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    Jack Jiang

    我的最新工程MobileIMSDK:http://git.oschina.net/jackjiang/MobileIMSDK
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    【來(lái)源申明】本文引用了微信公眾號(hào)“網(wǎng)優(yōu)雇傭軍”的《是誰(shuí)偷走了我家的手機(jī)信號(hào)?》文章內(nèi)容。為了更好的內(nèi)容呈現(xiàn),下文在引用和收錄時(shí)內(nèi)容有改動(dòng),轉(zhuǎn)載時(shí)請(qǐng)注明原文來(lái)源信息,尊重原作者的勞動(dòng)。

    1、系列文章引言

    1.1適合誰(shuí)來(lái)閱讀?

    本系列文章盡量使用最淺顯易懂的文字、圖片來(lái)組織內(nèi)容,力求通信技術(shù)零基礎(chǔ)的人群也能看懂。但個(gè)人建議,至少稍微了解過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信方面的知識(shí)后再看,會(huì)更有收獲。如果您大學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》這門(mén)課,那么一定不要錯(cuò)過(guò)本系列文章。

    特別推薦即時(shí)通訊開(kāi)發(fā)者來(lái)閱讀,因?yàn)獒槍?duì)移動(dòng)弱網(wǎng)的問(wèn)題,確實(shí)可以找到很多有價(jià)值的答案。

    友情提示:本系列文章可能涉及以下通信技術(shù)范疇,如您有興趣,也可自行系統(tǒng)地學(xué)習(xí):

    技術(shù)交流:

    1.2本系列文章的初衷

    作為即時(shí)通訊(IM、消息推送等應(yīng)用場(chǎng)景)相關(guān)技術(shù)的開(kāi)發(fā)者人員來(lái)說(shuō),似乎了解跨專(zhuān)業(yè)的通信技術(shù)(這是大學(xué)通信工程專(zhuān)業(yè)類(lèi)學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容),有點(diǎn)過(guò)于深入和底層了,因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)熟練掌握邏輯層的TCP\IP相關(guān)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)編程相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)就差不多能勝任這方面的本職工作了。

    沒(méi)錯(cuò),確實(shí)是這樣。但在開(kāi)發(fā)IM、推送這類(lèi)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí),尤其在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)下,各種弱網(wǎng)問(wèn)題,讓人非常痛苦。

    典型的弱網(wǎng)問(wèn)題,比如:

    • 1)頻繁掉線(xiàn);
    • 2)丟包嚴(yán)重;
    • 3)網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng);
    • 4)網(wǎng)絡(luò)延遲;
    • ........

    那么,針對(duì)以上現(xiàn)象,怎么才能有底氣的跟老板、客戶(hù)、產(chǎn)品經(jīng)理地解釋以下問(wèn)題?

    • 1)導(dǎo)致這些現(xiàn)象的根本原因到底是什么?
    • 2)怎么跟老板解釋?zhuān)愣ㄔ诟哞F上用好音視頻聊天功能很困難?
    • 3)怎么跟客戶(hù)解釋P2P在3G、4G甚至5G網(wǎng)絡(luò)下的成功率問(wèn)題?
    • 4)怎么向客戶(hù)說(shuō)明,商場(chǎng)或人多場(chǎng)合下,明明信號(hào)很好,但你的APP確用不了?
    • .......

    你說(shuō)這些都是網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題,APP代碼無(wú)能為力。那么,你倒是講講到底是什么樣的網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題?能把人講信服了,就可以甩鍋給網(wǎng)絡(luò),不然只能是APP代碼背鍋了。現(xiàn)實(shí)吧!

    所以,我們還是老老實(shí)實(shí)花點(diǎn)功夫來(lái)研究研究通信技術(shù)吧(通信技術(shù)直面的是網(wǎng)絡(luò)通信物理層),至少遇到問(wèn)題,不說(shuō)給別人,至少給自已找到一個(gè)說(shuō)的過(guò)去的解釋。這才是一個(gè)優(yōu)秀程序員的修養(yǎng)!

