Sudah menjadi rahasia umum bahwa semakin jauh Anda pergi dari titik jaringan Wi-Fi, semakin lambat jaringan yang didapat melalui Wi-Fi. Tapi mengapa hal ini akan terjadi? Sinyal radio pada dasarnya merambat dengan kecepatan cahaya, dan dari jarak itu saja propagasi sinyal seharusnya tidak menjadi faktor untuk rentang yang masuk akal (ribuan km / mil).

Teori saya adalah bahwa setiap kali paket jaringan dikirim, ada kemungkinan bahwa paket itu tidak akan tiba di lokasi, akan tiba dengan data yang rusak, atau akan tiba di urutan yang salah, dan probabilitas ini meningkat dengan meningkatnya jarak, memaksa TCP layer menyebabkan paket dikirim dan dikirim kembali. Proses pengiriman dan kirim ulang ini memang membutuhkan jumlah waktu yang dapat dihitung. Tidak cukup bahwa satu paket akan memberikan penundaan yang nyata, tetapi cukup bahwa jika satu dari tiga paket perlu dikirim ulang, dan kemudian semua paket dimasukkan kembali dalam urutan yang benar di ujung lainnya, waktu tambahan akan diambil. Tapi itu hanya teoriku. Apa jawaban yang sebenarnya?

Penjelasan

Jadi, kecepatan cahaya (praktis) tidak ada hubungannya dengan itu, Anda benar.

WiFi memilih mode transmisi berdasarkan kualitas tautan antara dua stasiun. Semakin buruk tautannya, semakin kuat transmisi yang dibutuhkan. Salah satu cara untuk menjadi lebih buruk adalah memiliki tautan yang lebih panjang, yang berarti bahwa lebih sedikit energi sinyal yang mencapai ujung penerima, yang berarti bahwa rasio antara noise yang melekat pada penerima dan sinyal yang diterima semakin buruk; ini biasanya diukur sebagai SNR (Signal-to-Noise ratio). Jadi, begitulah jarak langsung masuk ke ini.

Untuk membuat transmisi lebih kuat, ada beberapa hal yang dilakukan oleh WiFi (IEEE802.11 a / g / n / ac ...):

1. Gunakan modulasi yang kurang bagus. Jika Anda pernah berurusan dengan komunikasi nirkabel digital sebelumnya, Anda mungkin pernah mendengar bahwa informasi diangkut dengan memodulasi gelombang pembawa dengan salah satu dari serangkaian simbol, yang pada dasarnya hanya bilangan kompleks. Semakin besar seperangkat simbol, semakin banyak bit yang dapat Anda pindahkan dengan setiap simbol yang Anda kirimkan, tetapi juga, semakin dekat simbol-simbol ini satu sama lain. Closer berarti Anda membutuhkan lebih sedikit daya derau untuk secara tidak sengaja berakhir pada simbol yang berbeda. Jadi, jika kecepatan Anda harus tinggi, Anda biasanya akan mencoba menggunakan rasi bintang dengan banyak simbol, tetapi kemudian Anda hanya dapat mentolerir sangat sedikit noise dibandingkan dengan daya yang Anda terima, yaitu Anda membutuhkan SNR tinggi.
2. Tautan nirkabel (umumnya, semua tautan data non-sepele) menggunakan sesuatu yang kami sebut pengkodean saluran , dan terutama meneruskan koreksi kesalahan: Ini pada dasarnya menambahkan redundansi pada data Anda (mis. Dalam bentuk pengulangan data yang sama dua kali, atau dengan menambahkan checksum, atau dengan banyak cara lain). Jika Anda merancang kode saluran dan dekoder dengan cerdik, lebih banyak redundansi berarti Anda dapat memperbaiki banyak kesalahan. Semakin banyak redundansi, semakin banyak koreksi kesalahan. Kelemahan dari itu, tentu saja, adalah bahwa alih-alih mengangkut lebih banyak data "menarik", Anda terpaksa mengangkut redundansi itu. Jadi, jika Anda menggunakan kode saluran yang menambahkan dua kali jumlah data asli sebagai redundansi untuk dapat menangani banyak kesalahan (lihat 1.), maka Anda hanya dapat menggunakan 1/3 dari bit rate fisik Anda untuk muatan aktual bit.

