Conversione della potenza del segnale in dBm in percentuale in WiFi Explorer

WiFi Explorer, così come altri strumenti di scansione wireless, fornisce un’opzione per visualizzare la potenza del segnale in dBm o in percentuale. Lo scopo di questo blog è di descrivere questo processo di conversione in WiFi Explorer. Dovrebbe anche aiutare a chiarire perché i valori percentuali in WiFi Explorer possono sembrare così diversi quando li confrontiamo con i valori che vediamo in altri strumenti.

Prima di iniziare a discutere come funziona la conversione, poniamoci la seguente domanda: quando diciamo che una rete ha il 75% di potenza del segnale, cosa significa? Assumiamo per un momento che tale valore rappresenti la percentuale di potenza trasmessa alla quale il segnale viene ricevuto. Quindi, se l’AP sta trasmettendo a 100 mW per esempio, il 90% significherebbe che il segnale trasmesso viene ricevuto a 90 mW, l’80% a 80 mW, e così via. Sfortunatamente, non è così che funziona.

A causa della fisica e della legge dell’inverso del quadrato di Isaac Newton, i segnali si attenuano molto rapidamente entro pochi metri dal trasmettitore e misureranno sempre sotto 1 mW al ricevitore, rendendo poco pratico l’uso di valori percentuali in questo modo. Infatti, questa è la ragione per cui usiamo dBm. dBm è un’unità di confronto e la usiamo per confrontare un segnale con 1 milliwatt di potenza. Rende possibile esprimere sia valori molto grandi che molto piccoli in una forma breve:

È possibile convertire i valori in milliwatt in dBm usando la formula:

PdBm = 10 x log10(PmW)

In modo inverso, per convertire i dDm in milliwatt si usa:

PmW = 10(PdBm/10)

Nel contesto delle reti 802.11, un segnale ricevuto a -40 dBm (0,0001 mW) sarebbe considerato un segnale molto forte, mentre un segnale ricevuto a -80 dBm (0,00000001 mW) sarebbe considerato molto debole. A questo punto si può concludere che più il valore di dBm è vicino a 0, più forte è il segnale. Inoltre, in pratica, le misure tipiche in dBm vanno approssimativamente da -20 a -95 dBm. Per vedere intensità di segnale fino a -20 dBm devi trovarti proprio accanto all’AP, ma d’altra parte, quanto debole di un segnale può essere “sentito” dal ricevitore dipenderà dalla sensibilità del ricevitore e dal rumore di fondo (il rumore di fondo).

A questo punto, sembra naturale eseguire una semplice conversione uno-a-uno per esprimere i valori dBm come percentuale, per esempio: 0 dBm = 100%, -1 dBm = 99%, -2 dBm = 98%, …, -98 dBm = 2%, -99 dBm = 1%, nessun segnale = 0%. Possiamo anche adattare il modello per considerare solo la gamma di valori di dBm che ci aspettiamo di vedere nella pratica. Per esempio, se assumiamo un’intensità massima del segnale di -20 dBm e una minima di -85 dBm, allora il valore percentuale può essere calcolato usando l’interpolazione lineare come segue:

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

Il problema con questo approccio è che i segnali RF si propagano non linearmente! Consideriamo per esempio un valore di segnale ricevuto di -40 dBm. Se usiamo un modello lineare, allora questo sarebbe equivalente al 60% di potenza del segnale, che non sarebbe considerato un segnale molto forte, ma in realtà lo è. A -40 dBm, non solo il segnale è forte, ma la vostra rete può raggiungere velocità di trasmissione molto elevate (supponendo un ambiente ideale). Pertanto, utilizzare un modello lineare non è appropriato.

Se un modello lineare non è una buona scelta, come viene fatta la conversione in WiFi Explorer? Qualche anno fa, mentre facevo ricerche sulla conversione da dBm a percentuale e su come implementarla in WiFi Explorer, mi sono imbattuto in questo documento intitolato Signal Quality as a Percent for IPW2200. In questo documento, l’autore descrive vari modelli di conversione: il modello lineare che abbiamo appena discusso, tabelle di ricerca basate sulla percezione delle prestazioni della rete a vari livelli di segnale (eccellente, molto veloce, lento, non associato, ecc.), e modelli quadratici. Le tabelle di ricerca come descritte sono molto soggettive (ciò che è percepito come “veloce” per te potrebbe non essere lo stesso per altri), ma i modelli quadratici sembrano fornire una mappatura matematica e coerente tra dBm, valori percentuali, e le aspettative dell’utente per la qualità della rete a vari livelli di segnale.

WiFi Explorer usa un modello quadratico derivato dall’implementazione del driver IPW2200. I parametri del modello sono stati regolati sulla base delle mie osservazioni, e anche se possiamo ancora discutere che la precisione del modello potrebbe non essere la migliore, credo che sia più coerente della tabella di ricerca e migliore di una conversione lineare, soprattutto se ci si chiede di nuovo cosa significa il 75% di potenza del segnale, non solo dal punto di vista dell’utente ma anche come si rapporta alla misurazione originale in dBm.

Di seguito puoi vedere un confronto tra il modello lineare e il modello quadratico utilizzato in WiFi Explorer:

E solo come riferimento, sto includendo qui la lista di mappature dBm – valore percentuale che sono generate da questo modello.