近年來，全球極端氣溫發生頻率上升，我們生活的環境溫度已不如過去穩定。對於無線設備來說，溫度變化將影響其傳輸性能。本文透過實際測試，探討不同溫度條件下無線設備的傳輸性能，揭示產品開發的一項考量要點。
目前，大多數人居住的室內環境，溫度通常維持在攝氏10~30度之間。部分地區的溫度則更加極端，例如，沙漠地區夏季的室外溫度可能超過攝氏50度、極寒地區冬季的室外溫度可能會降至攝氏零下30度。雖然這些只是少數的極端例子，但近幾年全球極端氣候事件發生頻率提升，不時有居住環境突然達到這樣的極端溫度，而造成相關災難。
這些溫度代表什麼？溫度對於無線傳輸又有什麼影響？本文將解析溫度與無線傳輸性能之間的關係，並分享無線路由器在不同溫度下的傳輸速度實測結果。
溫度與無線傳輸能力息息相關
一般所說的「無線網路速度」，是指在攝氏20至25度的環境實驗室中量測出來的數值。溫度確實會影響無線通訊設備的性能和效率，以下為常見會影響到無線效能的重要因素：
- 訊號衰減程度：溫度的變化會影響無線訊號在空氣中的衰減程度。溫度升高可能會增加訊號衰減，尤其是在高溫環境下，訊號的衰減較為明顯，這可能導致無線訊號的傳輸距離變短或穩定性下降。
- 電子元件性能：無線通訊設備包含各式電子元件，例如晶片、天線等，其性能將隨著溫度變化而改變。高溫可能會降低這些元件的效率，進而影響整個無線傳輸系統的穩定性和傳輸能力。
- 熱雜訊：隨著溫度上升，設備內部的熱雜訊也會增加。這些熱雜訊可能會干擾無線訊號的接收和解碼，進而影響傳輸的可靠性。
- 功耗：溫度的變化也會影響無線通訊設備的功耗。在高溫下，設備通常需要更多的電力來維持正常運行，這可能會對設備的電池續航能力產生影響。
綜上所述，溫度對無線傳輸能力的影響不容忽視，特別是在極端溫度環境下。為了確保無線通訊設備的穩定性和可靠性，在產品設計時，需要考慮溫度對設備的影響，並採取相應措施來進行調節或補償。
溫度/傳輸量實際測量數據
下文以實測結果，驗證在不同溫度下，無線路由器的傳輸速度是否確實出現差異。此測試使用兩台Wi-Fi 5無線路由器進行比較。首先，採用平價Wi-Fi 5無線路由器(AP1，2.4GHz極速144M)進行測試，將其置於溫控箱之中，測量各溫度下的無線網路傳輸速度，並同時監控無線路由器在運作中，產品本身表面與底面的實際溫度。
圖1 平價無線路由器(AP1)的溫度與傳輸量測量結果
由測試結果(圖1)可得知，在25度時，傳輸速度(上傳與下載)最高，當溫度更高或更低時，傳輸速度將下降。例如，在45度時，傳輸速度衰減了15%，而在零下10度時，衰減甚至高達25%。造成此現象的原因為先前提到的訊號衰減、電子元件特性或是熱雜訊等因素。此外，無線路由器本身在運作時的實際溫度會比環境溫度高出約3~5度，如表1所示。由此可見，無線路由器裝置本身其實承受著比環境更高的溫度。
表1 環境溫度及無線路由器運作時的裝置溫度比較
另一台Wi-Fi 5電競無線路由器(AP2，2.4GHz極速300M)的測試結果也出現類似現象(圖2)，不過各式溫度下的傳輸量差異較小，在45度時，衰減幅度為0.5%，而在零下10度時，僅減少2.95%。這代表該產品的生產廠商注意到溫度對性能的影響，進而於設計時進行應對與優化。
圖2 電競無線路由器(AP2)的溫度與傳輸量測量結果
圖3 AP1/AP2無線路由器溫度與傳輸量比較(插值)，圖表中具有已刪除範圍(Deleted Range)
產品開發應預先考量溫度風險
雖然產品的外盒或是說明書上通常會標示工作溫度範圍，然而，實際上產品在不同溫度的效能還是具有差異。如果廠商在產品設計時未充分考慮到溫度的影響，便可能因為效能落差太大，而導致使用者體驗不佳。
因此，建議業者於產品開發階段將溫度影響列入考量。針對這部分，測試實驗室將可提供相關協助，例如百佳泰不僅提供專業的顧問與諮詢服務，更可協助業者在產品早期階段(EVT/DVT)進行早期驗證來確認產品品質。藉由預先應對溫度變化等潛在風險，優化產品使用者體驗。
(本文由百佳泰Allion Labs提供)