Teme: Bežične mreže

Koji je nivo radio-signala dobar?

Skraćena veza: http://pedja.supurovic.net/veza/6486

Nije tajna da je tajna dobre bežične veze u jačini signala. Pravilo je – što jači signal to bolja veza. Ipak, nije sve baš tako jednostavno. Hajde da se malo pozabavimo jačinom signala i raznim drugim uticajima na kvalitet bežične radio veze.

Za početak da se pozabavimo bitnim pojmovima

Jačina signala predstavlja jačinu elektromagnetnog polja u određenoj tački. Radio predajnik emituje radio signal određene jačine kroz antenu. Signal putuje kroz vazduh do prijemne antene i kroz nju dolazi do prijemnika. Jačina signala koji dolazi u prijemnik je bitan faktor kvaliteta veze. Put radio-signala i uticaj pojedinih činilaca na tom putu na signal opisao sam u članku na sajtu užičke bežične mreže koji se bavi proračunom bežičnog linka. Jačina radio signala se izražava u decibelima. Na sajtu naše mreže sam objasnio i pojam decibel. Pročitajte ove članke da biste mogli da pratite dalji tekst.

Interferencije su razne pojave koje dovode do slabljenja ili izobličavanja radio signala na putu ka prijemniku. Uzroci mogu biti fizičke prepreke ili slojevi u vazduhu koje blokiraju ili skreću signal, razni izvori smetnji i slično.

Osetljivost prijemnika je sposobnost prijemnika da „čuje“ najslabije signale. Ova karakteristika se izražava u decibelima a predstavlja najslabiji signal koji prijemnik može da oseti – što je osetljivost veća, to je broj u decibelima manji. Osetljivost prijemnika se razlikuje ne samo od modela do modela nego čak i od primerka do primerka i može se menjati zavisno od radne temperature, radne frekvencije, ili režima rada (modulacije).

Zagušenje prijemnika je pojava da prijemnik prestaje da pravilno prima signal usled njegove prevelike jačine.

Širina opsega je opseg frekvencija oko centralne frekvencije prijemnika koje prijemnik čuje sve istovremeno. Širina opsega prijemnika zavisi od kvaliteta prijemnika ali i režima rada. Pravilo je da ako treba da se prenese više podataka (odnosno da se podaci prenose većom brzinom, tada je potrebna i veća širina opsega kojim se ti podaci prenose). Širina opsega direktno utiče na osetljivost prijemnika – što je širi opseg, to je osetljivost prijemnika manja.

Šum predstavljaju sve emisije na prijemnoj frekvenciji koje ne predstavljaju koristan signal koji treba da primimo. Šum može biti posledica atomsferskih pražnjenja ili emisija drugih predajnika koji nam nisu interesantni ali emituju na frekvenciji koju slučamo ili na nekoj dovoljno bliskoj frekvenciji tako da signal ulazi i u naš prijemnik.

Nivo šuma je izmeren nivo jačine signala šuma na frekvenciji koju slušamo.

Odnos signal/šum (Signal to Noise Ratio – SNR) je odnos jačine nivoa šuma i korisnog signala koji primamo.

Kako sve ovo utiče na kvalitet veze

Iako uglavnom svi u razgovoru jačini signala uzimamo kao najznačajniji činilac, ključnu ulogu u stvari ima odnos signal/šum – odnos jačine korisnog signala prema šumu koji prijemnik dobija zajedno sa tim korisnim signalom. Što je ovaj odnos veći, odnosno, što je korisni signal jači u odnosu na šum, to je mogućnost njegovog prijema bolja.

Minimalni potreban odnos signl/šum zavisi od prijemnika do prijemnika ali i od režima rada. Pravilo je da što brže treba da prenesemo podatke, to je i potreban veći odnos signal/šum.

U praksi uzima se da je neophodno obezbediti odnos signal šum oko 20 do 25 dB. Veće vrednosti treba uzimati kad god je potreban pouzdaniji link i veći protok. Ja nastojim da obezbedim bar 22 dB razlike između korisnog signala i šuma. Na primeru, to znači da ako merenje pokaže da na frekvenciji koju koristim imam šum od -86 dBm, potrebno je da obezbedim da koristan signal ima jačinu od najmanje -86 dBm + 22 dB = -64 dBm.

Nije šum jedini ograničavajući faktor. Ako je nivo šuma ispod praga osetljivosti prijemnika, tada osetljivost prijemnika moramo uzeti kao nivo šuma. Dakle, iako je šum -86 dBm, kako prijemnik ima osetljivost -80 dBm, to prijemnik taj šum neće čuti, kao što neće čuti nijedan signal koji je slabiji od navedenih -80 dBm. Zato moram uzeti osetljivost prijemnika kao nivo šuma pa je potreban signal u stvari -80 dBm + 22 dB = -58 dBm.

