Conversion de la force du signal en dBm en pourcentage dans WiFi Explorer

WiFi Explorer, ainsi que d’autres outils d’analyse sans fil, offre une option pour afficher la force du signal en dBm ou en valeurs de pourcentage. L’objectif de ce blog est de décrire ce processus de conversion dans WiFi Explorer. Il devrait également aider à clarifier pourquoi les valeurs en pourcentage dans WiFi Explorer peuvent sembler si différentes lorsque nous les comparons aux valeurs que nous voyons dans d’autres outils.

Avant de commencer à discuter de la façon dont la conversion fonctionne, posons-nous la question suivante : lorsque nous disons qu’un réseau a une puissance de signal de 75%, qu’est-ce que cela signifie ? Supposons pour un instant que cette valeur représente le pourcentage de la puissance émise auquel le signal est reçu. Ainsi, si le point d’accès transmet à 100 mW par exemple, 90 % signifierait que le signal transmis est reçu à 90 mW, 80 % à 80 mW, et ainsi de suite. Malheureusement, ce n’est pas ainsi que cela fonctionne.

En raison de la physique et de la loi des carrés inversés d’Isaac Newton, les signaux s’atténuent très rapidement à quelques mètres de l’émetteur et ils mesureront toujours moins de 1 mW au récepteur, ce qui rend peu pratique l’utilisation de valeurs en pourcentage de cette façon. En fait, c’est la raison pour laquelle nous utilisons plutôt le dBm. Le dBm est une unité de comparaison et nous l’utilisons pour comparer un signal à 1 milliwatt de puissance. Il permet d’exprimer à la fois des valeurs très grandes et très petites sous une forme courte :

Vous pouvez convertir des valeurs en milliwatts en dBm en utilisant la formule :

PdBm = 10 x log10(PmW)

De manière inverse, pour convertir des dDm en valeurs en milliwatts, vous utiliseriez :

PmW = 10(PdBm/10)

Dans le contexte des réseaux 802.11, un signal reçu à -40 dBm (0,0001 mW) serait considéré comme un signal très fort, tandis qu’un signal reçu à -80 dBm (0,00000001 mW) serait considéré comme très faible. Vous pouvez maintenant conclure que plus la valeur dBm est proche de 0, plus le signal est fort. En outre, dans la pratique, les mesures typiques de dBm se situent approximativement entre -20 et -95 dBm. Pour voir des forces de signal aussi élevées que -20 dBm, vous devez être situé juste à côté de l’AP, mais d’un autre côté, la faiblesse du signal qui peut être « entendu » par le récepteur dépendra de la sensibilité du récepteur et du plancher de bruit (le bruit de fond).

À ce stade, il semble naturel d’effectuer une simple conversion de un à un pour exprimer les valeurs en dBm en pourcentage, par exemple : 0 dBm = 100%, -1 dBm = 99%, -2 dBm = 98%, …, -98 dBm = 2%, -99 dBm = 1%, aucun signal = 0%. Nous pouvons même ajuster le modèle pour ne considérer que la gamme de valeurs de dBm que nous nous attendons à voir dans la pratique. Par exemple, si nous supposons une force de signal maximale de -20 dBm et une force de signal minimale de -85 dBm, alors la valeur en pourcentage peut être calculée en utilisant une interpolation linéaire comme suit :

pourcentage = 100 x (1 – (PdBm_max – PdBm) / (PdBm_max – PdBm_min))

Le problème avec cette approche est que est que les signaux RF se propagent de manière non linéaire ! Considérons par exemple une valeur de signal reçu de -40 dBm. Si nous utilisons un modèle linéaire, alors cela équivaudrait à une force de signal de 60%, ce qui serait considéré comme un signal pas très fort, mais en réalité il l’est. À -40 dBm, non seulement le signal est fort, mais votre réseau peut atteindre des taux de transmission très élevés (en supposant un environnement idéal). Par conséquent, l’utilisation d’un modèle linéaire n’est pas appropriée.

Si un modèle linéaire n’est pas un bon choix, comment la conversion est-elle effectuée dans WiFi Explorer ? Il y a quelques années, alors que je faisais des recherches sur la conversion des dBm en pourcentage et sur la façon de l’implémenter dans WiFi Explorer, je suis tombé sur ce document intitulé Signal Quality as a Percent for IPW2200. Dans ce document, l’auteur décrit différents modèles de conversion : le modèle linéaire dont nous venons de parler, des tables de correspondance basées sur une perception des performances du réseau à différents niveaux de signal (excellent, très rapide, lent, non associé, etc.), et des modèles quadratiques. Les tables de consultation telles que décrites sont très subjectives (ce qui est perçu comme « rapide » pour vous peut ne pas être le même pour d’autres), mais les modèles quadratiques semblent fournir une correspondance mathématique et cohérente entre les dBm, les valeurs en pourcentage et les attentes de l’utilisateur pour la qualité du réseau à divers niveaux de signal.

WiFi Explorer utilise un modèle quadratique dérivé de l’implémentation du pilote IPW2200. Les paramètres du modèle ont été ajustés sur la base de mes propres observations, et bien que nous puissions encore discuter que la précision du modèle pourrait ne pas être la meilleure, je crois qu’il est plus cohérent que la table de consultation et meilleur qu’une conversion linéaire, surtout si vous vous posez à nouveau la question de savoir ce que signifie 75% de la force du signal, non seulement du point de vue de l’utilisateur, mais aussi comment il se rapporte à la mesure originale en dBm.

Ci-après, vous pouvez voir une comparaison du modèle linéaire et du modèle quadratique utilisé dans WiFi Explorer :

Et juste à titre de référence, j’inclus ici la liste des mappages dBm – valeur en pourcentage qui sont générés à partir de ce modèle.