A jelerősség átváltása dBm-ben százalékos értékre a WiFi Explorerben

A WiFi Explorer, valamint más vezeték nélküli keresőeszközök lehetőséget biztosítanak a jelerősség dBm-ben vagy százalékos értékben történő megjelenítésére. Ennek a blognak az a célja, hogy leírja ezt az átalakítási folyamatot a WiFi Explorerben. Segít tisztázni azt is, hogy a WiFi Explorerben a százalékos értékek miért tűnhetnek olyan különbözőnek, amikor összehasonlítjuk őket a más eszközökben látható értékekkel.

Mielőtt elkezdenénk tárgyalni, hogyan működik az átalakítás, tegyük fel magunknak a következő kérdést: amikor azt mondjuk, hogy egy hálózat jelerőssége 75%, mit jelent ez? Tegyük fel egy pillanatra, hogy ez az érték a sugárzott teljesítménynek azt a százalékát jelenti, amellyel a jelet fogadják. Tehát ha az AP például 100 mW-on sugároz, akkor a 90% azt jelentené, hogy az átvett jel 90 mW-on, 80%-on 80 mW-on, és így tovább. Sajnos ez nem így működik.

A fizika és Isaac Newton fordított négyzetes törvénye miatt a jelek az adótól néhány méteres távolságon belül nagyon gyorsan csillapodnak, és a vevőnél mindig 1 mW alatt lesznek, így a százalékos értékek ilyen módon történő használata nem praktikus. Valójában ez az oka annak, hogy helyette dBm-t használunk. A dBm egy összehasonlítási egység, és arra használjuk, hogy egy jelet 1 milliwatt teljesítményhez hasonlítsunk. Lehetővé teszi, hogy mind a nagyon nagy, mind a nagyon kis értékeket rövid formában fejezzük ki:

A milliwattos értékeket a következő képlettel alakíthatjuk át dBm-re:

PdBm = 10 x log10(PmW)

A dDm milliwattos értékekre történő átváltásához fordított módon használhatjuk:

PmW = 10(PdBm/10)

A 802.11 hálózatokban a -40 dBm-en (0,0001 mW) vett jelet nagyon erős jelnek, míg a -80 dBm-en (0,00000001 mW) vett jelet nagyon gyengének tekintjük. Mostanra már megállapíthatjuk, hogy minél közelebb van a dBm érték a 0-hoz, annál erősebb a jel. Emellett a gyakorlatban a tipikus dBm-mérések körülbelül -20 és -95 dBm között mozognak. Ahhoz, hogy -20 dBm-es jelerősséget lássunk, közvetlenül az AP mellett kell elhelyezkednünk, másrészt viszont az, hogy milyen gyenge jelet “hallhat” a vevő, a vevő érzékenységétől és zajszintjétől (a háttérzajtól) függ.

Ez a pont természetesnek tűnik, hogy egy egyszerű egy-az-egyhez átalakítással a dBm értékeket százalékban fejezzük ki, például: 0 dBm = 100%, -1 dBm = 99%, -2 dBm = 98%, …, -98 dBm = 2%, -99 dBm = 1%, nincs jel = 0%. A modellt akár úgy is beállíthatjuk, hogy csak a gyakorlatban várhatóan előforduló dBm-értékek tartományát vegye figyelembe. Ha például feltételezzük, hogy a maximális jelerősség -20 dBm és a minimális jelerősség -85 dBm, akkor a százalékos érték lineáris interpolációval a következőképpen számítható ki:

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

A probléma ezzel a megközelítéssel az, hogy az RF jelek nem lineárisan terjednek! Vegyünk például egy -40 dBm-es vett jelértéket. Ha lineáris modellt használnánk, akkor ez 60%-os jelerősségnek felelne meg, ami nem számítana túl erős jelnek, de a valóságban az. -40 dBm-nél nem csak a jel erős, hanem a hálózata nagyon magas átviteli sebességet tud elérni (ideális környezetet feltételezve). Ezért a lineáris modell használata nem megfelelő.

Ha a lineáris modell nem jó választás, hogyan történik az átalakítás a WiFi Explorerben? Néhány évvel ezelőtt, amikor a dBm százalékra való átváltásról és annak a WiFi Explorerben való megvalósításáról kutattam, rábukkantam erre a dokumentumra, amelynek címe Signal Quality as a Percent for IPW2200. Ebben a dokumentumban a szerző különböző konverziós modelleket ír le: az imént tárgyalt lineáris modellt, a hálózat teljesítményére vonatkozó észlelésen alapuló keresőtáblákat különböző jelszinteken (kiváló, nagyon gyors, lassú, nem társított stb.) és kvadratikus modelleket. A leírt keresőtáblák nagyon szubjektívek (amit Ön “gyorsnak” érzékel, az nem biztos, hogy másoknak is az), de a kvadratikus modellek úgy tűnik, hogy matematikai és következetes leképezést biztosítanak a dBm, a százalékos értékek és a felhasználónak a hálózat minőségére vonatkozó elvárásai között a különböző jelszinteken.

A Wi-Fi Explorer az IPW2200 meghajtó implementációjából származó kvadratikus modellt használ. A modell paramétereit saját megfigyeléseim alapján állítottam be, és bár még mindig vitatkozhatunk azon, hogy a modell pontossága talán nem a legjobb, úgy gondolom, hogy konzisztensebb, mint a keresőtáblázat, és jobb, mint a lineáris átalakítás, különösen, ha ismét feltesszük magunknak a kérdést, hogy mit jelent a 75%-os jelerősség, nemcsak a felhasználó szempontjából, hanem az eredeti dBm-méréshez viszonyítva is.

Az alábbiakban a WiFi Explorerben használt lineáris modell és a kvadratikus modell összehasonlítása látható:

És csak referenciaként mellékelem ide az ebből a modellből generált dBm – százalékos érték leképezések listáját.