Powszechnie wiadomo, że im dalej od punktu sieci Wi-Fi, tym wolniej działa sieć przez Wi-Fi. Ale dlaczego miałoby tak być? Sygnały radiowe rozprzestrzeniają się w zasadzie z prędkością światła, a więc sama propagacja sygnału nie powinna być czynnikiem wpływającym na rozsądny zasięg (tysiące km / mil).

Moja teoria jest taka, że ​​za każdym razem, gdy pakiet sieciowy jest wysyłany, istnieje prawdopodobieństwo, że albo nie dotrze do lokalizacji, dotrze z uszkodzonymi danymi, albo dotrze w niewłaściwej kolejności, a prawdopodobieństwo to rośnie wraz ze wzrostem odległości, co wymusza TCP warstwa powoduje wysyłanie pakietów i ponowne wysyłanie. Ten proces wysyłania i ponownego wysyłania robi podjąć wymierne ilości czasu. Nie wystarczy, że pojedynczy pakiet zapewni jakiekolwiek zauważalne opóźnienie, ale wystarczy, że jeśli jeden na trzy pakiety będzie musiał zostać wysłany ponownie, a następnie wszystkie pakiety umieszczone z powrotem we właściwej kolejności na drugim końcu, zabierze to więcej czasu. Ale to tylko moja teoria. Jaka jest prawdziwa odpowiedź?

Wyjaśnienie

Tak więc prędkość światła (praktycznie) nie ma z tym nic wspólnego, masz rację.

WiFi wybiera tryb transmisji na podstawie jakości łącza między dwiema stacjami. Im gorsze łącze, tym silniejsza musi być transmisja. Jednym ze sposobów na pogorszenie jest posiadanie dłuższego łącza, co oznacza, że ​​mniejsza energia sygnału dociera do odbiornika, co oznacza, że ​​stosunek szumu nieodłącznego do odbiornika i odbieranego sygnału pogarsza się; jest to zazwyczaj mierzone jako SNR (stosunek sygnału do szumu). Tak więc odległość bezpośrednio w to wchodzi.

Aby uczynić transmisję bardziej niezawodną, ​​istnieją różne rzeczy, które robi WiFi (IEEE802.11 a / g / n / ac…):

1. Użyj mniej dokładnej modulacji. Jeśli miałeś wcześniej do czynienia z cyfrową komunikacją bezprzewodową, być może słyszałeś, że informacja jest przesyłana przez modulowanie fali nośnej za pomocą jednego z zestawu symboli, które są w zasadzie tylko liczbami złożonymi. Im większy jest ten zestaw symboli, tym więcej bitów można przetransportować za pomocą każdego przesyłanego symbolu, ale także im bliżej siebie znajdują się te symbole. Bliżej oznacza, że ​​potrzebujesz mniejszej mocy szumu, aby przypadkowo uzyskać inny symbol. Tak więc, jeśli twoja prędkość musi być wysoka, zwykle próbowałbyś użyć konstelacji z dużą ilością symboli, ale wtedy możesz tolerować bardzo mało szumu w porównaniu do otrzymanej mocy, tj. Potrzebujesz wysokiego SNR.
2. Łącza bezprzewodowe (ogólnie wszystkie nietrywialne łącza danych) wykorzystują coś, co nazywamy kodowaniem kanału , a zwłaszcza korekcję błędów przekazywania: Zasadniczo dodaje do danych nadmiarowość (np. W formie dwukrotnego powtarzania tych samych danych, dodawania sumy kontrolnej lub wielu innych środków). Jeśli sprytnie projektujesz kod kanału i dekoder, większa nadmiarowość oznacza, że ​​możesz poprawić wiele błędów. Im więcej redundancji, tym więcej korekcji błędów. Minusem tego jest oczywiście to, że zamiast przenosić bardziej „interesujące” dane, jesteś zmuszony przenieść tę nadmiarowość. Tak więc, jeśli użyjesz kodu kanału, który dodaje dwukrotnie więcej oryginalnych danych jako nadmiarowości, aby móc poradzić sobie z wieloma błędami (patrz 1.), wówczas możesz użyć tylko 1/3 fizycznej szybkości transmisji do faktycznego ładunku bitów

---

Zaawansowany komentarz

Powszechnie wiadomo, że im dalej od punktu sieci Wi-Fi, tym wolniej działa sieć przez Wi-Fi.

Powszechna wiedza, jak zwykle, jest rażącym uproszczeniem. Ogólna tendencja jest słuszna, im dalej, tym mniej mocy, jak wyjaśniono powyżej.

