberflächen erscheinen, besonders wenn es sich um signifikante Bruchteile der Wellenlänge handelt; Diese Objekte würden "Schatten" werfen und viele Streu- und Totzonen erzeugen. Ein halber Fuß langer Draht, der der Polarisation Ihrer drahtlosen Antenne entspricht, würde brillant reflektieren, aber einige kleine Heftklammern, die auf Ihrem Schreibtisch verstreut sind, würden das Licht nur ein wenig streuen.

Stellen Sie sich also ein halbtransparentes Haus vor, bei dem alle Metallteile pechschwarz sind, bis eine einfallende Strahlung darauf trifft, wobei das meiste Licht abprallt (weniger glänzend, wenn es voller Eisen ist, glänzender, wenn es Gold / Silber ist). Stellen Sie sich dann Taschen mit zusätzlicher Helligkeit und zusätzlicher Dunkelheit als Ergebnis der unvermeidlich auftretenden Interferenzmuster vor. Wenn Sie Ihre handliche isotrope 2,4-GHz-"Glühbirnen"-Antenne durch Ihre 5-GHz-Antenne austauschen, werden die Interferenzmuster unterschiedliche Größen/Orte haben. Sie müssten auch die Art und Weise anpassen, wie Sie alles sehen; Die Transparenz von allem im Haus wird bei einer anderen Frequenz anders sein, wobei einige Dinge verschwommener und andere Dinge klarer werden.

Der Hardware-Hacker CNLohr hat eine schöne Zeitraffer-Sammlung der Signalstärke erstellt, die ein 4-Fuß-Quadrat in seinem Haus und dann einen 3D-Würfel mit Hilfe eines CNC-Frästischs abbildet. Ich habe es am Hackaday gesehen, sein Projekt ist hier: https://hackaday.io/project/4329-wifi-power-mapping

Und er verlinkt hier auf ein cooles Video: https://www.youtube.com/watch?v=aqqEYz38ens

Es bestätigt ziemlich genau die arstechnica-Karte von @orion und beweist, dass Ihr Notebook manchmal einen guten Empfang auf einem Teil eines Schreibtisches hat, aber es einen Zentimeter bewegt und das WLAN-Signal auf mysteriöse Weise verschwinden kann. Es ist wie eine Wellenform, springt aber in zwei Ebenen im 3D-Raum und verursacht gute Stellen, an denen das Signal zur Antenne gelangen kann, und andere, an denen die Signale absorbiert oder aus dem Weg zurück zum Empfänger reflektiert werden.

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