1. Вступ Бездротові мережі мають багато параметрів, які можуть бути виміряні. Основними є: Децибели...
2. Важливі чинники про децибели для запам'ятовування
3. Децибел-міліватт (дБм, dBm)
4. Ізотропний децибел (дБи, dBi)
5. Правила дій з розмірними величинами
6. Обчислення в розумі
7. приклад розрахунку
8. SNR
9. Як визначити хороший чи сигнал

Вступ

Бездротові мережі мають багато параметрів, які можуть бути виміряні. Основними є:

• Децибели (дБ, dB)
• Децібелмілівати (дБм, dBm)
• Ізотропні децибели (дБи, dBi)
• Відношення сигнал / шум (ЗСШ; англ. Signal-to-noise ratio, скор. SNR)

Децибели (дБ, dB)

Децибели - це логарифмічна одиниця рівнів, затуханий і підсилень. Величина, виражена в децибелах, чисельно дорівнює десятковому логарифму безрозмірного відносини фізичної величини до однойменної фізичної величиною, прийнятої за вихідну, помноженому на десять.

dB = 10 * log10 (P2 / P1)

Простою мовою: в розрізі Wi-Fi в Децибелах вимірюють то наскільки бездротової сигнал став сильнішим чи слабшим.

Сила радіочастотного (РЧ) сигналу зазвичай вимірюється її потужністю в Ватах (Вт) (англ. W - Watt). Наприклад типова AM-радіостанція мовить з потужністю 50.000 Ватт; FM-радіостанція може мовити з потужністю 16.000 Ватт. Звичайний Wi-Fi передавач зазвичай має потужність до 0,1 Ватт (100 мВатт).

Коли потужність вимірюється в Ватах або міліватт, то це вважається абсолютним виміром. Іноді треба порівняти потужність двох різних передавачів. Наприклад 1-ий передавач (T1) віщає з потужністю 1 мВт, 2-ий передавач (T2) віщає з потужністю 10 мВт, а 3-ий передавач (T3) віщає з потужністю 100 мВт.

Разом: T2 більше ніж T1 на 9 мВт і в той же час в 10 разів могутніше, T3 більше ніж T2 на 90 мВт і в той же час в 10 разів могутніше.

Більш цікава картина вийде, якщо ми спробуємо порівняти 4-ий передавач (T4), який віщає з потужністю 0,00001 мВт і 5-ий передавач (T5), який віщає з потужністю 10 мВт.

Разом: T5 більше ніж T1 на 9,99999 мВт і в той же час в 1.000.000 разів могутніше.

Так який же спосіб використовувати? Порівняння абсолютних значень в мВт або порівняння відносних значень в "разах"?

З цієї причини почали використовувати логарифмічну функцію. Використовується десятковий логарифм, який позначає, в який ступінь має бути зведено число 10, що б отримати багато. наприклад:

• log10 (10) = 1 тому, що 10 в ступені 1 дорівнює 10
• log10 (100) = 2 тому, що 10 в ступені 2 дорівнює 100
• log10 (1000) = 3 тому, що 10 в ступені 3 дорівнює 1000
• і т.д.

Децибели (дБ) - це функція, яка використовує логарифми для порівняння двох абсолютних значень один з одним. Після того, як кожне значення потужністю конвертовано в логарифмічну шкалу два значення можуть використовуватися для обчислення різниці. Наступна формула використовується для обчислення потужності в дБ, де P1 і P2 - це абсолютні значення потужності двох передавачів:

dB = 10 (log10P2 - log10P1)

P2 - це цікавий для нас передавач, а P1 зазвичай називається відносної потужністю або джерелом порівняння.

Наведена вище формула може бути переписана у вигляді:

У такому поданні спочатку обчислюється абсолютне відношення потужністю двох передавачів і потім результат конвертується в логарифмічну шкалу.

