Загальновідомо, що чим далі ви переходите від точки мережі Wi-Fi, тим повільніше стає мережа через Wi-Fi. Але чому це було б так? Радіосигнали поширюються по суті зі швидкістю світла, і тому від поширення сигналу сама відстань не повинна бути фактором для будь-якого розумного діапазону (тисячі км / миль).

Моя теорія полягає в тому, що щоразу, коли мережевий пакет буде надісланий, є ймовірність, що він або не надійде до місця, надходить із пошкодженими даними, або прийде в неправильному порядку, і ця ймовірність збільшується зі збільшенням відстані, змушуючи TCP шар, щоб викликати надсилання та повторення пакетів. Це відправка і повторний процес робить приймати измеримое кількість часу. Мало того, що один пакет забезпечить будь-яку помітну затримку, але достатньо того, що якщо один з трьох пакетів потрібно буде повторно замовити, а потім усі пакети, подані в правильному порядку на іншому кінці, буде зайнятий додатковий час. Але це лише моя теорія. Яка реальна відповідь?

Пояснення

Отже, швидкість світла не має (практично) нічого спільного з цим, ти маєш рацію.

WiFi вибирає режим передачі виходячи з якості зв'язку між двома станціями. Чим гірша ланка, тим надійнішою повинна бути передача. Один із способів погіршитись - це мати більш довгий зв’язок, що означає, що менше енергії сигналу досягає приймального кінця, а це означає, що співвідношення між шумом, властивим приймачу, і отриманим сигналом погіршується; це зазвичай вимірюється як SNR (відношення сигнал-шум). Отже, ось як відстань безпосередньо в цьому входить.

Щоб зробити передачу більш надійною, є різні речі, які робить WiFi (IEEE802.11 a / g / n / ac…):

1. Використовуйте менш тонку модуляцію. Якщо ви раніше мали справу з цифровим бездротовим зв’язком, можливо, ви чули, що інформація передається модулюючи хвилю несучої з одним із набору символів, які в основному є просто складними числами. Чим більший набір символів, тим більше бітів ви можете перенести з кожним символом, який ви передаєте, але також, тим ближче ці символи один до одного. Ближче означає, що вам потрібно менше шумової потужності, щоб випадково потрапити в інший символ. Отже, якщо ваша швидкість повинна бути високою, ви, як правило, намагатиметеся використовувати сузір'я з великою кількістю символів, але тоді ви можете терпіти лише дуже мало шуму в порівнянні з отриманою потужністю, тобто вам потрібен високий SNR.
2. У бездротових посиланнях (як правило, у всіх нетривіальних посиланнях даних) використовується щось, що ми називаємо кодування каналу , і особливо виправлення помилок вперед: По суті, це додавання надмірності до ваших даних (наприклад, у формі повторення одних і тих же даних двічі, або додавання контрольної суми, або безліччю інших способів). Якщо ви правильно розробляєте код свого каналу та свій декодер, більше надмірності означає, що ви можете виправити багато помилок. Чим більше резервування, тим більше виправлення помилок. Недоліком цього, звичайно, є те, що замість того, щоб перевозити більше "цікавих" даних, ви змушені транспортувати цю надмірність. Отже, якщо ви використовуєте код каналу, який додає вдвічі більше вихідних даних як надмірність, щоб мати змогу боротися з великою кількістю помилок (див. 1.), тоді ви можете використовувати лише 1/3 фізичної швидкості передачі даних для фактичної корисної навантаження біт.

---

Розширений коментар

Загальновідомо, що чим далі ви переходите від точки мережі Wi-Fi, тим повільніше стає мережа через Wi-Fi.

Загальновідомі знання, як завжди, є грубим спрощенням. Загальна тенденція правильна, чим далі, тим менше потужності, як пояснено вище.

Багатоканальні канали означають, що речі не йдуть монотонно під гору з відстані

Але: WiFi зазвичай використовується в приміщенні. У цих налаштуваннях ми маємо те, що ми називаємо сильним багатостороннім сценарієм. Це означає, що завдяки відображенням стін, меблів, речей, що трапляються в загальному середовищі, ви можете отримувати різні види самовтручання сигналу. І це може означати, що, хоча ви відносно близькі до передавача, ваш приймач може нічого не бачити, оскільки два траси просто мають різницю в половині довжини хвилі і скасовують один одного.

Отже, для типового багатошаровості в приміщенні не можна взагалі сказати "чим далі, тим гірше"; зазвичай це набагато менш просто. Ми називаємо це явище згасанням (і в цьому випадку, мабуть, маломасштабним завмиранням ).

Різноманітність каналів для підвищення надійності

Потім: Більш сучасні стандарти WiFi підтримують MIMO (Кілька входів, декілька виходів), що в основному означає, що у вас є кілька антен на кожному кінці зв'язку. Ідея полягає в тому, що від передавальної антени 1 для прийому антени 1 (назвемо це 1-> 1) буде (з великою часткою ймовірності) реалізація каналу (канали випадкові!), Ніж від передавальної антени 2 для прийому антени 1 ( 2-> 1), і 1-> 2, і 2-> 2, і так далі.

Ці фізично різні канали можуть допомогти із завмиранням проблемою згаданою вище. Хоча багатопутний канал 1-> 1 може випадково сильно поранитися, скасувавши себе, 1-> 2 все одно може бути в порядку. Ваша середня "ймовірність поганості" зменшується з кількістю антен. Приємно! Це означає, що чим більше наших каналів будуть некорельовані (тобто чим менше ймовірність відмови одного каналу означає, що інші також будуть поганими), тим кращою може бути наша передача.

