Bir Wi-Fi ağ noktasından ne kadar uzaklaşırsanız, Wi-Fi üzerinden ağın o kadar yavaşladığı yaygın bir bilgidir. Ama neden böyle olsun ki? Radyo sinyalleri esasen ışık hızında yayılır ve bu nedenle sinyal yayılımından tek başına mesafe makul bir menzil için bir faktör olmamalıdır (binlerce km / mil).

Teorim, bir ağ paketi her gönderildiğinde, ya yere ulaşmayacağı, bozuk verilerle geleceği ya da yanlış sırada geleceği ve TCP'nin zorlanmasıyla artan bir olasılıkla artma olasılığı olduğunu gönderilecek ve yeniden gönderilecek. Bu gönderme ve yeniden göndermeyi süreç yapar bir zaman ölçülebilir miktarda alın. Tek bir paketin gözle görülür bir gecikme sağlayacağı yeterli değildir, ancak üç paketten birinin yeniden gönderilmesi gerekiyorsa ve daha sonra tüm paketlerin diğer uçta doğru sırayla geri konması gerekiyorsa, ekstra zaman alacaktır. Ama bu sadece benim teorim. Gerçek cevap nedir?

açıklama

Yani, ışık hızının (neredeyse) onunla hiçbir ilgisi yok, haklısın.

WiFi, iki istasyon arasındaki bağlantının kalitesine göre bir iletim modu seçer. Bağlantı ne kadar kötü olursa , iletimin o kadar sağlam olması gerekir. Daha kötüye gitmenin bir yolu daha uzun bir bağa sahip olmaktır, yani daha az sinyal enerjisi alıcı uca ulaşır, yani alıcıya özgü gürültü ile alınan sinyal arasındaki oran kötüleşir; bu tipik olarak SNR (Sinyal-Gürültü oranı) olarak ölçülür . Yani, doğrudan bu şekilde mesafe gelir.

Bir iletimi daha sağlam hale getirmek için WiFi'nin (IEEE802.11 a / g / n / ac…) yaptığı farklı şeyler vardır:

1. Daha az ince bir modülasyon kullanın. Daha önce dijital kablosuz iletişim ile uğraştıysanız, temelde sadece karmaşık sayılar olan bir dizi simgeden biriyle bir taşıyıcı dalga modüle edilerek bilgilerin aktarıldığını duymuş olabilirsiniz. Sembol seti ne kadar büyükse, ilettiğiniz her sembolle o kadar fazla bit taşıyabilirsiniz, ancak bu semboller birbirine daha yakındır. Daha yakına gelince, yanlışlıkla farklı bir simgeye ulaşmak için daha az gürültü gücüne ihtiyacınız vardır. Dolayısıyla, hızınızın yüksek olması gerekiyorsa, genellikle çok sayıda sembol içeren bir takımyıldızı kullanmaya çalışırsınız, ancak daha sonra alınan gücünüzle karşılaştırıldığında çok az gürültüye tolere edebilirsiniz, yani yüksek SNR'ye ihtiyacınız vardır.
2. Kablosuz bağlantılar (genellikle tüm önemsiz olmayan veri bağlantıları) kanal kodlaması dediğimiz bir şey kullanır ve özellikle hata düzeltmeyi iletir: Temel olarak verilerinize artıklık ekler (örneğin, aynı verileri iki kez tekrarlama veya bir sağlama toplamı ekleyerek veya başka birçok yolla). Kanal kodunuzu ve kod çözücünüzü akıllıca tasarlıyorsanız, daha fazla yedeklilik birçok hatayı düzeltebileceğiniz anlamına gelir. Artıklık arttıkça hata düzeltmesi de artar. Bunun dezavantajı, elbette, daha "ilginç" verileri taşımak yerine, bu fazlalığı taşımak zorunda kalmanızdır. Bu nedenle, çok fazla hatayla başa çıkmak için orijinal veri miktarını iki kat fazladan fazlalık olarak ekleyen bir kanal kodu kullanırsanız (bkz. 1.), o zaman gerçek yük için fiziksel bit oranınızın yalnızca 1 / 3'ünü kullanabilirsiniz bit.

---

Gelişmiş Yorum

Bir Wi-Fi ağ noktasından ne kadar uzaklaşırsanız, Wi-Fi üzerinden ağın o kadar yavaşladığı yaygın bir bilgidir.

Genel bilgi, her zamanki gibi, aşırı derecede basitleştirmedir. Genel eğilim doğrudur, ne kadar uzaksa, yukarıda açıklandığı gibi o kadar az güç demektir.

