เป็นความรู้ทั่วไปที่ยิ่งคุณไปจากจุดเครือข่าย Wi-Fi มากเท่าไหร่เครือข่ายที่ผ่าน Wi-Fi ก็ยิ่งช้าลงเท่านั้น แต่ทำไมถึงเป็นเช่นนี้? สัญญาณวิทยุแพร่กระจายด้วยความเร็วแสงเป็นหลักและจากการแพร่กระจายสัญญาณเพียงอย่างเดียวระยะทางไม่ควรเป็นปัจจัยสำหรับช่วงที่เหมาะสม (พันกิโลเมตร / ไมล์)

ทฤษฎีของฉันคือเมื่อใดก็ตามที่มีการส่งแพ็คเก็ตเครือข่ายมีความเป็นไปได้ที่จะไม่มาถึงที่ตั้งจะมาพร้อมกับข้อมูลที่เสียหายหรือจะมาในลำดับที่ไม่ถูกต้องและความน่าจะเป็นนี้เพิ่มขึ้นตามระยะทางที่เพิ่มขึ้น เลเยอร์ที่ทำให้แพ็กเก็ตถูกส่งและส่งใหม่ กระบวนการส่งและส่งซ้ำนี้ใช้เวลาในการคำนวณเชิงปริมาณ ไม่เพียงพอที่แพ็กเก็ตเดียวจะให้การหน่วงเวลาที่เห็นได้ชัดเจน แต่เพียงพอที่หากแพ็กเก็ตหนึ่งในสามจำเป็นต้องส่งอีกครั้งจากนั้นแพ็กเก็ตทั้งหมดจะถูกเรียงลำดับที่ถูกต้องในอีกด้านหนึ่งจะใช้เวลาพิเศษ แต่นั่นเป็นเพียงทฤษฎีของฉัน คำตอบที่แท้จริงคืออะไร

คำอธิบาย

ดังนั้นความเร็วของแสงจึงไม่มีอะไรเกี่ยวข้องกับคุณเลย

WiFi เลือกโหมดการส่งสัญญาณตามคุณภาพของลิงก์ระหว่างสองสถานี ที่เลวร้ายกว่าการเชื่อมโยงมากขึ้นแข็งแกร่งส่งจะต้องมีการ วิธีหนึ่งที่จะทำให้แย่ลงคือต้องมีการเชื่อมโยงที่ยาวขึ้นซึ่งหมายความว่าพลังงานสัญญาณน้อยกว่าถึงจุดสิ้นสุดการรับซึ่งหมายความว่าอัตราส่วนระหว่างสัญญาณรบกวนโดยธรรมชาติกับเครื่องรับและสัญญาณที่ได้รับแย่ลง โดยทั่วไปแล้วจะวัดเป็นSNR (อัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน) นั่นคือระยะทางที่มาตรงนี้

เพื่อให้การส่งสัญญาณมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้นมีสิ่งต่าง ๆ ที่ WiFi (IEEE802.11 a / g / n / ac …) ทำ:

1. ใช้การปรับแบบละเอียดน้อย หากคุณเคยจัดการกับการสื่อสารไร้สายแบบดิจิตอลมาก่อนคุณอาจเคยได้ยินว่าข้อมูลถูกส่งโดยการมอดูเลตคลื่นพาหะด้วยสัญลักษณ์ชุดใดชุดหนึ่งซึ่งโดยทั่วไปแล้วเป็นเพียงตัวเลขที่ซับซ้อน ยิ่งชุดสัญลักษณ์มีขนาดใหญ่เท่าใดคุณก็จะสามารถขนส่งได้มากขึ้นด้วยแต่ละสัญลักษณ์ที่คุณส่ง แต่ยิ่งสัญลักษณ์เหล่านี้อยู่ใกล้กันมากเท่าไหร่ ใกล้ชิดหมายความว่าคุณต้องการพลังเสียงรบกวนน้อยลงเพื่อที่จะได้สัญลักษณ์ที่แตกต่างกันโดยไม่ตั้งใจ ดังนั้นหากความเร็วของคุณต้องสูงคุณมักจะพยายามใช้กลุ่มดาวที่มีสัญลักษณ์จำนวนมาก แต่จากนั้นคุณสามารถทนต่อเสียงรบกวนน้อยมากเมื่อเทียบกับกำลังรับที่ได้รับนั่นคือคุณต้องการ SNR สูง
2. ลิงค์ไร้สาย (โดยทั่วไปลิงค์ข้อมูลที่ไม่สำคัญทั้งหมด) ใช้สิ่งที่เราเรียกใช้การเข้ารหัสช่องและโดยเฉพาะอย่างยิ่งการแก้ไขข้อผิดพลาดไปข้างหน้า: โดยทั่วไปแล้วการเพิ่มความซ้ำซ้อนให้กับข้อมูลของคุณ (เช่นในรูปแบบของการทำซ้ำข้อมูลเดิมสองครั้งหรือโดยการเพิ่มการตรวจสอบหรือโดยวิธีอื่น ๆ มากมาย) หากคุณออกแบบรหัสช่องและตัวถอดรหัสของคุณอย่างชาญฉลาดการทำซ้ำซ้อนมากขึ้นหมายถึงคุณสามารถแก้ไขข้อผิดพลาดได้มากมาย ความซ้ำซ้อนมากขึ้นการแก้ไขข้อผิดพลาดเพิ่มเติม แน่นอนว่าข้อเสียคือแทนที่จะส่งข้อมูลที่ "น่าสนใจ" มากกว่านี้คุณถูกบังคับให้ขนส่งซ้ำซ้อนนั้น ดังนั้นหากคุณใช้รหัสช่องทางที่เพิ่มจำนวนข้อมูลต้นฉบับเป็นสองเท่าเพื่อให้สามารถจัดการกับข้อผิดพลาดจำนวนมากได้ (ดู 1) ดังนั้นคุณสามารถใช้อัตราบิตทางกายภาพเพียง 1/3 ของการรับส่งข้อมูลจริง เกร็ด

---

ความเห็นขั้นสูง

เป็นความรู้ทั่วไปที่ยิ่งคุณไปจากจุดเครือข่าย Wi-Fi มากเท่าไหร่เครือข่ายที่ผ่าน Wi-Fi ก็ยิ่งช้าลงเท่านั้น

ความรู้ทั่วไปเช่นเคยเป็นเรื่องธรรมดามาก แนวโน้มทั่วไปถูกต้องยิ่งไกลออกไปยิ่งใช้พลังงานน้อยลงดังที่อธิบายไว้ข้างต้น

Multipath Channels หมายถึงสิ่งต่าง ๆ ที่ไม่ต้องวิ่งไปตามระยะทางเป็นระยะ

แต่โดยทั่วไปแล้ว WiFi จะใช้ภายในอาคาร ในการตั้งค่าเหล่านี้เรามีสิ่งที่เราเรียกว่าสถานการณ์หลายเส้นทางที่แข็งแกร่ง นั่นหมายความว่าเนื่องจากการสะท้อนบนผนังเฟอร์นิเจอร์สิ่งต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมทั่วไปคุณสามารถรับสัญญาณรบกวนได้หลายแบบ และนั่นอาจหมายถึงว่าแม้ว่าคุณจะอยู่ใกล้กับเครื่องส่งสัญญาณผู้รับของคุณอาจไม่เห็นอะไรเลยเพราะสองเส้นทางเพิ่งเกิดความแตกต่างของความยาวคลื่นครึ่งหนึ่งและตัดกันซึ่งกันและกัน

ดังนั้นสำหรับ multipath ในร่มทั่วไปคุณไม่สามารถพูดว่า "ยิ่งเลวยิ่งกว่า"; มันง่ายกว่ามาก เราเรียกปรากฏการณ์ดังกล่าวว่าจางหายไป (และในกรณีนี้อาจเป็นขนาดเล็ก )