    1.3本系列文章的價(jià)值

    網(wǎng)上能找到的通信技術(shù)資料都太過(guò)專(zhuān)業(yè)或太不專(zhuān)業(yè),要么都是搞網(wǎng)絡(luò)工程方面的內(nèi)行人編寫(xiě)的(內(nèi)容專(zhuān)業(yè)但很枯燥難懂),要么就是外行的IT開(kāi)發(fā)人員寫(xiě)的(很少見(jiàn),且價(jià)值不大,因?yàn)椴粔驅(qū)I(yè),所以?xún)?nèi)容并不準(zhǔn)確,參考價(jià)值很有限)。

    既能讓外行的普通程序員看懂,還能準(zhǔn)確地講明白通信技術(shù)知識(shí),這樣的資料簡(jiǎn)直比找金礦還難。因?yàn)槠胀ǔ绦騿T能接觸到的網(wǎng)絡(luò)編程、網(wǎng)絡(luò)通信方面的資料多針對(duì)數(shù)據(jù)通信的邏輯層(比如:tcpip、socket等知識(shí)范疇),而通信技術(shù)涉及的是數(shù)據(jù)通信的物理層(交換機(jī)、路由器、天線(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)制式等),某種意義上來(lái)說(shuō),這是完全不同的技術(shù)方向。

    好消息是,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的資料搜集,終于有了本系列文章,希望能給你帶來(lái)幫助。

    1.4拓展閱讀

    即時(shí)通訊網(wǎng)之前已經(jīng)整理過(guò)《移動(dòng)端IM開(kāi)發(fā)者必讀(一):通俗易懂,理解移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的“弱”和“慢”》、《移動(dòng)端IM開(kāi)發(fā)者必讀(二):史上最全移動(dòng)弱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法總結(jié)》、《現(xiàn)代移動(dòng)端網(wǎng)絡(luò)短連接的優(yōu)化手段總結(jié):請(qǐng)求速度、弱網(wǎng)適應(yīng)、安全保障》這幾篇初涉通信層的文章,但都因技術(shù)廣度和深度有限,能帶給讀者的幫助比較局限。如果您看過(guò)這幾篇文章,那么一定不要錯(cuò)過(guò)本次的《IM開(kāi)發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(mén)》系列文章。

    另外,如果您對(duì)最基本的程序員本該掌握的網(wǎng)絡(luò)編程知識(shí)都還不怎么了解的話(huà),建議首先閱讀網(wǎng)絡(luò)編程懶人入門(mén)系列文章》、《腦殘式網(wǎng)絡(luò)編程入門(mén)系列》,以及更高深一點(diǎn)的《不為人知的網(wǎng)絡(luò)編程系列文章》。

    1.5番外:通信技術(shù)女神鎮(zhèn)樓

    ▲ 史上最高顏值科學(xué)雜志封面,人物為 “CDMA之母”——海蒂·拉瑪(一個(gè)被演藝事業(yè)耽誤的科學(xué)女神)

    2、本系列文章目錄

    IM開(kāi)發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(mén)(一):通信交換技術(shù)的百年發(fā)展史(上)

    IM開(kāi)發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(mén)(二):通信交換技術(shù)的百年發(fā)展史(下)

    IM開(kāi)發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(mén)(三):國(guó)人通信方式的百年變遷

    IM開(kāi)發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(mén)(四):手機(jī)的演進(jìn),史上最全移動(dòng)終端發(fā)展史

    IM開(kāi)發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(mén)(五):1G到5G,30年移動(dòng)通信技術(shù)演進(jìn)史

    IM開(kāi)發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(mén)(六):移動(dòng)終端的接頭人——“基站”技術(shù)

    IM開(kāi)發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(mén)(七):移動(dòng)終端的千里馬——“電磁波”

    IM開(kāi)發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(mén)(八):零基礎(chǔ),史上最強(qiáng)“天線(xiàn)”原理掃盲

    IM開(kāi)發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(mén)(九):無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的中樞——“核心網(wǎng)”

    IM開(kāi)發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(mén)(十):零基礎(chǔ),史上最強(qiáng)5G技術(shù)掃盲

    IM開(kāi)發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(mén)(十一):為什么WiFi信號(hào)差?一文即懂!

    IM開(kāi)發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(mén)(十二):上網(wǎng)卡頓?網(wǎng)絡(luò)掉線(xiàn)?一文即懂!

    IM開(kāi)發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(mén)(十三):手機(jī)信號(hào)差?一文即懂!》(* 本文)

    IM開(kāi)發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(mén)(十四):高鐵上無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)有多難?一文即懂!

