在地鐵站、商場等公共場所的天花板上,你是否留意過這樣長得像蘑菇的白色物體?它們是什麼,有什麼作用呢?

地鐵站天花板上的“白色蘑菇”丨小編拍攝
白色蘑菇狀的裝置是什麼?
這些裝置通常是無線接入點(Wireless Access Point, WAP),它允許無線裝置(如手機、筆記型電腦、平板電腦等)透過無線訊號連線到有線網路。我們可以把它想象成一個無線訊號的“發射塔”,它可以將網際網路的訊號“廣播”出來,讓周圍的無線裝置都能接收到並連線上網。

蘑菇狀吸頂天線丨ycantenna.com
要想理解它的作用,不妨先了解下我們每天在用的手機是如何實現上網功能的?
手機是怎麼實現上網的?
說到手機上網,最常見的兩種方式就是蜂窩資料網路和無線區域網。
蜂窩資料網路是一種無線通訊網路,它允許移動裝置透過無線訊號與網際網路進行資料通訊。蜂窩網路的基站覆蓋區域理論上呈六邊形排列,類似於蜜蜂蜂房般的六邊形結構,因此得名“蜂窩”。我們熟悉的4g、5g,就是蜂窩行動網路的一種。手機裡內建有蜂窩調變解調器,它會主動尋找最近的蜂窩基站(Cell Tower),然後透過SIM卡(手機接入蜂窩網路的“身份憑證”)與網路運營商的蜂窩網路建立連線。當我們在手機上瀏覽網頁、下載檔案或者上傳照片時,手機就會把資料打包好,透過蜂窩網路傳送給基站。基站就像一個“中轉站”,把資料傳遞到運營商的核心網路(Core Network),核心網路再像一個“超級快遞樞紐”,把資料快速、準確地送到網際網路的各個角落,讓我們能夠輕鬆地完成資料訪問、下載和上傳等各種操作。

圖源:攝圖網
另一種手機上網的方式就是無線區域網,也就是我們俗稱的Wi-Fi。手機內建的Wi-Fi模組會像雷達一樣,掃描周圍有沒有Wi-Fi訊號。當你選擇連線到某個Wi-Fi網路時,通常需要輸入網路密碼。連線成功後,無線接入點(比如路由器)會啟動一個“身份分配器”——DHCP(動態主機配置協議),給你的手機發一個獨一無二的“身份證”——本地IP地址。有了這個“身份證”,就可以確保網路中的通訊能夠正確傳送到你的手機。當手機成功連線到無線接入點後,就可以透過它訪問網際網路了。無線接入點會將手機的資料包透過有線網路(比如光纖、DSL等)送到網際網路服務提供商(ISP)那裡,ISP再把資料包送到網際網路的各個角落。同時,它也會把從網際網路收到的資料包送回手機,所有的資料都是透過這個無線接入點進出,就像是手機和網際網路之間的“超級傳送門”。

圖源:攝圖網
為什麼坐電梯時手機網路會卡?
大家或多或少都經歷過手機訊號“掉鏈子”的瞬間,比如坐電梯時突然斷網,或者在地鐵、高鐵上訊號時強時弱。是什麼影響了手機的訊號呢?
第一個因素就是距離無線接入點或者基站的距離。手機訊號本質上是電磁波,當電磁波在空氣中傳播時,就像跑馬拉松一樣,跑得越遠越累,訊號強度也會隨著距離增加而逐漸衰減。這一點我們會有直觀的感受,比如在家裡時,手機離路由器越近,訊號越好,越遠就越弱。

圖源:sina.com
第二個因素是遮蔽效應,最典型的例子就是電梯內沒訊號。這是因為電梯廂通常是由金屬材料構成,會反射和吸收無線電波,導致訊號強度大幅減弱。同樣,高層建築的牆壁和樓板大多是鋼筋混凝土,這種材質也會給訊號傳播“設卡”,讓訊號難以穿透。
第三個因素是基站切換,經常出現在坐地鐵或者坐高鐵等快速移動的場景下,網路訊號會時強時弱。在快速移動的行進過程中,手機就像參加接力賽的運動員,從一個基站的覆蓋範圍跑到另一個基站。手機會自動切換基站,目的是讓我們始終連線到最強、最穩定的訊號源。雖然整個切換過程非常快速和流暢,但如果移動速度太快(比如高鐵),切換頻率過高,由於基站切換時可能出現毫秒級中斷,容易出現訊號掉線或延遲。

圖源:攝圖網
這就是為什麼公共場所的天花板上總是裝有很多蘑菇狀的無線接入點,這些無線接入點和基站是現代城市通訊基礎設施的一部分,確保我們在各種複雜環境下依然可以保持高效、便捷的通訊和上網體驗。隨著技術的不斷進步,5G網路等新技術的推廣應用,未來的網路連線將會更加快速和穩定,給我們帶來更加豐富的數字生活體驗。
下次出門的時候,不妨數一數你路上能遇到多少個“白色蘑菇”吧~

圖源:遊戲《超級瑪麗》
作者:尹廣水,洛桑聯邦理工學院通訊系統碩士
策劃&編輯:rain
鳴謝:華東師範大學資料科學與工程學院 講師 劉小平 為本文提供科學指導
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