Çok Yollu Kanallar, her şeyin mesafeyle monoton bir şekilde yokuş aşağı gitmediği anlamına gelir

Ancak: WiFi genellikle iç mekanlarda kullanılır. Bu ayarlarda güçlü çok yollu senaryo dediğimiz şeye sahibiz. Bu, duvarlar, mobilyalar, genel ortamda meydana gelen şeyler nedeniyle yansımalar nedeniyle, farklı türlerde sinyal kendi kendine müdahale edebileceğiniz anlamına gelir. Ve bu, vericiye nispeten yakın olmanıza rağmen, alıcınızın hiçbir şey göremeyeceği anlamına gelebilir, çünkü iki yolun sadece yarım dalga boyunun bir yol farkına sahip olması ve birbirini iptal etmesi.

Yani, tipik iç mekan çoklu yol için, genellikle "daha fazla, daha kötü" diyemezsiniz; genellikle çok daha az kolaydır. Bu fenomenin solması (ve bu durumda, muhtemelen küçük ölçekli solma ) diyoruz .

Sağlamlık kazançları için Kanal Çeşitliliği

Daha sonra: Daha modern WiFi standartları, MIMO'yu (Çoklu giriş, çoklu çıkış) destekler, bu da temel olarak bir bağlantının her iki ucunda birden fazla anteninizin olduğu anlamına gelir. Buradaki fikir, verici anten 1'den anten 1'i almak için (diyelim ki 1-> 1 diyelim) (yüksek olasılıkla) anten 1'i almak için verici anten 2'den (kanallar rastgele!) Farklı bir kanal gerçekleştirme (kanallar rastgele!) Olacaktır. 2-> 1) ve 1-> 2 ve 2-> 2 vb.

Bu fiziksel olarak farklı kanallar, yukarıda belirtilen solma problemine yardımcı olabilir . Çok yollu kanal 1-> 1, kendisini iptal ederek rastgele zarar verebilir, ancak 1-> 2 yine de iyi olabilir. Ortalama "kötülük olasılığınız" anten sayısı ile azalır. Güzel! Bu, kanallarımız ne kadar ilişkisiz olursa (yani bir kanalın başarısız olması diğer kanalların da kötü olacağı anlamına gelir), iletimimiz o kadar iyi olabilir.

Bu aynı zamanda "çok yakın" ın doğası gereği "çok iyi" olmadığı anlamına da gelir, çünkü bu aynı zamanda muhtemelen farklı antenlerin hemen hemen aynı kanal gerçekleştirmesini gördüğü anlamına gelir, böylece "nah" tüm kanalların aynı anda kötü olması olası değildir ".

Eğlence ve kâr (ve daha yüksek oranlar) için MIMO kullanma

Dahası, bu konuda matematiksel olarak zekiyseniz, verici anten ve anten j arasında bir kanal için matematiksel bir açıklama bulabilirsiniz , bu temsili h i , j olarak adlandırabilir ve daha sonra bu kanaldan bir matris H oluşturalım satır sayısı, hangi iletim anteninden bahsettiğimizi söyleyen satır numarası ve sütun numarasını hangi antenin alacağını söyleyerek gösterir.$i$$j$$\mathbf h_{i,j}$$\mathbf H$

Farklı verici antenlerden farklı sinyaller gönderirken bizim almak anten aldığını görmek için, sadece önde gider ve çarpma bir satır vektörü kanal matrisi ile tüm bu sinyalleri içeren H :$\mathbf s$$\mathbf H$

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

Sorun şu ki, muhtemelen gönderme ve alma arasında tamamen bağımsız kanallara sahip olmak istiyoruz, yani bir antene bir antene gönderdiğimiz şeyin diğer anten çiftleri üzerinde hiçbir etkisi yoktur. Ardından, paralel olarak birden fazla veri akışı gönderebiliriz . Bu bize iletim hızında ciddi bir artış sağlayacaktır!

Ne yazık ki, yukarıdaki denklem her bir antenin alım sinyalini almak için bir şekilde tüm iletim sinyallerini tartıp toplamamız gerektiğini söylüyor. Hımm, üzgünüm.

$\mathbf H$$\mathbf \Lambda$

$\mathbf \Lambda$

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

$\mathbf \Lambda$$(1)$

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

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

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

$(7)$

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

Böylece, algoritma oldukça kolay hale gelir:

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

---

Tüm bunlar yalnızca SVD iyi sonuçlar verirse çalışır ve bu yalnızca fiziksel anten çifti kanalları yeterince bağımsız olduğunda gerçekleşir. Bu, MIMO için yakın yakınlığın potansiyel olarak orta mesafeden bile daha az iletim yapabileceğiniz anlamına gelir , çünkü mesafe yolda daha farklı, rasgele reflektörler olduğu anlamına gelir. (Biraz mesafe geçtikten sonra, yol kaybı etkileri baskındır ve her zaman kötüleşirsiniz.)