    IM開(kāi)發(fā)者的零基礎(chǔ)通信技術(shù)入門(mén)(十五):理解定位技術(shù),一篇就夠

    3、本文內(nèi)容概述

    移動(dòng)通信早已深入人們的日常生活,對(duì)于IM開(kāi)發(fā)者或者移動(dòng)端程序員來(lái)說(shuō),自已和兄弟們辛辛苦苦開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品,經(jīng)常被用戶(hù)、測(cè)試、產(chǎn)品經(jīng)理、老板等各種噴,最常見(jiàn)的就是:“為什么我在公司里,APP用的好好的,回到家就說(shuō)網(wǎng)絡(luò)不行了?”、“我在路上還是好的,怎么一回來(lái)就報(bào)通信超時(shí)?到底是代碼有bug還是怎么回事?”

    ▲ IM里最煩這個(gè)紅色圖標(biāo)了(表示消息發(fā)送失敗了呢..)

    針對(duì)這類(lèi)問(wèn)題的上報(bào),每次都要費(fèi)很大的勁,查找原因、進(jìn)行解釋?zhuān)驅(qū)σ苿?dòng)通信技術(shù)的了解太淺,找到的理由就比較牽強(qiáng),別說(shuō)用來(lái)說(shuō)服用戶(hù),就連我們自已都有點(diǎn)不信。

    實(shí)際上,關(guān)于手機(jī)信號(hào)的問(wèn)題真的不是大家想象得那么簡(jiǎn)單。所以本文正好收集整理了這一塊的通信技術(shù)知識(shí),一如既往的力求通俗易懂,希望對(duì)你有用。

    ▲ 信號(hào)不好而已...

    4、什么叫手機(jī)信號(hào)差?

    對(duì)于手機(jī)信號(hào)差,大家最直觀(guān)的感受通常是,手機(jī)上網(wǎng)速度慢,打電話(huà)會(huì)時(shí)斷時(shí)續(xù),聽(tīng)不清對(duì)方的聲音。

    實(shí)際上,手機(jī)信號(hào)的質(zhì)量,是可以有參照基準(zhǔn)的。

    首先第一個(gè)基準(zhǔn),就是信號(hào)格數(shù)。當(dāng)手機(jī)上顯示的信號(hào)格數(shù)只剩下一格或二格時(shí),人們就會(huì)判斷為手機(jī)信號(hào)差。

    但是,這種判斷方式不太準(zhǔn)確。因?yàn)槭謾C(jī)信號(hào)格數(shù)并不是準(zhǔn)確而一致的判斷標(biāo)準(zhǔn)。手機(jī)的信號(hào)格數(shù)不是按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算出來(lái)的,它是手機(jī)廠(chǎng)商自己定義的,它只與手機(jī)廠(chǎng)商使用的算法有關(guān)。所以,不同品牌的手機(jī)在相同的環(huán)境下顯示的信號(hào)格數(shù)不一定一致。它并不能真實(shí)反映你手機(jī)的信號(hào)強(qiáng)度。

    不過(guò),幸運(yùn)的是,有一種方法可以發(fā)現(xiàn)手機(jī)的真實(shí)信號(hào)強(qiáng)度。比如,蘋(píng)果手機(jī)在撥號(hào)界面輸入*3001#12345#* —>撥號(hào) —>在屏幕左上角顯示信號(hào)強(qiáng)度(單位為dBm)。

    安卓手機(jī)可通過(guò)系統(tǒng)設(shè)置—> 關(guān)于手機(jī) —> 狀態(tài)消息 —>信號(hào)強(qiáng)度查看。安卓手機(jī)還可以在撥號(hào)界面,輸入 *#*#4636#*#* ,也可以查看(親測(cè)小米手機(jī)可以)。

    現(xiàn)在就拿起你的手機(jī)試一試,你會(huì)看到一個(gè)負(fù)值,后面的單位為dBm。這個(gè)數(shù)字代表什么意思呢?通常它的范圍在 -50 dBm 到 -120 dBm之間。-50 dBm一定是信號(hào)滿(mǎn)格,代表信號(hào)很好。而如果是-120 dBm,你的手機(jī)或者沒(méi)有信號(hào),或者只有一格信號(hào)。

