原创室内无线网络问题分析（3）

 2013-5-15 13:52  1665 21 25 分类: 消费电子

（续前文）

2. 物联网传感器网络

在物联网的技术架构中，将采用多种无线通信技术来满足不同场景下的信息采集、传输和控制命令传递等需求，ZigBee是主要的通信技术之一。

ZigBee也是一项局域网技术，它可以为家庭构建无线传感器与控制网络、提供无线网络服务。ZigBee主要用于在大部分时间处于睡眠状态的设备之间不太频繁地传送简短信号，理论上的最大数据速率只有250KB/S，设备间典型通通信一般只用几毫秒，属于“窄带”通信系统。

ZigBee使用的频段与WiFi一样，有许多免执照的频谱可以使用，诸多802标准利用了大部分这些频谱，其他许多技术也一样。虽然成本效益是ZigBee的设计师考虑的重要因素，但稳健性、可靠性及在嘈杂的射频环境中具有抗干扰性同样很重要。

服务于人自身的家庭（室内环境）应用，是ZigBee的主要市场目标之一。在室内环境下ZigBee网络中，一些节点会放在地板下方及其它难以触及的地方，所以即使它们耗用的功率极小，也需要配备电池，ZigBee无线电装置和处理器要取得成功，必须尺寸小、功耗低、成本低。

因此，ZigBee网络信号不仅会面临WiFi网络同样的电磁干扰、信号有效覆盖、安全覆盖等问题，功耗与成本矛盾更为突出。

3. 室内环境下的有效覆盖

室内环境下无线局域网络信号的有效覆盖是一个十分复杂、棘手的难题，主要原因在于：

² 建筑物结构的多样性：在以钢筋、水泥为主要材料的建筑物内，由于楼层的跨度、高度、区隔，甚至室内物件的布局、房门的开启，都会对无线信号的反射、折射、绕射等产生影响，从而影响无线网络信号的稳定。

² 建筑物内区隔介质的多样性：室内区隔有的采用木板、石膏板、玻璃、砖墙和钢筋水泥墙等，不同材料对无线信号的穿透损耗差别极大。

实验表明，木板和石膏板隔墙对信号的损耗较小、10mm厚度玻璃墙穿透损耗大约10dB、20cm厚度实心砖墙穿透损耗大约20dB、超过30cm厚度的钢筋水泥天花板的穿透损耗不小于30dB。

上述原因导致室内无线网络难以进行工程规划（设计），特别是酒店和家庭：

² 虽然布设了大量AP，无线信号还是不好进入客房内,信号不稳定。

² 楼上楼下和同一楼层过多AP产生干扰,速率严重下降，越多人无线上网，问题越严重（对于中空的酒店环境，干扰问题更明显）

² 同一房间内可以收到多个AP信号，2.4G同频干扰造成连接不稳定,电脑无线连接“跳来跳去,时断时续”问题。

2009年，某运营商对838户宽带用户的调查中，启用WiFi网络的用户有81户，其中35户（43.2%）对网络的接入质量满意、46户（占56.8%）对网络接入质量不满意。随着WiFi网络、物联网络设备的布设和用户终端、传感控制器等设备的不断增加，室内环境下无线网络的有效覆盖问题愈来愈突出。

4. 无线通信与电磁安全

信息技术日益发达,人们在享受其便利的同时,逐渐关心通信设备电磁辐射对人体带来的健康问题。

电场和磁场的交互变化产生的电磁波，电磁波向空中发射或汇聚的现象，叫电磁辐射。电磁辐射是以一种看不见、摸不着的特殊形态存在的物质。人类生存的地球本身就是一个大磁场，它表面的热辐射和雷电都可产生电磁辐射，太阳及其他星球也从外层空间原原不断地产生电磁辐射。围绕在人类身边的天然磁场、太阳光、家用电器等都会发出强度不同的辐射。

人体生命中包含一系列的生物电活动，这些生物电对环境的电磁波非常敏感，因此，电磁辐射可以对人体造成影响和损害，主要表现为热效应和非热效应两大方面：

Ø 热效应：人体组织70%以上是水，水分子受到电磁波辐射后相互摩擦，引起机体升温，从而影响到体内器官的正常工作。体温升高引发各种症状，如心悸、头涨、失眠、心动过缓、白细胞减少，免疫功能下降、视力下降等。产生热效就应的电磁波功率密度在10mW/CM2、微观致热效应1mW/CM2、浅致热效应在10mW/CM2以下。当功率为1000W的微波直接照射人时，可在几秒内致人死亡。

Ø 非热效应：人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的，一旦受到外界电磁场的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场将遭到破坏，人体也会遭受损害。这主要是低频电磁波产生的影响，即人体被电磁辐射照射后，体温并未明显升高，但已经干扰了人体的固有微弱电磁场，使血液、淋巴液和细胞原生质发生改变，对人体造成严重危害，可导致胎儿畸形或孕妇自然流产；影响人体的循环、免疫、生殖和代谢功能等。

“电磁污染”已成为继大气污染、水污染、固体废弃物污染和噪声污染之后的第五大污染，而且看不见，摸不着，直接作用于机器或人体，是危害严重的“隐形杀手”。电磁辐射对人体、人类的危害是长期、渐进的，人类对电磁辐射认识需要一个过程，如同许多化学添加剂对人体的危害一样，目前世界各国、各类组织制定的相关安全标准只是基于对已知问题的认识。

日常生活中的人造辐射源，则包括微波炉、收音机、电视广播发射机和卫星通讯装置等，目前对人们生活产生影响最大的是包括手机在内的移动通信终端与基站。人们在享受现代家电、移动信息设备带来的自由和充分的服务的同时，必须采取谨慎原则对待电磁辐射。