Sorun, dedenden (yönlendiriciden) alıcıya (dizüstü bilgisayarınız) gitmek için geçen süre değil, dediğin gibi birkaç metre ile ihmal edilebilir, ancak mesafe ile gelen güç.

Friis formülüne bir göz atın .

Şebeke çıkışı, bir iletişim kanalı üzerinden başarılı mesaj iletim hızıdır. Daha az güç alındığında, bir iletinin doğru şekilde alınma olasılığı daha yüksektir.

Gürültü burada dikkate alınması gereken bir şeydir.

Mesafe ve frekans arasındaki temel kayıp esas olarak taşıyıcının dalga boyunun karesiyle orantılı f açıklık alanı boyutudur. Bu nedenle, Friis Loss'ta baskın olan düşük frekanslar için yol kaybı daha azdır.

En yaygın ikinci sorun, hem antenin oryantasyonu hem de radyasyon paternindeki kayıplardır, ancak bu daha az frekansa bağımlıdır, ancak 1/4 dalga rezonatör ve dipolün torroidal paternidir. Minimum sinyal veya boş desen antenin ucuna bakıyor.

Bazı yapı malzemelerindeki iletken ve dielektrikler, sinyallerin her yere yansımasına izin verir. Bununla birlikte, bu aynı zamanda B sınıfı sinyaller için <80dBm saçak sinyal seviyelerindeki Rice Fading kayıpları için bir problemdir ve bunun üzerinde bir sorun olmaya başlar. Sudan zemin yansımaları olmadan görüş hattı, mikrodalga için en uygun iletim yoludur. Ancak VHF ve daha düşük seviyelerde, büyük bir su kütlesi ve iyonosfer bir sinyalin menzilini artırmak için reflektör görevi görür. Ancak daha yüksek frekanslar için yansımalar daha bozuk sinyallere yol açar ve Rician Fading hatalarına neden olur.

Her bandın kendi hata eşiği vardır ve 20MHz veya 40MHz kullanan daha geniş bant yüksek hızlı WiFi, Shannon'un SNR'ye karşı gürültü bant genişliği ve BER'ye karşı yasaları nedeniyle daha yüksek bir eşiğe sahiptir. En iyi eşik genellikle en düşük veri hızıdır, ancak tasarıma bağlıdır. Yollardaki insan hareketleri bile 54MBps ve üstü gibi daha yüksek veri hızlarında paket kaybına ve gizli denemelere neden olabileceğinden, otomatik moddan daha yüksek sinyal almak için WiFi çip seçeneklerimi Windows'ta 11Mbps'ye kilitliyorum. Yine Shannon kanunları burada Rician Fading etkileri ve temel Friis Loss etkileri için geçerlidir.

Otomatik modda bir WiFi yongası, paket kaybı çok yüksek olduğunda her zaman mobil modem tarafından veri hızını otomatik olarak düşürmeye çalışır. İlk olarak, alıcıyı grup gecikmesi eşitlemesi için yeniden eğitmeye çalışabilir. Ardından, hata oranı çok yüksekse, daha düşük bir veri hızı için pazarlık yapın. Bu Shannon yasasından kaynaklanmaktadır. Ancak, bu ekoların ve Rice Fading'in bu grubu geciktirme eşitlemesini etkilediğini ve Wifi Anten kuvvetlerini, düşük sinyal seviyelerinde bir binada çok sayıda yankı olduğu yerde yeniden eğitmeyi etkilediğini unutmayın. Taşıyıcı eko gücündeki değişikliklerin sonucu, demodüle edilmiş sinyallerdeki göz modelini deforme etmektir.

Deneyimlerim, uç noktalarınızın mobil ve WiFi Router arasında ne kadar uzak olduğunu, yansımalar için daha fazla şans ve yansımaların iptal edilmesi ve daha fazla çıkış için daha fazla şans olduğunu söylüyor. Buna Rice Fading denir ve -75dBm'nin altındaki saçak alan seviyelerinde paket kaybı için test sonuçlarımın en yaygın nedenidir.

Net ve dlink-guest için aşağıdaki sinyaller, bir kulede bir WiFi dongle ve alt katta bir çekmeceye konan yüksek güçlü bir Dlink yönlendirici ile PC'imden geliyor. Antenin yönlendiricide taşınması, kullanıcının anlık bağlantı kaybı hakkında farkında olmadan sinyal seviyelerini değiştirmesine ve kanalları değiştirmesine ve ağdan misafire geçmesine neden oldu.