    下面兩張圖是早期對(duì)信號(hào)格數(shù)和真實(shí)信號(hào)強(qiáng)度的對(duì)比測(cè)試,供參考。

     

    從上圖可知,大致對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:

    • 1)-50 到 -79 dBm,4到5格信號(hào),表明信號(hào)非常好;
    • 2)-80 到 -89 dBm,3到4格信號(hào),表明信號(hào)良好;
    • 3)-90 到 -99 dBm,2到3格信號(hào),表明信號(hào)一般;
    • 4)-100 到 -109 dBm,1到2格信號(hào),表明信號(hào)較差;
    • 5)-110 到 -120 dBm,0到1格信號(hào),表明信號(hào)非常差。

    細(xì)心一點(diǎn),你還會(huì)看到,安卓和蘋(píng)果手機(jī)的信號(hào)格數(shù)與信號(hào)強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系是不一樣的。甚至,蘋(píng)果不同IOS版本的信號(hào)格數(shù)與信號(hào)強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系也不一樣。

    好了,現(xiàn)在您理解了到底什么叫信號(hào)差。

    5、為什么你家里的信號(hào)差?

    與收音機(jī)、衛(wèi)星、WiFi等一樣,2G/3G/4G信號(hào)都是通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波傳送的,這個(gè)無(wú)處不在的無(wú)線(xiàn)電波其實(shí)沒(méi)有你想象的那么強(qiáng)大,它們脆弱而敏感。

    它不但易受干擾,而且信號(hào)傳播時(shí)衰減極快,幸好背后有一群通信工程師隨時(shí)都在呵護(hù)著這些脆弱而且神秘的家伙。

    其中,建筑物阻擋是手機(jī)信號(hào)的最大殺手,也是你家里手機(jī)信號(hào)差的根本原因。

    這個(gè)建筑物阻擋有多狠呢?這得看你家的建筑結(jié)構(gòu)和材料。

    現(xiàn)在,我來(lái)羅列一下扼殺手機(jī)信號(hào)的九大殺手…

    【第九名】:自然植被

    信號(hào)衰減:3 到 20 dB。

    好吧,這不是建筑材料,但你家周邊總有花花草草吧。最厲害的樹(shù)葉,其導(dǎo)致信號(hào)衰減約 7至20 dB。你不妨留意一下,如果你家周?chē)鷺?shù)子較多,秋天時(shí)候的手機(jī)信號(hào)一定比夏天好。為啥呢?秋天落葉了啊!

    【第八名】:透明玻璃窗

    信號(hào)衰減:4 dB。

    除了阻擋,加之反射和折射,其可導(dǎo)致手機(jī)信號(hào)衰減 4 dB。

    【第七名】:層板/膠合板

    信號(hào)衰減:4 至 6 dB。

    值得一提的是,如果層板不防水,在回南天遇潮,或下雨天進(jìn)水,其信號(hào)衰減可到20dB。艾瑪,我勒個(gè)去!

    【第六名】:實(shí)木

    信號(hào)衰減:5 至 12 dB。

    別看實(shí)木家具好看,這玩意就是個(gè)信號(hào)殺手。不管是橡木、桃木、櫸木、楓木等任何類(lèi)型的木材,都會(huì)吸收和阻擋手機(jī)信號(hào)。木材越厚,信號(hào)越差。

    【第五名】:灰漿

    信號(hào)衰減:8 至 16 dB。

    俗稱(chēng)抹灰,它是由石灰或水泥制成的建筑材料,涂在墻壁上以保護(hù)墻體不受風(fēng)、雨、雪的侵蝕。可是,誰(shuí)知道,就這么薄的一層糊對(duì)手機(jī)信號(hào)的傷害是多么大啊!

    【第四名】:

    信號(hào)衰減:8 至 28 dB。

    不管是從建筑設(shè)計(jì)還是審美角度,磚頭都是偉大的建筑材料發(fā)明。但是,對(duì)手機(jī)信號(hào),它可一點(diǎn)也不友好。

    【第三名】:混凝土和水泥(15厘米厚)