Kako odrediti osetljivost prijemnika? Nema druge nego pročitati tehničke karakteristike prijemnika koje navodi proizvođač.

Uzmimo na primer poznatu karticu Wistron CM9. Na osnovu karakteristika osetljivosti kartice iz specifikacije proizvođača napravio sam sledeću tabelu:

brzina osetljivost minimalan koristan signal
802.11b 802.11g 802.11a 802.11b 802.11g 802.11a
1 Mbps -95 dBm -73 dBm
2Mbps -94 dBm -72 dBm
5.5 Mbps -92 dBm -70 dBm
6 Mbps -90 dBm -88 dBm -68 dBm -66 dBm
9 Mbps -89 dBm -87 dBm -67 dBm -65 dBm
11 Mbps -90 dBm -68 dBm
12 Mbps -87 dBm -85 dBm -65 dBm -63 dBm
18 Mbps -85 dBm -83 dBm -63 dBm -61 dBm
24 Mbps -82 dBm -80 dBm -60 dBm -58 dBm
36 Mbps -79 dBm -75 dBm -57 dBm -53 dBm
48 Mbps -76 dBm -73 dBm -54 dBm -51 dBm
54 Mbps -74 dBm -71 dBm -52 dBm -49 dBm

Prvo što se vidi, to je da osetljivost prijemnika zavisi od modulacije (brzine), frekvencije i širine kanala. Nije svejedno da li pravimo link koji treba da obezbedi jedan megabit ili 54 megabira ili da li radi na 2.4 GHz ili 5.8 GHz.

Sad da izračunamo kakav nam je signal neophodan da obezbedimo link najmanje brzine, 1 Mbps. Podaci kažu da kartica ima osetljivost -95 dBm što je odlična karakteristika. Neophodno je obezbediti 22 dB odnos signal/šum pa to znači da je minimalan signal na prijemu -95 dBm + 22 dB = -73 dBm. Prilično dobro zar ne?

Za najveću brzinu sa protokolom 802.11b od 11 Mbps osetljivost pada ali je i dalje odlična: -90 dBm. Za takav link potreban nam je minimalan signal od -68 dBm. Ipak, s obzirom da se radi o odličnim krakteristikama kartice, treba imati u vidu da šum neretko može biti jači od ovakve osetljivosti kartice tako da bi u stvari njega trebalo računati.

Protokol 802.11g koristi isti frekventni opseg i istu širinu opsega ali druge vrste modulacije koje omogućuju znatno veće brzine. Iz karakteristika se vidi da i osetljivost prijemnika značajno pada. Za brzinu od 6 Mbps osetljivost prijemnika je jednaka osetljivosti na 802.11b na skoro duplo većoj brzini. Dakle sa signalom od -68 dBm na 802.11b možemo dobiti 11 Mbps, dok na 802.11g ne možemo postići više od 6 Mbps.

Na najvećoj brzini 802.11g protokola 54 Mbps, osetljivost prijemnika pada na -74dBm. To znači da nam za takav link treba signal od najmanje -52 dBm. To je prilično jak signal.

Prelazak na drugi opseg, na 802.11a još više degradira karakteristike prijemnika. Na minimalnoj brzini od 6 Mbps osetljivost prijemnika je -88 dBm, što znači da je neohodna minimalna jačina signala -66 dBm. Najveća brzina, 54 Mbps smanjuje osetljivost ove kartice na čak -71 dBm, tako da je minimalna jačina signala -49 dBm. Veoma jak signal nam treba da bismo dobili tako veliku brzinu!

Možete samo zamisliti kako stvari stoje sa karticama koje koriste posebne protokole koji omogućavaju još veće brzine tako što znatno proširuju opseg frekvencija koje koriste, takozvane turbo protokole? Brz pogled na karakteristike nekih od takvih kartica pokazuje pad osetljivosti prijemnika i do -64 dBm!

Ne treba zaboraviti da sam u računu minimalne jačine korisnog signala u gornjoj tabeli uzeo srednju vrednost odnosa signal/šum od 22 dB. Cisco, na primer, preporučuje da se za kvalitetne linkove uzima vrednost od 25 dB!

Ne valja uvek jači signal

Na početku članka sam rekao da je po pravilu za bolji link potreban i jači signal. To jeste tako, sve dok ne preteramo sa jačinom.

Prejak radio signal izaziva prevelike električne signale u prijemniku i elektronska kola dolaze u zasićenje. Sama elektronska kola počinju da izobličuju primljeni signal pa ga je nemoguće ispravno detektovati ili se pojavljuje preveliki broj grešaka. Ako je signal izuzetno jak, može doći i do kvara prijemnika.

