地铁站天花板上的“白色蘑菇”竟是用来做这个的

0 科普中国 2025-02-16 18:40:13

摘要：

在地铁站、商场等公共场所的天花板上，你是否留意过这样长得像蘑菇的白色物体？它们是什么，有什么作用呢？

地铁站天花板上的“白色蘑菇” 图源：原编辑拍摄

白色蘑菇状的设备是什么？

这些设备通常是无线接入点（Wireless Access Point， WAP），它允许无线设备（如手机、笔记本电脑、平板电脑等）通过无线信号连接到有线网络。我们可以把它想象成一个无线信号的“发射塔”，它可以将互联网的信号“广播”出来，让周围的无线设备都能接收到并连接上网。

蘑菇状吸顶天线图源：ycantenna.com

要想理解它的作用，不妨先了解下我们每天在用的手机是如何实现上网功能的？

手机是怎么实现上网的？

说到手机上网，最常见的两种方式就是蜂窝数据网络和无线局域网。

蜂窝数据网络是一种无线通信网络，它允许移动设备通过无线信号与互联网进行数据通信。蜂窝网络的基站覆盖区域理论上呈六边形排列，类似于蜜蜂蜂房般的六边形结构，因此得名“蜂窝”。我们熟悉的 4g、5g，就是蜂窝移动网络的一种。

手机里内置有蜂窝调制解调器，它会主动寻找最近的蜂窝基站（Cell Tower），然后通过 SIM 卡（手机接入蜂窝网络的“身份凭证”）与网络运营商的蜂窝网络建立连接。当我们在手机上浏览网页、下载文件或者上传照片时，手机就会把数据打包好，通过蜂窝网络发送给基站。

基站就像一个“中转站”，把数据传递到运营商的核心网络（Core Network），核心网络再像一个“超级快递枢纽”，把数据快速、准确地送到互联网的各个角落，让我们能够轻松地完成数据访问、下载和上传等各种操作。

另一种手机上网的方式就是无线局域网，也就是我们俗称的 Wi-Fi。手机内置的 Wi-Fi 模块会像雷达一样，扫描周围有没有 Wi-Fi 信号。当你选择连接到某个 Wi-Fi 网络时，通常需要输入网络密码。连接成功后，无线接入点（比如路由器）会启动一个“身份分配器”——DHCP（动态主机配置协议），给你的手机发一个独一无二的“身份证”——本地 IP 地址。

有了这个“身份证”，就可以确保网络中的通信能够正确发送到你的手机。当手机成功连接到无线接入点后，就可以通过它访问互联网了。无线接入点会将手机的数据包通过有线网络（比如光纤、DSL 等）送到互联网服务提供商（ISP）那里，ISP 再把数据包送到互联网的各个角落。同时，它也会把从互联网收到的数据包送回手机，所有的数据都是通过这个无线接入点进出，就像是手机和互联网之间的“超级传送门”。

为什么坐电梯时手机网络会卡？

大家或多或少都经历过手机信号“掉链子”的瞬间，比如坐电梯时突然断网，或者在地铁、高铁上信号时强时弱。是什么影响了手机的信号呢？

第一个因素就是距离无线接入点或者基站的距离。手机信号本质上是电磁波，当电磁波在空气中传播时，就像跑马拉松一样，跑得越远越累，信号强度也会随着距离增加而逐渐衰减。这一点我们会有直观的感受，比如在家里时，手机离路由器越近，信号越好，越远就越弱。

第二个因素是屏蔽效应，最典型的例子就是电梯内没信号。这是因为电梯厢通常是由金属材料构成，会反射和吸收无线电波，导致信号强度大幅减弱。同样，高层建筑的墙壁和楼板大多是钢筋混凝土，这种材质也会给信号传播“设卡”，让信号难以穿透。

第三个因素是基站切换，经常出现在坐地铁或者坐高铁等快速移动的场景下，网络信号会时强时弱。在快速移动的行进过程中，手机就像参加接力赛的运动员，从一个基站的覆盖范围跑到另一个基站。

手机会自动切换基站，目的是让我们始终连接到最强、最稳定的信号源。虽然整个切换过程非常快速和流畅，但如果移动速度太快（比如高铁），切换频率过高，由于基站切换时可能出现毫秒级中断，容易出现信号掉线或延迟。

这就是为什么公共场所的天花板上总是装有很多蘑菇状的无线接入点，这些无线接入点和基站是现代城市通信基础设施的一部分，确保我们在各种复杂环境下依然可以保持高效、便捷的通信和上网体验。随着技术的不断进步，5G 网络等新技术的推广应用，未来的网络连接将会更加快速和稳定，给我们带来更加丰富的数字生活体验。

下次出门的时候，不妨数一数你路上能遇到多少个“白色蘑菇”吧~