Важливі чинники про децибели для запам'ятовування

Зміна потужності Значення в dB / 1000 -30 dB / 100 -20 dB / 10 -10 dB / 2 -3 dB = 0 dB x2 +3 dB x10 +10 dB x100 +20 dB x1000 +30 dB

Децибел-міліватт (дБм, dBm)

Децибел-міліватт показує, у скільки разів вимірювана потужність більше або менше 1 мілівата. У разі вимірювання в децибел-міліватт точкою відліку є 1 мВт, яка дорівнює рівню сигналу в 0 dBm. У розрізі Wi-Fi в децибел-міліватт вимірюють потужність сигналу, який віддає або приймає бездротове пристрій.

У реальному житті передавач може віддавати сигнал потужністю (Tx) 100 мВт, а приймач при цьому отримувати (Rx) 0,000031623. За допомогою наведеної вище формули ми можемо обчислити наступне: dB = 10 * log10 (0,000031623 мВт / 100 мВт) = -65 dB. Т. е. Ми отримали, що в міру проходження сигналу від передавача до приймача він змінився на -65 dB.

У децибелах обчислюється відношення потужностей сигналів, а в децибел-міліватт відношення сигналу і одного міліватт. Таким чином нам ставиться зручніше порівнювати кожне абсолютне значення з якоїсь еталонної точкою відліку. Якщо потужність сигналу менше 1 мВт, його рівень негативний. Наприклад, чутливість бездротового мережевого адаптера стандарту 802.11b при пропускній здатності 2 Мбіт / с може дорівнювати -90 дБм. Зверніть увагу, що dBm може бути додана на ходу шляху: потужність передавача dBm + мережеві втрати в dB = отриманий сигнал в dBm.

Значення в dBm значення в mW 30 1000 20 100 17 50 14 25 11 12,5 8 6,25 5 3,13 2 1,56 0 1 -1 ~ 0,79 -5 ~ 0,32 -10 0,1 - 20 0,01 -30 0,001 -40 0,0001 -50 0,00001 Оцінка Сигнал (дБм) Відмінний> -35 Дуже хороший від -51 до -35 хороший від -81 до -50 Поганий від -101 до 80 Ні з'єднання < -100

Ізотропний децибел (дБи, dBi)

Ізотропний децибел (dBi) - Різновид децибели. Характеризує ідеальну антену, у якій діаграма спрямованості виглядає у вигляді ідеальної сфери (ідеальної кулі). Як правило, якщо не обумовлено спеціально, характеристики посилення реальних антен даються щодо посилення ізотропної антени і вимірюються в ізотропних децибелах. Тобто, коли кажуть, що коефіцієнт посилення будь-якої антени дорівнює 12 децибел, мається на увазі 12 dBi.

Правила дій з розмірними величинами

Наступні правила є наслідком правил дій з розмірними величинами:

• перемножать або ділити «децибельних» значення не можна (це безглуздо);
• підсумовування «децибельних» значень відповідає множенню абсолютних значень, віднімання «децибельних» значень - поділу абсолютних значень;
• підсумовування або віднімання «децибельних» значень може виконуватися незалежно від їх «вихідної» розмірності. Наприклад, рівність 10 дБм + 13 дБ = 23 дБм є коректним, повністю еквівалентно рівності 10 мВт · 20 = 200 мВт і може трактуватися як «підсилювач з коефіцієнтом посилення 13 дБ збільшує потужність сигналу з 10 дБм до 23 дБм». Але в той же час 10 дБм - 7 дБм = 3 дБ, оскільки це еквівалентно 10 мВт / 5 мВт = 2 (рази).

Приклади операцій, їх результат і значення:

Операнди Результат Значення операції дБ + дБ дБ Твір двох чисел дБ - дБ дБ Відношення двох чисел дБм + дБм немає Твір потужностей (безглуздо) дБм - дБм дБ Відношення потужностей дБм + дБ дБм Збільшення потужності дБм - дБ дБм Ослаблення потужності

Обчислення в розумі

Операції з децибелами можна виконувати в умі:

• замість множення виконувати додавання
• замість поділу виконувати віднімання
• замість зведення в ступінь виконувати множення
• замість вилучення кореня виконується розподіл

Для цього корисно запам'ятати відповідності:

• 1 дБ → в ≈1,26 рази
• 3 дБ → в ≈2 рази
• 10 дБ → в 10 разів
• 20 дБ → в 100 разів

Далі, розкладаючи «більш складні значення» на «складові», отримуємо:

6 дБ = 3 дБ + 3 дБ → в ≈2 · 2 = в 4 рази, 9 дБ = 3 дБ + 3 дБ + 3 дБ → в ≈2 · 2 · 2 = в 8 разів, 12 дБ = 4 · (3 дБ) → в ≈24 = в 16 разів 13 дБ = 10 дБ + 3 дБ → в ≈10 · 2 = в 20 разів, 20 дБ = 10 дБ + 10 дБ → в 10 · 10 = в 100 разів, 30 дБ = 3 · (10 дБ) → в 10³ = в 1000 разів

і т.п.