Praksa je pokazala da već signal koji je 35-40 dB jači od osetljivosti prijemnika počinje da zagušuje prijemnik. O tome treba voditi računa.

A šta kaže praksa?

Sav ovaj dosadašnji proračun je u stvari teorijski. U praksi stvari stoje još nepovoljnije.

Najpre, problem je nestabilnost slabljenja signala u vazduhu. Zavisno do vremenskih uslova, doba dana i noći, temperature, vlažnosti pa i godišnjeg doba, slabljenje može da se menja šest ili više decibela, tako da i to treba uzeti u obzir kada određujemo minimalnu jačinu korisnog signala. Ne valja da nam se zbog promene vremenskih uslova menja kvalitet linka, pa zato treba povećati signal tako da kompenzuje dodatna slabljenja do kojoh može doći usled promena u vazduhu.

Takođe, primetio sam da ljudi često zaborave da linkovi imaju dva kraja i da signali teku u oba smera. Kad god se radi proračun, a ne koristi se potpuno identična oprema na obe strne linka, neophodno je uraditi proračuna za oba smera linka.

A šta ako je signal dovoljno dobar a link ne radi kako treba? Sumnjajte na smetnje. Postoje signali koje bežične kartice ne mogu da prepoznaju (razne bežične kamere, mikrotalasne pećnice, bežični linkovi koji koriste drgačije protkolole i slično). Da biste takve smetnje otkrili potrebno je da koristite malo napredniji prijemnik – spektralni analizator.

Često, smetnju izazivaju refleksije signala koji primamo. Kada se direktni signal poklopi sa reflektovanim, dolazi do izobiličenja koje ometa pravilan prijem. O tome sam pisao u članku Zašto neki bežični uređaji imaju dve ili tri antene.

I na kraju, ne treba se oslanjati samo na proračun. Na papiru stvari često ispadnu drugačije nego u stvarnoj realizaciji linka. Proračun treba da vam posluži najpre da steknete sliku o linku, kakva je situacija i šta možete da očekujete. Stvarne vrednsoti signala ćete dobiti samo i isključivo merenjem signala na licu mesta. Izmerite signale, upotredite ih sa proračunom i uključite ih u račun da biste dobili link kakav želite.


Podelite ovaj članak sa prijateljima


12 comments to Koji je nivo radio-signala dobar?

  • Da li bi mogli da generalizujemo ovo tvoje razmatranje, na jednom primeru, na sledeći način:

    Ako se želi malo popraviti kvalitet signala u bežičnoj mreži (SOHO tip)i gde su računari orjentisani uglavnom ka korišćenju interneta (nema deljenja podataka između samih računara), sa 802.11g ili 802.11b/g bi se moglo preći na 802.11b?
    Naravno uz pretpostavku da brzina linka ka internetu ne prelazi 11Mbps.

    • Ne baš tako.

      Najpre na 802.11b ne možeš postići brzinu od 11 Mbps. To je maksimalna brzina linka ali je realna maksimalna brzina protoka oko 5.5 Mbps.

      Generalno, za svaki WiFi link treba računati da protok kroz linka ne ne može biti nešto mnogo veći od polovina brzine linka.

      Prelaskom sa 802.11g na 802.11b dobio bi bolje nivoe signala na linkovima, a to bi trebalo da znači i stabilnije linkove.

      Dakle, ako 802.11b protokol zadovoljava potrebe za brzinom, da, linkovi bi bolje radili nego na 802.11g. Ne jednom sam imao prilike da se u to uverim i u praksi.

      • CoyoteKG

        Moje pitanje je slicno kao Vladimira Malića.

        Imam petesetak klijenata na jednom mikrotik ruteru. Svima je potreban iskljucivo izlaz na internet i to je to, nista vise.
        Zbog ogranicenja protoka od strane ISP-a, ogranicicu ih sve na 1MB downloada. To znaci da bi i u mom slucaju bilo bolje koristiti 802.11b?

        Sad me buni druga konstatacija jednog lika na postavljeno moje pitanje

        „Ako sam se ispravno informisao, samo jedan klijent može u datom trenutku da komunicira sa AP, tako da ne bi bilo loše da ostaviš i n mod slobodan, kako bi n klijenti mogli na većoj brzini, a za manje vremena završiti svoj transfer (ili za isto vremena prebaciti više podataka) i osloboditi AP drugima ?“

        Jel ovo ispravno razmisljanje?

        • Pedeset klijenata na jednoj pristupnoj tački je recept za probleme. U prinicpu tu nema pomoći, ali bi verovatno bolje radilo an većoj brzini jer bi pristupna tačka mogla da obradi više klijenata za kraće vreme.

          Ipak, nije preporučljivo mešati režime rada. Podesi pristupnu tačku na jedan režim rada i sve klijente prilagodi tom režimu.

