Statystyki siły sygnału routera bezprzewodowego

Przy zakupie routerów bezprzewodowych wydaje się, że wszystkie mają „doskonałą” lub „doskonałą” siłę sygnału. Oczywiście, takie marketingowe słowa absolutnie nic nie pozwalają na porównanie siły sygnału różnych routerów.

Jakie więc specyfikacje powinienem sprawdzić, porównując routery bezprzewodowe, aby ustalić, które z nich mają największą siłę sygnału? [czy to w ogóle możliwe?]

Na przykład w tej „karcie danych” Linksys E1000 zauważyłem dwie specyfikacje, które prawdopodobnie są powiązane z siłą sygnału: RF Pwr (EIRP) in dBi Antenna Gain in dB- z wyjątkiem tego, że nie mam absolutnego pojęcia, co one oznaczają i czy rzeczywiście są one odbiciem czegokolwiek.

Krótka odpowiedź

W wielu przypadkach - jeśli nie w większości - nie jest możliwe porównanie opublikowanych specyfikacji dostawców między produktami Wi-Fi konsumentów i określenie, która zapewni największą siłę sygnału surowego. To nigdy nie można powiedzieć, która daje najlepszy zasięg lub wydajność-at-zakresie prostu czytając spec arkusz. Zamiast tego powinieneś poszukać profesjonalnych recenzji, w których ekspert ocenia dokładnie stosunek między zakresem (zakres w różnych zakresach).

Siła sygnału

Trudność w porównywaniu specyfikacji nawet dla surowej siły sygnału polega na tym, że wielu producentów nie publikuje żadnych pomiarów związanych z siłą sygnału. Po prostu poszedłem na strony internetowe dla D-Link, Netgear i TRENDnet i nie mogłem znaleźć żadnych informacji o mocy radiowej w arkuszach specyfikacji, które sprawdziłem dla niektórych z ich najnowszych i najlepszych routerów Wi-Fi. Wśród dostawców, którzy publikują pewne informacje, różni dostawcy często publikują różne rodzaje informacji związanych z siłą sygnału, a podawane przez nich informacje nie zawsze są bezpośrednio porównywalne.

Na przykład wszystko, co Apple mówi o swoim obecnym routerze Wi-Fi AirPort Extreme 802.11n (równoczesny dwuzakresowy II) to „Moc wyjściowa radia: 20 dBm (nominalna)”. 20 dBm oznacza 100 miliwatów (mW). Ale „moc wyjściowa radia” jest prawdopodobnie miarą siły sygnału na złączu antenowym wewnątrz urządzenia. Nie mówi to, w jaki sposób anteny i przewody antenowe wpływają na moc wyjściową, ani w jaki sposób 100 mW mocy zostaje podzielone na wiele łańcuchów radiowych właściwych dla 802.11n, ani w jaki sposób moc zmienia się w zależności od pasma lub kanału (i zwykle moc różni się w zależności od pasma i kanału ze względu na wymagania prawne i charakterystykę anteny).

Więc bez żadnych informacji o antenach od Apple, nie można dokładnie porównać ich z przykładem, który podałeś dla Cisco-Linksys E1000, który podaje tylko te liczby:

RF Pwr (EIRP) w dBm: 17,5 dBm  
Zysk anteny w dBi: 1,5 dBi  

„RF Pwr” to „Moc częstotliwości radiowej”, co może sprawić, że pomyślisz, że jest to ten sam rodzaj pomiaru co „moc wyjściowa radia” Apple, ale wtedy Linksys kwalifikuje ją za pomocą „(EIRP)”. EIRP to pomiar uwzględniający anteny i przewody antenowe.