---

Komentar Tingkat Lanjut

Sudah menjadi rahasia umum bahwa semakin jauh Anda pergi dari titik jaringan Wi-Fi, semakin lambat jaringan yang didapat melalui Wi-Fi.

Pengetahuan umum, seperti biasa, adalah penyederhanaan yang berlebihan. Kecenderungan umum adalah benar, semakin jauh, semakin sedikit kekuatan, seperti yang dijelaskan di atas.

Saluran Multipath berarti hal-hal tidak berjalan menurun secara monoton dengan jarak

Tetapi: WiFi biasanya digunakan di dalam ruangan. Dalam pengaturan ini, kami memiliki apa yang kami sebut skenario multipath yang kuat. Itu berarti bahwa karena pantulan pada dinding, furnitur, hal-hal yang terjadi di lingkungan umum, Anda bisa mendapatkan berbagai jenis gangguan diri sinyal. Dan itu mungkin berarti bahwa, meskipun Anda relatif dekat dengan pemancar, penerima Anda mungkin tidak melihat apa-apa, karena dua jalur kebetulan memiliki perbedaan cara setengah panjang gelombang, dan membatalkan satu sama lain.

Jadi, untuk multipath dalam ruangan yang umum, Anda umumnya tidak dapat mengatakan "semakin, semakin buruk"; biasanya jauh lebih mudah. Kami menyebut fenomena itu memudar (dan dalam hal ini, mungkin memudar skala kecil ).

Channel Diversity for Robustness gain

Lalu: Standar WiFi yang lebih modern mendukung MIMO (Multiple input, multiple output), yang pada dasarnya berarti Anda memiliki beberapa antena di setiap ujung tautan. Idenya adalah bahwa dari antena pemancar 1 untuk menerima antena 1 (sebut saja 1 -> 1) akan (dengan probabilitas tinggi) ada realisasi saluran yang berbeda (saluran acak!) Dibandingkan dari antena pengirim 2 untuk menerima antena 1 ( 2-> 1), dan 1-> 2, dan 2-> 2, dan seterusnya.

Saluran yang berbeda secara fisik ini dapat membantu masalah memudar yang disebutkan di atas. Meskipun saluran multipath 1-> 1 mungkin, secara acak, terluka parah dengan membatalkan sendiri, 1-> 2 mungkin masih OK. "Probabilitas kejahatan" rata-rata Anda berkurang dengan jumlah antena. Bagus! Itu berarti semakin banyak saluran kita tidak saling berhubungan (yaitu semakin kecil kemungkinan kegagalan satu saluran berarti yang lain juga akan buruk), semakin baik pula transmisi kita.

Itu juga berarti bahwa "sangat dekat" tidak secara inheren "sangat baik", karena itu juga berarti bahwa, mungkin, antena yang berbeda melihat cukup banyak realisasi saluran yang sama, sehingga Anda tidak mendapatkan "keamanan" dari "nah, tidak mungkin bahwa semua saluran buruk pada saat yang sama ".

Mempekerjakan MIMO untuk kesenangan & keuntungan (dan tarif lebih tinggi)

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

$\mathbf s$$\mathbf H$

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

Masalahnya adalah bahwa kita mungkin ingin memiliki banyak saluran yang sepenuhnya independen antara pengiriman dan penerimaan, yaitu sehingga apa yang kita kirim pada satu antena ke satu antena tidak berpengaruh pada semua pasangan antena lainnya. Kemudian, kami dapat mengirim beberapa aliran data secara paralel . Itu akan memberi kita peningkatan serius dalam kecepatan transmisi!

Sayangnya, persamaan di atas mengatakan bahwa kita harus menimbang dan menjumlahkan semua sinyal transmisi untuk mendapatkan sinyal penerimaan masing-masing antena. Hm, sedih.

$\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$$\min($$)$

Jadi, algoritme menjadi sangat mudah:

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

---

Ini semua hanya berfungsi jika SVD memberikan hasil yang baik, dan itu hanya terjadi ketika saluran pasangan antena fisik cukup independen. Itu berarti bahwa untuk MIMO, jarak dekat berarti Anda dapat benar-benar berpotensi mentransmisikan bahkan kurang dari untuk jarak menengah, karena jarak berarti ada lebih banyak, reflektor acak dalam perjalanan. (Setelah beberapa jarak, efek path loss mendominasi, dan Anda selalu menjadi lebih buruk.)