ความหลากหลายของช่องทางสำหรับความทนทานเพิ่มขึ้น

จากนั้น: มาตรฐาน WiFi ที่ทันสมัยกว่ารองรับ MIMO (อินพุตหลายตัว, เอาต์พุตหลายจุด) ซึ่งโดยทั่วไปหมายความว่าคุณมีเสาอากาศหลายตัวที่ปลายแต่ละด้านของลิงก์ ความคิดคือจากการส่งเสาอากาศ 1 ถึงรับเสาอากาศ 1 (เรียกว่า 1-> 1) จะมี (ที่มีความน่าจะเป็นสูง) เป็นการก่อให้เกิดช่องทางที่แตกต่างกัน (ช่องสัญญาณสุ่ม!) 2-> 1) และ 1-> 2 และ 2-> 2 และอื่น ๆ

ช่องทางที่แตกต่างกันทางกายภาพเหล่านี้สามารถช่วยแก้ปัญหาการซีดจางดังกล่าวข้างต้น แม้ว่า multipath channel 1-> 1 อาจสุ่มได้รับบาดเจ็บสาหัสโดยการยกเลิกตัวเอง 1-1 แต่อาจยังไม่เป็นไร "ความน่าจะเป็นที่ไม่ดี" โดยเฉลี่ยของคุณจะลดลงตามจำนวนเสาอากาศ ดี! นั่นหมายความว่ายิ่งช่องสัญญาณของเราไม่มีการเชื่อมโยงกัน (เช่นความล้มเหลวที่น้อยลงของช่องหนึ่งหมายความว่าช่องอื่น ๆ จะแย่) ยิ่งการส่งสัญญาณของเราดีขึ้นเท่าใด

นั่นก็หมายความว่า "ใกล้มาก" ไม่ได้โดยกำเนิด "ดีมาก" เพราะนั่นก็หมายความว่าเสาอากาศที่แตกต่างกันจะเห็นช่องสัญญาณที่เหมือนกันมากดังนั้นคุณจึงไม่ได้รับ "ความปลอดภัย" ของ "nah" ไม่น่าเป็นไปได้ที่ช่องทั้งหมดจะไม่ดีในเวลาเดียวกัน "

จ้าง MIMO เพื่อความสนุกและผลกำไร (และอัตราที่สูงขึ้น)

นอกจากนี้หากคุณมีความฉลาดทางคณิตศาสตร์เกี่ยวกับเรื่องนี้คุณสามารถหาคำอธิบายทางคณิตศาสตร์สำหรับช่องสัญญาณระหว่างเสาอากาศส่งสัญญาณและรับเสาอากาศj ได้เลยเรียกว่า represenation h i , jแล้วสร้างเมทริกHจากช่องเหล่านี้ การแทนค่าด้วยหมายเลขแถวที่บอกว่าเรากำลังพูดถึงเสาอากาศและหมายเลขคอลัมน์ที่บอกว่ารับเสาอากาศ$i$$j$$\mathbf h_{i,j}$$\mathbf H$

เพื่อดูว่าเราได้รับเมื่อได้รับเสาอากาศของเราเมื่อเราส่งสัญญาณที่แตกต่างกันเกี่ยวกับเสาอากาศส่งแตกต่างกันเราต้องการเพียงแค่ไปข้างหน้าและแถวคูณเวกเตอร์มีสัญญาณเหล่านี้ทั้งหมดที่มีช่องเมทริกซ์H :$\mathbf s$$\mathbf H$

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

ปัญหาคือเราอาจต้องการมีช่องทางอิสระมากมายระหว่างการส่งและรับนั่นคือสิ่งที่เราส่งบนเสาอากาศหนึ่งไปยังเสาอากาศหนึ่งไม่มีผลต่อคู่ของเสาอากาศอื่นทั้งหมด จากนั้นเราสามารถส่งหลายกระแสของข้อมูลในแบบคู่ขนาน นั่นจะทำให้เรามีความเร็วในการส่งเพิ่มขึ้นอย่างมาก!