Poza tym: EIRP i inne podstawy RF

EIRP oznacza równoważną moc promieniowaną izotropowo . Aby zrozumieć EIRP, musisz najpierw zrozumieć kilka rzeczy na temat anten i wzmocnienia kierunkowego:

• Izotropowa antena jest hipotetyczna antena promieniuje energię jednakowo we wszystkich kierunkach; antena, której trójwymiarowy „wzór zasięgu” jest idealną kulą.
• Prawdopodobnie niemożliwe jest stworzenie prawdziwie izotropowej anteny i przez większość czasu i tak jej nie chcesz. Zwykle chcesz, aby antena skupiała swoją moc w jednym kierunku.
• Antena, która skupia swoją moc w określonych kierunkach, nazywana jest anteną kierunkową .
• Pomiar tego, jak dobrze antena kierunkowa zwiększa siłę sygnału w zamierzonym kierunku (kierunkach), w porównaniu z hipotetyczną anteną izotropową, nazywa się jej wzmocnieniem kierunkowym .
• Zyski kierunkowe są mierzone w decybelach w stosunku do anteny izotropowej lub dBi.
• „Dookólny” nie jest synonimem izotropowym. Anteny dookólne próbują skupić moc na dysku 2D zamiast na sferze izotropowej 3D. Pomyśl o ściśnięciu balonu z wodą między dwiema książkami. Niepotknięty balon wodny jest z grubsza sferyczny, podobnie jak wzór zasięgu anteny izotropowej. Ale kiedy ściśniesz go między dwiema książkami, rozciąga się w każdym kierunku (2D), a zatem ogólnie staje się mniej zwarty. Wielkość, którą rozciąga wzdłuż tej płaszczyzny 2D, stanowi zysk kierunkowy anteny „dookólnej”.
• Decybele to skala logarytmiczna do pomiaru stosunków. Każde 3 dB stanowi podwojenie. Stosunki są zwykle względne w stosunku do wartości odniesienia i wartości odniesienia oznaczonej literą po „dB”. Zatem „dBi” jest w decybelach względem anteny izotropowej, a dBm jest w decybelach w stosunku do 1 miliwata. 0 dBm to 1 mW. Dodatnie dBm są wielokrotnościami miliwatów, a ujemne dBm są ułamkami miliwatów.

Kiedy chcesz zmierzyć, ile mocy system radiowy emituje w najlepszym kierunku anteny, porównujesz ją z mocą, którą musiałbyś wprowadzić do anteny izotropowej, aby wypromieniowała tę samą ilość mocy w tym kierunku. Jest to ekwiwalentna moc promieniowana izotropowo lub EIRP.

... teraz wróć do porównania

Antena Linksys E1000 ma zysk kierunkowy 1,5 dBi, co oznacza, że ​​jest bardzo zbliżona do izotropowej, co prawdopodobnie jest dobre dla domowego routera bezprzewodowego. Dobra antena dookólna może mieć zysk 6 dBi w jednej płaszczyźnie, co może być świetne dla rozległego jednopiętrowego domu, ale nie pokryłby dobrze piwnicy lub drugiego piętra, gdy jest ustawiony poziomo na pierwszym piętrze w wielopiętrowym domu.

Jeśli weźmiesz EIRP E1000 na 17,5 dBm i odejmiesz 1,5 dB zysku kierunkowego, jaki daje ci antena, możesz obliczyć nominalną moc wyjściową radia na około 16 lub 17 dBm (zakładając, że kable anteny wewnętrznej jedzą między 0-1 dBm moc radia).

Czy zatem moc radiowa E1000 w zakresie 16-17 dBm sprawi, że w twojej aplikacji będzie mniej siły sygnału niż w przypadku 20 dBm AirPort Extreme? Cóż, tak naprawdę nie wiemy, ponieważ nie wiemy, ile sygnału zjadają kable antenowe i anteny AirPort Extreme, ani ile tego sygnału skupia się w kierunku, który nie ma znaczenia dla ciebie, biorąc pod uwagę, gdzie jesteś ” ponownie zlokalizuję router w domu i gdzie są Twoi klienci.