    信號(hào)衰減:10 至 20 dB。

    大多數(shù)的現(xiàn)代建筑都用混凝土制成,挺拔而堅(jiān)固,然后,手機(jī)信號(hào)表示受不了。

    【第二名】:有色玻璃/低輻射玻璃

    信號(hào)衰減:24 至 40 dB。

    所謂低輻射玻璃,就是在玻璃表面上鍍上含有一層或兩層甚至多層膜系的金屬薄膜或金屬氧化物薄膜,來(lái)降低能量吸收或控制室內(nèi)外能量交換,保障生活、工作的舒適性,并以此達(dá)到環(huán)保節(jié)能的目的。一些高大上的辦公大樓采用的正是這種材料,信號(hào)衰減嚇?biāo)纻€(gè)人。

    【第一名】:金屬

    信號(hào)衰減:32 至 50dB。

    不管是鋁、銅、鋼、鐵等,金屬是手機(jī)信號(hào)的最大殺手,沒(méi)有之一。

    所以,如果你家樓頂上有個(gè)金屬棚,手機(jī)信號(hào)就很難抵達(dá)了,另外,家中的金屬物也會(huì)導(dǎo)致RF信號(hào)失真。

    所以,現(xiàn)在就很容易解釋您家里的手機(jī)信號(hào)為什么差了。

    假設(shè)您在室外的手機(jī)信號(hào)滿(mǎn)格,顯示的信號(hào)強(qiáng)度為-70dBm,現(xiàn)在,你走進(jìn)你家室內(nèi),假設(shè)您家是紅磚墻,家里有紅木家私,至少導(dǎo)致手機(jī)信號(hào)衰減25dB:-70 - 25 = -95(dBm),對(duì)應(yīng)的信號(hào)格數(shù)為2格或3格。

    這,就是你家里手機(jī)信號(hào)差的原因。

    6、基站輻射的謬傳

    為了解決上述信號(hào)問(wèn)題,運(yùn)營(yíng)商們只能不斷建基站,盡量讓基站離你家近一點(diǎn)。

    因?yàn)殡x基站越近,到達(dá)您家室外的信號(hào)越強(qiáng),那么抵達(dá)室內(nèi)的信號(hào)強(qiáng)度就能稍微改善。

    但是,很多居民都對(duì)此并不理解,認(rèn)為基站會(huì)帶來(lái)輻射,影響自己和家人的身體健康。

    甚至很多小區(qū),都出現(xiàn)了抵制基站建設(shè)和破壞基站的行為。

    ▲ 小區(qū)居民抵制基站建設(shè)

    ▲ 被強(qiáng)行破壞的基站

    實(shí)際上,這種擔(dān)心完全是多余的。基站的輻射非常小,不會(huì)對(duì)人體造成任何傷害。基站的電磁輻射會(huì)隨著傳輸距離增大而減弱。而人與手機(jī)是近距離接觸,因此手機(jī)輻射對(duì)人的影響都比基站要大得多。

    ▲ 生活電器的輻射對(duì)比

    基站輻射甚至是太陽(yáng)光輻射的千分之一,足以說(shuō)明基站輻射有多么微弱。

    7、寫(xiě)在最后

    好了,今天的內(nèi)容,就介紹到這。

    正如正文所說(shuō),手機(jī)信號(hào)一點(diǎn)也不強(qiáng)大,它們是脆弱而敏感的,當(dāng)信號(hào)不好時(shí),如果普通用戶(hù)都能了解到本文這些常識(shí)性的知識(shí),那就能對(duì)廣大移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)者們少一份誤解了(其實(shí)真的跟代碼沒(méi)毛關(guān)系)。

    ▲ 印度部長(zhǎng)爬樹(shù)打手機(jī)(印度的手機(jī)信號(hào)更爛)

    附錄:更多網(wǎng)絡(luò)編程干貨文章

    計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議關(guān)系圖(中文珍藏版)[附件下載]

    TCP/IP詳解 - 第11章·UDP:用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議

    TCP/IP詳解 - 第17章·TCP:傳輸控制協(xié)議

    TCP/IP詳解 - 第18章·TCP連接的建立與終止

    TCP/IP詳解 - 第21章·TCP的超時(shí)與重傳

    技術(shù)往事:改變世界的TCP/IP協(xié)議(珍貴多圖、手機(jī)慎點(diǎn))

    通俗易懂-深入理解TCP協(xié)議(上):理論基礎(chǔ)

    通俗易懂-深入理解TCP協(xié)議(下):RTT、滑動(dòng)窗口、擁塞處理

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    UDP中一個(gè)包的大小最大能多大?

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