น่าเศร้าที่สมการข้างต้นบอกว่าเราต้องชั่งน้ำหนักและรวมสัญญาณการส่งทั้งหมดเพื่อรับสัญญาณเสาอากาศแต่ละอัน หืมเศร้า

$\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$$\min($$)$

ดังนั้นอัลกอริทึมจึงค่อนข้างง่าย:

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

---

ทั้งหมดนี้ใช้งานได้เฉพาะถ้า SVD ให้ผลลัพธ์ที่ดีและจะเกิดขึ้นเมื่อช่องสัญญาณคู่เสาอากาศแบบฟิสิคัลมีความเป็นอิสระเพียงพอ นั่นหมายความว่าสำหรับ MIMO ความใกล้ชิดหมายความว่าคุณสามารถส่งผ่านได้น้อยกว่าในระยะปานกลางเนื่องจากระยะทางหมายความว่ามีการสะท้อนแสงแบบสุ่มที่แตกต่างกันมากขึ้น (หลังจากผ่านไประยะหนึ่งแล้วเส้นทางการสูญเสียเส้นทางจะมีอิทธิพลและคุณจะแย่ลงเรื่อย ๆ )

ปัญหาไม่ใช่เวลาที่ใช้ในการส่งจากตัวส่ง (เราเตอร์) ไปยังตัวรับสัญญาณ (แล็ปท็อปของคุณ) ที่ตามที่คุณบอกว่ามีความสำคัญเพียงไม่กี่เมตร แต่พลังที่มาพร้อมกับระยะทาง

ลองดูเป็นสูตร Friis

ปริมาณงานเครือข่ายคืออัตราการส่งข้อความที่ประสบความสำเร็จผ่านช่องทางการสื่อสาร เมื่อได้รับพลังงานน้อยลงโอกาสที่ข้อความจะไม่ได้รับอย่างถูกต้องจะสูงขึ้น

เสียงรบกวนเป็นสิ่งที่ต้องคำนึงถึงที่นี่

การสูญเสียพื้นฐานกับระยะทางเทียบกับความถี่นั้นส่วนใหญ่ขนาดพื้นที่รูรับแสงของผู้ให้บริการตามสัดส่วนของกำลังสองของความยาวคลื่น ดังนั้นการสูญเสียเส้นทางจึงน้อยลงสำหรับความถี่ต่ำซึ่งเป็นคำศัพท์ที่สำคัญใน Friis Loss

ปัญหาที่พบบ่อยที่สุดอันดับที่สองคือการวางแนวของทั้งเสาอากาศและการสูญเสียในรูปแบบของการแผ่รังสี แต่จะขึ้นอยู่กับความถี่ที่น้อยลง แต่รูปแบบ Torroidal ของ resonators คลื่น 1/4 และไดโพล สัญญาณต่ำสุดหรือรูปแบบเป็นโมฆะคือมองลงไปที่ปลายเสา

ตัวนำไฟฟ้าและไดอิเล็กทริกในวัสดุก่อสร้างบางชนิดยอมให้มีการสะท้อนสัญญาณทั่วสถานที่ อย่างไรก็ตามนี่เป็นปัญหาสำหรับการสูญเสียข้าวจากการซีดจางในระดับสัญญาณต่ำกว่า <-80dBm สำหรับสัญญาณคลาส B และเริ่มเป็นปัญหาข้างต้น แนวสายตาที่ไม่มีการสะท้อนกลับของพื้นดินจากน้ำเป็นเส้นทางการส่งสัญญาณที่ดีที่สุดสำหรับไมโครเวฟ อย่างไรก็ตามสำหรับ VHF และที่ต่ำกว่าน้ำขนาดใหญ่และไอโอโนสเฟียร์ทำหน้าที่เป็นตัวสะท้อนแสงเพื่อเพิ่มช่วงของสัญญาณ แต่สำหรับความถี่ที่สูงกว่าการสะท้อนกลับนำไปสู่สัญญาณที่บิดเบี้ยวและก่อให้เกิดข้อผิดพลาดของ Ricean