Nawet jeśli założysz, dla celów argumentu, że anteny AirPort Extreme będą mniej więcej takie same jak w Linksysie, nadal musisz wziąć pod uwagę, że siła sygnału jest tylko jednym składnikiem zasięgu i wydajności w zakresie zasięgu. Czułość odbiornika i poziom szumu również są dużymi komponentami, a dostawcy rzadko publikują w tym celu swoje specyfikacje. Niektóre radia Wi-Fi są wrażliwe na sygnały tak małe jak -95 dBm (mówimy tutaj o femtowatach), podczas gdy inne nie łamią -90 dBm. Widziałem źle zaprojektowane lub źle zmontowane / źle przetestowane routery Wi-Fi ze źródłami szumów RF wewnątrz urządzenia o wysokości -85 dBm, więc niezależnie od czułości odbiornika, nie byłby w stanie odbierać sygnałów niższych niż -85 dBm.

Niszczenie mitów

Istnieje wiele mitów i dezinformacji na temat siły i zasięgu sygnału Wi-Fi, niektóre z nich powtórzyły się w innych odpowiedziach na twoje pytanie. Chciałbym poświęcić chwilę na obalenie tutaj kilku mitów.

1. Nie wszystkie routery Wi-Fi mają taką samą moc wyjściową lub zasięg. Naprawdę istnieją znaczące różnice w mocy wyjściowej radia, konstrukcji anteny, czułości odbiornika, szumie podłogi i wszystkim innym, co wchodzi w zakres i wydajność w zakresie zasięgu. Oczywiście, jeśli masz kiepski system klienta bezprzewodowego na drugim końcu łącza, to marność może maskować wiele z zalet wielkiego routera.

2. FCC nie reguluje „domyślnej” mocy wyjściowej, tylko maksymalną. A maksymalna to 1 Watt (1000 mW).

3. Można by pomyśleć, że każdy sprzedawca zaprojektowałby produkty, które sprostałyby temu limitowi, ale to też się nie zdarza. Okazuje się, że trudno jest stworzyć dobry wzmacniacz mocy (PA), który może osiągnąć 1000 mW bez zniekształcania sygnału tak bardzo, że odbiornik nie może dekodować pakietów. Sprzedawcy nie chcą wyceniać się z rynku, więc nie mają tendencji do tworzenia projektów z bardzo drogimi PA, które mogą osiągnąć te poziomy mocy bez beznadziejnego uszkodzenia sygnału. Ponadto nie ma znaczenia, jak głośno może krzyczeć router Wi-Fi, i daleko można go usłyszeć, jeśli laptop lub smartfon klienta Wi-Fi nie może krzyczeć wystarczająco głośno, aby być słyszanym z tej samej odległości. Większość laptopów i smartfonów nie jest w stanie spalić pełnej mocy w sieci bez zniszczenia żywotności baterii.

Aktualizacja, pod koniec 2014 roku: w ciągu 3,5 roku, od kiedy to napisałem, mocne PA i wysokiej jakości LNA (wzmacniacze o niskim poziomie hałasu, które zwiększają wzmocnienie odbioru dla AP) przyjęły się. Jeśli kupujesz najwyższej klasy punkt dostępowy dla klientów indywidualnych (co w tym momencie oznacza punkt dostępowy 802.11ac, który obsługuje 3 lub więcej strumieni przestrzennych), prawdopodobnie kupujesz produkt z dobrymi PA o dużej mocy, które pozwalają mu uderzyć wbrew limitom regulacyjnym bez zniekształcania. To nie tylko zmienia to, co powiedziałem powyżej w punkcie 3, ale także zmienia to, co można uznać za wspólne oceny mocy Tx dla AP w punkcie 4 poniżej. W przypadku PA o dużej mocy, AP są coraz powszechniejsze w 30dBm (== 1000mW == 1 pełny wat).