          • CoyoteKG

            Kad pomenem 50 klijenata, to je neki maksimum. I uglavnom vise od pola su mobilni telefoni koji nece koristiti non stop resurse. Laptopova bi trebalo da bude 10-20 maksimum.

            Dakle rešenje je da ne koristim samo jedan Mikrotik RB2011UAS-2HnD-IN, nego da nakacim na njega jos bar dva AP-a?
            Doduse tako bih i bolje pokrio prostor.
            Mislio sam samo da koristim mnogo jacu antenu na ovom Mikrotiku i da resim problem.

            • Mobilni telefoni i lapropovi samo pogoršavajus tvar jer se radi o uređajima sa lošim antenama koej krosinici svaki čas pomeraju i premeštaju tako da se i kvalitet veze menja (sa tendencijom da bude loš). U takvim uslovima povezivanje većeg broja korisnika psotaje samo veći problem.

  • citajuci ovo vase strucno misljenje dososo sam do nekog zakljucka aili bih opet postavaio pitanje koje glasi.
    Imam Mikrotik rb433 sa karticama CM9 imam i jedan link, problem je u tom linku on je monitiran na razdaljini od 1,5km koja nije velika jedan se nalazi na mojoj zgradi a drugi na jednoj kuci na brdu taj link cim sam montirao posle podesavanja iamo je jacinu signala a jednoj strani -45db a nabrdu odnosno na drugoj strani linka -55db e sad pitanje sve je to dobro radilo jedno godinuipo dana ali odjednom signal je pceo nenormalno da obada otisao je cak na -81db na obe strane pa pocne posle nekoliko dana da se vraca do -74db i tu se yadryi i sve tako prepreka iymedju nema nikakvi ma bas nikakvih ovo radi na 5.2Ghz sta tu moye da bude

  • CoyoteKG

    Pozdrav Predraže.

    Prošle nedelje sam u nekoj zgradi sa 4 sprata postavio neku omanju mrežicu sa 30tak računara koje sam umrežio kablom, i na svaki sprati u istoj vertikali izvukao po AP TL-WA5110G.

    Sve je to bilo lepo dok nisam procitao po netu da nije bas neko resenje 4 APa na jednom mestu zbog mesanja kanala.
    Tim AP-ovima sam dodelio kanale, 1,6,11 i opet 1. S tim da u prizemlju i na 3. spratu su 1. Isti im je SSID i enkripcija. Rade sad u „roamingu“. Povezani su preko nekog switcha na Mikrotik RB 750

    Ali dolazi mi do nekih nejasnih pucanja veze. Do juce sam sumnjao u mesanja kanala 1. i 4. AP-a koji nisu bas blizu, ali se mozda malo i vide. Razmisljao sam o resavanju problea u tom smeru i totalno sam prevideo da na 2. spratu postoji jos jedan Mikrotik RB ali sa Wirelessom RB 951-2n. Totalno druga mreza, koja i net dovlaci pomocu drugog SBBovog modema.
    Taj wi-fi router treba da pokriva samo tu jednu kancelariju, ali ga samo zid odvaja od AP-a na 1. spratu odnosno sa kanalom 6.

    Da li mesanje signala tog routera sa AP-ovima na drugom routeru moze da mi pravi problem? Net odlicno funkcionise u toj kancelariji gde je taj RB 951-2n i ne dolazi do pucanja veze, ali AP-ovi mi prave problem. Rade pa ne rade. Nekad se desi da je ceo dan sve OK i to bude baš kad sam ja prisutan, sve do juče kad sam prisustvovao nelogičnim pucanjem veze. Čak nisam mogao ni da se zakačim na AP iako je signal bio pun.
    Da napomenem, da sam juče primetio da je na ovoj mreži sa AP-ovima sve funkcionisalo, dok jedan profesor nije ušao u kanc i zakačio se svojim laptopom preko wi-fi na rb 951.

    Šta da radim? Da isključujem wi-fi na tom ruteru ili postoji neki drugi način? Prvo sam mislio da smanjim jačinu signala na ruteru, ali koliko god da smanjim, bar 3 AP-a se mešaju tu.

    • Probaj da isključiš sve pa uključuješ jedan po jedan AP i tako vidiš koji pravi problem.

      TAkpđe, pomoglo bi da promeniš SSID tako da svaki AP ima svoj. Možda se klijenti zbunjuju jer je sve na istom SSID.

  • miki

    fm predajnik 500w problem je u tome sto cujem sum u pozadini, npr izmedju dve pesme ima suma nema potpune cistine vec sum koji me nervira amatr sam nemam toliko iskustva …….

Leave a Reply

 

 

 

You can use these HTML tags

<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

Popunite izraz tako da bude tačan: *