Wielościeżkowe kanały oznaczają, że wraz z odległością rzeczy nie idą monotonicznie w dół

Ale: WiFi jest zwykle używane w pomieszczeniach. W tych ustawieniach mamy coś, co nazywamy silnym scenariuszem wielościeżkowym. Oznacza to, że dzięki odbiciom na ścianach, meblach i przedmiotach znajdujących się w ogólnym otoczeniu można uzyskać różnego rodzaju zakłócenia sygnału. A to może oznaczać, że chociaż jesteś stosunkowo blisko nadajnika, twój odbiornik może nic nie widzieć, ponieważ dwie ścieżki mają po prostu różnicę w długości połowy długości fali i wzajemnie się znoszą.

Tak więc, w przypadku typowej wielościeżkowej kryty, ogólnie nie można powiedzieć „im dalej, tym gorzej”; zwykle jest to znacznie mniej łatwe. Nazywamy to zjawiskiem zanikaniem (i w tym przypadku prawdopodobnie zanikaniem na małą skalę ).

Zwiększa różnorodność kanałów w celu zwiększenia niezawodności

Następnie: Nowocześniejsze standardy Wi-Fi obsługują MIMO (wiele wejść, wiele wyjść), co w zasadzie oznacza, że ​​masz wiele anten na każdym końcu łącza. Chodzi o to, że od anteny nadawczej 1 do anteny odbiorczej 1 (nazwijmy to 1-> 1) będzie (z dużym prawdopodobieństwem) realizacja innego kanału (kanały są losowe!) Niż od anteny nadawczej 2 do anteny odbiorczej 1 ( 2-> 1) i 1-> 2 oraz 2-> 2 i tak dalej.

Te fizycznie różne kanały mogą pomóc w rozwiązaniu problemu zanikania wspomnianego powyżej. Chociaż wielokanałowy kanał 1-> 1 może losowo zostać poważnie zraniony przez samo anulowanie, 1-> 2 może nadal być OK. Twoje średnie „prawdopodobieństwo zła” spada wraz z liczbą anten. Ładny! Oznacza to, że im bardziej nasze kanały są nieskorelowane (tj. Im mniej prawdopodobne uszkodzenie jednego kanału oznacza, że ​​inne również będą złe), tym lepsza może być nasza transmisja.

Oznacza to również, że „bardzo blisko” nie jest z natury „bardzo dobre”, ponieważ oznacza to również, że prawdopodobnie różne anteny widzą prawie taką samą realizację kanału, więc nie uzyskuje się tego „bezpieczeństwa” „nie”, jest mało prawdopodobne, aby wszystkie kanały były jednocześnie złe ”.

Zatrudnianie MIMO dla zabawy i zysku (i wyższych stawek)

$i$$j$$\mathbf h_{i,j}$$\mathbf H$

$\mathbf s$$\mathbf H$

$$\mathbf r = \mathbf s \mathbf H\text.\tag 1$$

Problem polega na tym, że prawdopodobnie chcielibyśmy mieć wiele całkowicie niezależnych kanałów między transmisją a odbiorem, tzn. Aby to, co wysyłamy z jednej anteny do jednej anteny, nie miało wpływu na wszystkie pozostałe pary anten. Następnie możemy wysłać wiele strumieni danych równolegle . To da nam poważny wzrost prędkości transmisji!

Niestety powyższe równanie mówi, że musimy jakoś zważyć i zsumować wszystkie sygnały nadawcze, aby uzyskać sygnał odbiorczy każdej anteny. Hm, smutno.

$\mathbf H$$\mathbf \Lambda$

To możliwe, jeśli $\mathbf \Lambda$

$$\mathbf H = \mathbf{U\Lambda V^*}\tag 2$$

$\mathbf \Lambda$$(1)$

$$\mathbf r = \mathbf{sU\Lambda V^*}\text.\tag 3$$

$\mathbf H$$\mathbf V$$\mathbf V$$\mathbf {V^*V}=\mathbf I$

$$\begin{align} \mathbf {rV} &= \mathbf{sHV}\tag 4\\ &=\mathbf{sU\Lambda V^*V}\tag 5\\ &=\mathbf{sU\Lambda I}\tag 6\\ &=\mathbf{sU\Lambda}\tag 7\\ \end{align}$$

Niiiiice. Czytać$(7)$

$\mathbf V$$\mathbf s$$\mathbf U$$\min($$)$

Algorytm staje się więc dość prosty:

1. Pomiar $\mathbf H$
2. $\mathbf H$$\mathbf{U\Lambda V^*}$
3. $\mathbf s$$\mathbf U$
4. $\mathbf r$$\mathbf V$

---

To wszystko działa tylko wtedy, gdy SVD daje dobre wyniki, a dzieje się tak tylko wtedy, gdy kanały pary fizycznych anten są wystarczająco niezależne. Oznacza to, że w przypadku MIMO bliskość bliskości oznacza, że ​​możesz potencjalnie transmitować nawet mniej niż na średnią odległość, ponieważ odległość oznacza, że ​​po drodze jest więcej różnych, losowych reflektorów. (Po pewnym dystansie dominują efekty utraty ścieżki i zawsze się pogarszasz).