แต่ละแบนด์มีข้อผิดพลาดของตัวเองและแบนด์วิดธ์ความเร็วสูงที่กว้างกว่าที่ใช้ 20MHz หรือ 40MHz มีเกณฑ์ที่สูงกว่าเนื่องจากกฎของแชนนอนบน SNR เทียบกับแบนด์วิดธ์ของเสียงรบกวนเทียบกับเบอร์ เกณฑ์ที่ดีที่สุดมักจะเป็นอัตราข้อมูลต่ำสุด แต่ขึ้นอยู่กับการออกแบบ ฉันล็อคตัวเลือกชิป WiFi ของฉันเสมอที่ 11Mbps ใน Windows เพื่อรับ thruput ที่สูงขึ้นในระดับสัญญาณมากกว่าโหมดอัตโนมัติเพราะแม้แต่การเคลื่อนไหวของมนุษย์รอบ ๆ เส้นทางอาจทำให้แพ็คเก็ตสูญหายและลองซ้ำอีกครั้ง กฎของแชนนอนอีกครั้งนำมาใช้ที่นี่จากเอฟเฟกต์ Ricean Fading และเอฟเฟ็กต์ Friis Loss พื้นฐาน

ในโหมดอัตโนมัติชิพ WiFi จะพยายามลดอัตราการส่งข้อมูลโดยอัตโนมัติโดยโมเด็มมือถือเมื่อแพ็กเก็ตสูญหายสูงเกินไป ก่อนอื่นอาจลองฝึกผู้รับใหม่เพื่อให้อีควอไลเซอร์ล่าช้าเป็นกลุ่ม จากนั้นเจรจาต่อรองอัตราการส่งข้อมูลที่ต่ำกว่าหากอัตราข้อผิดพลาดสูงเกินไป สิ่งต่อไปนี้มาจากกฎของแชนนอน แต่โปรดจำไว้ว่าเสียงสะท้อนเหล่านี้และการซีดจางของข้าวมีผลกระทบต่อการทำให้เท่าเทียมกันของกลุ่มนี้ล่าช้าและการเคลื่อนย้ายเสาอากาศ Wifi ทำให้มีการฝึกอบรมใหม่ซึ่งมีเสียงสะท้อนจำนวนมากในอาคารที่มีระดับสัญญาณต่ำ ผลของการเปลี่ยนแปลงความแข็งแรงของตัวพาสะท้อนแสงคือการบิดเบือนรูปแบบของตาในสัญญาณ demodulated

ประสบการณ์ของฉันบอกฉันว่ายิ่งปลายทางของคุณอยู่ระหว่างมือถือและเราเตอร์ไร้สายยิ่งมีโอกาสมากขึ้นในการสะท้อนและมีโอกาสมากขึ้นที่การสะท้อนจะยกเลิกและลดลง สิ่งนี้เรียกว่า Rice Fading และเป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดจากผลการทดสอบของฉันสำหรับการสูญเสียแพ็กเก็ตในระดับต่ำกว่า -75dBm

สัญญาณด้านล่างสำหรับ net และ dlink-guest นั้นมาจาก PC ของฉันขึ้นไปข้างบนพร้อมด็องเกิล WiFi บนหอคอยและเราเตอร์ Dlink พลังงานสูงชั้นล่างใส่ไว้ในลิ้นชัก การย้ายเสาอากาศในเราเตอร์ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงระดับสัญญาณและเปลี่ยนช่องสัญญาณและจากเน็ตเป็นแขกโดยไม่ต้องรับรู้ถึงการสูญเสียการเชื่อมต่อของผู้ใช้ชั่วคราว