Це також означає, що "дуже близько" не є по суті "дуже хорошим", тому що це також означає, що, ймовірно, різні антени бачать майже однакову реалізацію каналу, так що ви не отримуєте цієї "безпеки" "нах" навряд чи всі канали погані одночасно ".

Використання MIMO для розваги та отримання прибутку (та вищих ставок)

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

$\mathbf s$$\mathbf H$

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

Проблема полягає в тому, що ми, мабуть, хотіли б мати багато абсолютно незалежних каналів між передачею та отриманням, тобто так, що те, що ми посилаємо по одній антені до однієї антени, не впливає на всі інші пари антен. Потім ми можемо відправити кілька потоків даних одночасно . Це дасть нам серйозне збільшення швидкості передачі!

На жаль, вищевказане рівняння говорить про те, що нам потрібно якось зважити і скласти всі передавальні сигнали, щоб отримати приймальний сигнал кожної антени. Гм, сумно.

$\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$$\min($$)$

Отже, алгоритм стає досить простим:

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

---

Це все працює лише в тому випадку, якщо SVD дає хороші результати, і це відбувається лише тоді, коли канали фізичної пари антен недостатньо незалежні. Це означає, що для MIMO близькість означає, що ви можете реально передавати навіть менше, ніж для середньої відстані, оскільки відстань означає, що на шляху є більше різних випадкових відбивачів. (Через деяку відстань ефекти втрати шляху домінують, і вам завжди стає гірше.)

Проблема полягає не в тому, що потрібно пройти від випромінювача (маршрутизатора) до приймача (вашого ноутбука), який, як ви говорите, незначний з кількох метрів, а потужність, яка надходить з відстані.

Погляньте на формулу Friis .

Пропускна здатність мережі - швидкість успішної доставки повідомлень по каналу зв'язку. При меншій кількості отриманої потужності шанси на те, що повідомлення було неправильно отримано, вище.

Шум - це щось враховувати.

Фундаментальна втрата при відстані від частоти - це головним чином розмір площі діафрагми носія f, пропорційний квадрату довжини хвилі. Отже, втрати шляху менші для низьких частот, що є домінуючим терміном у Фріс-Лоссі.

Друга найпоширеніша проблема - орієнтація антени та втрати в радіаційному діапазоні, але це менш частотно залежить, але тороїдальна картина 1/4 хвильових резонаторів і диполів. Мінімальний сигнал або нульовий малюнок дивляться вниз на кінці антени.

Провідні та діелектрики в деяких будівельних матеріалах дозволяють відображати сигнали всюди. Однак це також є проблемою для втрат зникання рису в рівнях сигналу бахроми <-80dBm для сигналів класу B і починає бути проблемою вище цього. Лінія зору без відбитків від землі від води є оптимальним шляхом передачі НВЧ. Однак для УКХ і нижче великі водойми та іоносфера виконують роль відбивачів для посилення дальності сигналу. Але для більш високих частот відбиття призводять до більш спотворених сигналів і викликають помилки зникання риса.

Кожен діапазон має власний поріг помилок, а ширший діапазон високошвидкісного Wi-Fi, що використовує 20 МГц або 40 МГц, має більш високий поріг завдяки законам Шеннона щодо SNR проти пропускної здатності шуму проти BER. Найкращий поріг, як правило, є найнижчою швидкістю передачі даних, але залежить від дизайну. Я завжди блокую свої параметри мікросхеми WiFi до 11 Мбіт / с у Windows, щоб отримати більш високу напругу в рівнях сигналу бахроми, ніж автоматичний режим, тому що навіть рух людини по трасах може призвести до втрати пакету та прихованих спроб при більш високих швидкостях даних, таких як 54 Мбіт / с і вище. Знову закони Шеннона застосовуються тут від ефектів в'янення Риса і основних ефектів втрат Фріса.

У автоматичному режимі чіп WiFi завжди намагатиметься автоматично знижувати швидкість передачі даних мобільним модемом, коли втрата пакету занадто велика. Спочатку він може спробувати перекваліфікувати приймач для вирівнювання групової затримки. Потім домовляйтесь про меншу швидкість передачі даних, якщо рівень помилок занадто високий. Це випливає із закону Шеннона. Але пам’ятайте, що ці відгомони і зменшення рису впливають на вирівнювання затримки цієї групи та переміщення сил антен Wifi, перенавчаючись там, де в будинку дуже багато відлуння при низьких рівнях сигналу. Результатом змін сили відлуння носія є спотворення картини очей у демодульованих сигналах.

Мій досвід говорить про те, що чим далі ваші кінцеві точки знаходяться між мобільним та Wi-Fi маршрутизатором, тим більше шансів на роздуми і більше шансів на те, щоб роздуми скасувались та більше відмов. Це називається вицвітанням рису і є найпоширенішою причиною результатів моїх тестів на втрату пакетів у рівнях поля бахроми нижче -75 дБм.

Наведені нижче сигнали для мережі та гостя dlink - від мого ПК вгорі, з підключенням WiFi на вежі та потужним маршрутизатором Dlink внизу, поставленим у шухляду. Переміщення антени в маршрутизаторі призвело до зміни рівня сигналу та перемикання каналів і від мережі до гостя без усвідомлення користувачем моментних втрат зв'язку.