Problemem nie jest czas przejścia od emitera (routera) do odbiornika (laptopa), który, jak mówisz, jest znikomy z odległości kilku metrów, ale moc, która dociera z odległością.

Zapoznaj się z formułą Friis .

Przepustowość sieci to szybkość pomyślnego dostarczenia wiadomości przez kanał komunikacyjny. Przy mniejszym poborze mocy szanse, że wiadomość nie zostanie poprawnie odebrana, są wyższe.

Hałas jest tutaj czymś, co należy wziąć pod uwagę.

Podstawową stratą z odległością względem częstotliwości jest głównie wielkość pola apertury nośnika f proporcjonalna do kwadratu fali. Stąd utrata ścieżki jest mniejsza dla niższych częstotliwości, co jest terminem dominującym w Friis Loss.

Drugim najczęściej spotykanym problemem jest ustawienie zarówno anteny, jak i strat w zakresie promieniowania, ale jest to mniej zależne od częstotliwości, ale wzór toroidalny rezonatorów 1/4 fali i dipoli. Minimalny wzór lub zerowy wzór patrzy w dół końca anteny.

Przewodzące i dielektryczne w niektórych materiałach budowlanych umożliwiają odbijanie sygnałów w całym miejscu. Jest to jednak problem również w przypadku strat zanikania ryżu w poziomach sygnału prążkowego <-80dBm dla sygnałów klasy B i zaczyna on stanowić problem powyżej tego. Linia widzenia bez odbić od ziemi od wody jest optymalną drogą transmisji dla mikrofal. Jednak w przypadku VHF i niższych duża część wody i jonosfera działają jak reflektory, zwiększając zasięg sygnału. Ale w przypadku wyższych częstotliwości odbicia prowadzą do bardziej zniekształconych sygnałów i powodują błędy zanikania Riceana.

Każde pasmo ma swój własny próg błędu, a szerokopasmowe szybkie WiFi z wykorzystaniem 20 MHz lub 40 MHz ma wyższy próg ze względu na prawa Shannona dotyczące SNR w stosunku do pasma szumu w porównaniu do BER. Najlepszy próg to zwykle najniższa szybkość transmisji danych, ale zależy od projektu. Zawsze blokuję opcje układu Wi-Fi na 11 Mb / s w systemie Windows, aby uzyskać wyższy poziom sygnału pobocznego w prążkowych poziomach sygnału niż w trybie automatycznym, ponieważ nawet ruch człowieka wokół ścieżek może powodować utratę pakietów i ukryte próby przy wyższych prędkościach transmisji danych, takich jak 54 MB / s lub więcej. Ponownie obowiązują tutaj prawa Shannona od efektów Ricean Fading i podstawowych efektów Friis Loss.

W trybie automatycznym układ WiFi zawsze będzie próbował automatycznie obniżyć szybkość transmisji danych przez modem mobilny, gdy utrata pakietów jest zbyt wysoka. Najpierw może spróbować ponownie przeszkolić odbiornik w celu wyrównania opóźnienia grupy. Następnie wynegocjuj niższą szybkość przesyłania danych, jeśli poziom błędu jest zbyt wysoki. Wynika to z prawa Shannona. Pamiętaj jednak, że te echa i zanikanie ryżu wpływają na wyrównanie opóźnienia grupy i przesunięcie sił anteny Wi-Fi w celu przekwalifikowania się tam, gdzie jest dużo ech w budynku o niskim poziomie sygnału. Rezultatem zmian siły echa nośnej jest zniekształcenie wzoru oka w demodulowanych sygnałach.

Z mojego doświadczenia wynika, że ​​im dalej znajdują się punkty końcowe między routerem mobilnym a routerem Wi-Fi, tym większa szansa na odbicia i więcej szans na anulowanie odbić i więcej rezygnacji. Nazywa się to Zanikiem Ryżu i jest najczęstszą przyczyną moich wyników testów utraty pakietów na poziomie pola granicznego poniżej -75dBm.

Sygnały poniżej dla sieci i gościa dlink są z mojego komputera na górze z kluczem Wi-Fi na wieży i routerem Dlink dużej mocy umieszczonym na dole w szufladzie. Przesunięcie anteny w routerze spowodowało zmianę poziomów sygnału i zmianę kanałów oraz z sieci na gościa bez świadomości użytkownika o chwilowej utracie łączności.