Більш складні приклади:

зменшення потужності в 40 разів це в 2 * 2 * 10 раз або на - (3 дБ + 3 дБ + 10 дБ) = -16 дБ; збільшення потужності в 128 разів це 27 або на 7 · (≈3 дБ) = 21 дБ;

Ще приклади:
Передавач T1 = 4МВт
Передавач T2 = 8МВТ
Передавач T3 = 16мВт
Передавач T4 = 5Мвт
Передавач T5 = 200мВт

У мВт: передавач T2 = T1 * 2, а в дБ T2 = T1 + 3 дБ
У мВт: передавач T3 = T2 * 2, а в дБ T3 = T2 + 3 дБ
У мВт: передавач T5 = T4 * 2 * 2 * 10, а в дБ T5 = T4 + 3 + 3 + 10 дБ, т. Е. T5 = T4 + 16 дБ

приклад розрахунку

Підсумкову потужність сигналу, яку отримає приймач можна розрахувати за формулою:

Сигнал Rx = Потужність передавача Tx - Втрати в кабелі Tx + Посилення антени Tx - Втрати під час передачі по повітрю + Посилення антени Rx - Втрати в кабелі Rx

Для наведеного вище прикладу:

Сигнал Rx = 20 dBm - 2dB + 4 dBi - 69 dB + 4 dBi - 2dB = -45 dBm

SNR

Відношення сигнал / шум (ЗСШ; англ. Signal-to-noise ratio, скор. SNR) - безрозмірна величина, що дорівнює відношенню потужності корисного сигналу до потужності шуму.

SNR (dB) = 10 * log10 (Psignal / Pnoise)

Де signal - середня потужність сигналу, а Pnoise - середня потужність шуму.

Чим більше SINR тим краще. Вважається доброю практикою налаштовувати точку доступу на роботу на каналі тільки якщо його сигнал більше або дорівнює 19 dBm будь-якого іншого сигналу на цьому каналі. Поділ на 19 dBm допомагає підтримувати нормальний рівень SNR.

RSSI (англ. Received signal strength indicator) (Показник рівня сигналу) - повна потужність прийнятого приймачем сигналу. Вимірюється приймачем за логарифмічною шкалою в дБм (dBm, децибел щодо 1 мілівата). Значення RSSI погано корелює з якістю сигналу, але може використовуватися для його приблизної оцінки. Більш точну оцінку можна отримати за допомогою параметра індикатор якості сигналу (LQI). Якщо говорити простою мовою, то RSSI - це вимір того наскільки "голосно" ваш пристрій чує сигнал йде від точки доступу або маршрутизатора. Важливо розуміти, що RSSI - це не те ж саме, що і потужність передавача точки доступу. Стандарт IEEE 802.11 визначає, що RSSI може приймати значення між 0 і 255 і кожен виробник бездротових модулів сам визначає власне максимальне значення RSSI. Наприклад, у Cisco це значення 0-100, у Atheros 0-60.

dBm і RSSI це різні одиниці виміру, які представляють один і той же: рівень сигналу. Різниця в тому, що RSSI - це відносний індекс, а dBm - це відносне значення представляють рівень потужності в мВт.

Як визначити хороший чи сигнал

При оцінці рівня сигналу треба розуміти, що це отримується сигнал в dBm це не єдина характеристика. Цілком реальні ситуації, коли рівень сигналу відмінний, але при цьому в безпосередній близькості є інші точки, які працюють на тому ж каналі через що SNR виявляється поганим і, як результат швидкість і стабільність роботи з точкою буде поганий.