Masalahnya bukan waktu yang dibutuhkan untuk pergi dari emitor (router) ke penerima (laptop Anda) yang seperti yang Anda katakan dapat diabaikan dengan beberapa meter, tetapi kekuatan yang datang dengan jarak.

Lihatlah formula Friis .

Throughput jaringan adalah tingkat pengiriman pesan yang berhasil melalui saluran komunikasi. Dengan daya yang lebih sedikit diterima, kemungkinan pesan tidak diterima dengan benar lebih tinggi.

Kebisingan adalah sesuatu untuk dipertimbangkan di sini.

Kerugian mendasar dengan jarak vs frekuensi terutama ukuran area bukaan pembawa f sebanding dengan kuadrat panjang gelombang. Karenanya path loss lebih sedikit untuk frekuensi yang lebih rendah yang merupakan istilah dominan dalam Friis Loss.

Masalah ke-2 yang paling umum adalah orientasi antena dan kerugian dalam pola radiasi tetapi ini kurang tergantung pada frekuensi tetapi pola torroidal dari resonator dan dipol gelombang 1/4. Sinyal minimum atau pola nol sedang melihat ujung antena.

Konduktif dan dielektrik dalam beberapa bahan bangunan memungkinkan sinyal dipantulkan di seluruh tempat. Namun ini juga merupakan masalah untuk kerugian Rice Fading pada level sinyal pinggiran <-80dBm untuk sinyal kelas B dan mulai menjadi masalah di atas ini. Garis pandang tanpa pantulan tanah dari air adalah jalur transmisi optimal untuk gelombang mikro. Namun untuk VHF dan lebih rendah, badan besar air dan ionosfer bertindak sebagai reflektor untuk meningkatkan jangkauan sinyal. Tetapi untuk frekuensi yang lebih tinggi, pantulan menyebabkan sinyal lebih terdistorsi dan menyebabkan kesalahan Ricean Fading.

Setiap band memiliki ambang kesalahan sendiri dan pita lebar kecepatan tinggi WiFi menggunakan 20MHz atau 40MHz memiliki ambang batas yang lebih tinggi karena Hukum Shannon pada SNR vs noise bandwidth vs BER. Ambang batas terbaik biasanya adalah data rate terendah tetapi tergantung pada desain. Saya selalu mengunci opsi chip WiFi saya hingga 11Mbps di Windows untuk mendapatkan thruput yang lebih tinggi di tingkat sinyal pinggiran daripada mode otomatis karena bahkan gerakan manusia di sekitar jalur dapat menyebabkan paket hilang dan percobaan ulang pada kecepatan data yang lebih tinggi seperti 54MBps dan lebih tinggi. Lagi-lagi hukum Shannon berlaku di sini dari efek Ricean Fading dan efek Kerugian Friis yang mendasar.

Dalam mode otomatis, chip WiFi akan selalu mencoba untuk menurunkan kecepatan data secara otomatis oleh modem seluler ketika kehilangan paket terlalu tinggi. Pertama mungkin mencoba untuk melatih penerima untuk pemerataan keterlambatan grup. Kemudian negosiasikan kecepatan data yang lebih rendah jika tingkat kesalahan terlalu tinggi. Ini mengikuti dari hukum Shannon. Tapi ingat bahwa gema dan Rice Fading ini mempengaruhi penyamaan keterlambatan grup ini dan menggerakkan pasukan Antena Wifi berlatih kembali di mana ada banyak gema di gedung pada level sinyal rendah. Hasil dari perubahan kekuatan gema pembawa adalah mengubah pola mata pada sinyal yang didemodulasi.

Pengalaman saya memberi tahu saya bahwa semakin jauh titik akhir Anda antara mobile dan WiFi Router, semakin banyak kesempatan untuk refleksi dan lebih banyak kesempatan untuk refleksi untuk membatalkan dan lebih banyak drop-out. Ini disebut Rice Fading dan merupakan penyebab paling umum dari hasil pengujian saya untuk paket loss di tingkat bidang pinggiran di bawah -75dBm.

Sinyal di bawah ini untuk net dan dlink-guest berasal dari PC saya di lantai atas dengan dongle WiFi di atas menara dan router Dlink berdaya tinggi yang diletakkan di dalam laci. Memindahkan antena di router menyebabkannya mengubah level sinyal dan beralih saluran dan dari internet ke tamu tanpa kesadaran pengguna akan kehilangan konektivitas sesaat.