4. Ktoś powiedział, że domyślną wartością dla większości routerów jest 9 mW, co jest nonsensem. 20 mW jest mniej więcej najniższą, jaką widziałem, a 32-100 mW (15-20 dBm) jest powszechne. Potwierdzają to specyfikacje, które znaleźliśmy dla E1000 i AirPort Extreme.

Oczywiście moc RF (częstotliwość radiowa) i wzmocnienie anteny są powiązane z tym, jak „głośny” jest sygnał RF, gdy opuszcza router.

W rzeczywistości liczby te prawdopodobnie nie mają znaczenia, z kilku powodów.

Po pierwsze, z technicznego punktu widzenia, wyjście RF to tylko około 1/4 historii ... Czułość odbioru jest również ważna (co dobrego, jeśli router może mówić, ale nie może słuchać?). Ważne są również możliwości przesyłania i odbierania karty bezprzewodowej w komputerze / laptopie.

Ważniejszym powodem, dla którego moc nadawania nie jest bardzo użytecznym miernikiem routera, jest to, że istnieją bardzo surowe ograniczenia prawne (ustanowione przez FCC w USA i inne organy zarządzające gdzie indziej), nawet na nielicencjonowanych częstotliwościach używanych przez sieci bezprzewodowe, aby uniknąć przeszkadzania innym osobom korzystającym z Wi-Fi w tym samym obszarze.

Zasadniczo (prawdopodobnie zawsze) każdy producent routera będzie nadawał w najwyższym dozwolonym limicie - robienie czegokolwiek mniejszego sprawiłoby, że jego router byłby oczywiście mniej przydatny, więc nie sprzedawałyby dużo.

Dlatego spojrzenie na czystą siłę sygnału RF jest prawdopodobnie stratą czasu.

Bardziej prawdopodobne jest, że wpłynie na twój użyteczny zasięg, z jakiej formy 802.11 korzystasz. 802.11n jest reklamowany jako znacznie szybszy (i jest - w odpowiednich okolicznościach), ale generalnie ma znacznie krótszy zasięg - z powodów, których nie do końca rozumiem, a poza tym są nieco nie na temat tego pytania .

Zgodnie z ogólną zasadą, im mniejsza prędkość transmisji sieci, tym większy zasięg. W dużej mierze router i karta Wi-Fi automatycznie negocjują najszybszą możliwą prędkość, dlatego zawsze powinieneś uzyskać najlepszą kombinację prędkości / zasięgu w danym momencie. Możesz poprawić tę sytuację, pozwalając routerowi na użycie jak największej liczby odmian 802.11 - tj. Zezwalając na b i g, i nie zmuszając go do używania g. Chciałbym wiedzieć więcej o 802.11, abym mógł tutaj podać bardziej szczegółowe informacje.

Miałem wiele routerów w ciągu dnia i wszystkie są prawie takie same, jeśli chodzi o siłę sygnału przy równych antenach. Myślę, że domyślna moc transmisji regulowana przez FCC wynosi około 9 mw i jest taka sama dla wszystkich routerów. Powiedziawszy to, antena ma ogromną różnicę, więc upewnij się, że masz router z wymiennymi antenami. Drugą (i najważniejszą moim zdaniem) kwestią jest to, czy router jest zdolny do uruchamiania oprogramowania firm trzecich. Nie kupuję routera, chyba że jest on zdolny do obsługi DD-WRT. Z DD-WRT możesz zwiększyć moc nadawania do 251 mw, jeśli chcesz, ale przekroczenie 70 mw zwykle nie robi nic, oprócz tworzenia zniekształceń sygnału.

Z DD-WRT na starej szkole Linksys WRT-54G i anteną yagi o zysku 24dbi mam połączenie bezprzewodowe o długości 2 mil, co daje mi prędkość transmisji 9 Mb / s. To połączenie bezprzewodowe było źródłem mojego Internetu przez ostatnie 5 lat.