Conversia intensității semnalului în dBm în procentaj în WiFi Explorer

WiFi Explorer, precum și alte instrumente de scanare wireless, oferă o opțiune de afișare a intensității semnalului în dBm sau în valori procentuale. Scopul acestui blog este de a descrie acest proces de conversie în WiFi Explorer. De asemenea, ar trebui să ne ajute să clarificăm de ce valorile procentuale din WiFi Explorer pot părea atât de diferite atunci când le comparăm cu valorile pe care le vedem în alte instrumente.

Înainte de a începe să discutăm despre modul în care funcționează conversia, haideți să ne punem următoarea întrebare: atunci când spunem că o rețea are o intensitate a semnalului de 75%, ce înseamnă acest lucru? Să presupunem pentru un moment că o astfel de valoare reprezintă procentul de putere transmisă la care semnalul este recepționat. Astfel, dacă AP-ul transmite la 100 mW, de exemplu, 90% ar însemna că semnalul transmis este recepționat la 90 mW, 80% la 80 mW și așa mai departe. Din păcate, nu așa funcționează lucrurile.

Din cauza fizicii și a legii pătratului invers al lui Isaac Newton, semnalele se atenuează foarte rapid la doar câțiva metri distanță de emițător și vor măsura întotdeauna sub 1 mW la receptor, ceea ce face ca utilizarea valorilor procentuale să fie nepractică în acest mod. De fapt, acesta este motivul pentru care folosim în schimb dBm. dBm este o unitate de comparație și o folosim pentru a compara un semnal cu 1 miliwatt de putere. Ea face posibilă exprimarea atât a valorilor foarte mari, cât și a celor foarte mici într-o formă scurtă:

Puteți converti valorile în miliwați în dBm folosind formula:

PdBm = 10 x log10(PmW)

În mod invers, pentru a converti valorile dDm în miliwați veți folosi:

PmW = 10(PdBm/10)

În contextul 802.11, un semnal recepționat la -40 dBm (0,0001 mW) ar fi considerat un semnal foarte puternic, în timp ce un semnal recepționat la -80 dBm (0,00000001 mW) ar fi considerat foarte slab. Până acum puteți concluziona că, cu cât valoarea dBm este mai aproape de 0, cu atât semnalul este mai puternic. De asemenea, în practică, măsurătorile tipice de dBm variază aproximativ între -20 și -95 dBm. Pentru a vedea intensități ale semnalului de până la -20 dBm trebuie să vă aflați chiar lângă AP, dar, pe de altă parte, cât de slab poate fi „auzit” un semnal de către receptor va depinde de sensibilitatea receptorului și de zgomotul de fond (zgomotul de fond).

În acest punct, pare firesc să efectuăm o simplă conversie unu la unu pentru a exprima valorile dBm în procente, de exemplu: 0 dBm = 100%, -1 dBm = 99%, -2 dBm = 98%, …, -98 dBm = 2%, -99 dBm = 1%, fără semnal = 0%. Putem chiar să ajustăm modelul pentru a lua în considerare doar intervalul de valori dBm pe care ne așteptăm să le vedem în practică. De exemplu, dacă presupunem o intensitate maximă a semnalului de -20 dBm și o intensitate minimă a semnalului de -85 dBm, atunci valoarea procentuală poate fi calculată folosind interpolarea liniară după cum urmează:

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

Problema cu această abordare este că este că semnalele RF se propagă neliniar! Luați în considerare, de exemplu, o valoare a semnalului recepționat de -40 dBm. Dacă folosim un model liniar, atunci aceasta ar fi echivalentă cu o intensitate a semnalului de 60%, ceea ce ar fi considerat a nu fi un semnal foarte puternic, dar în realitate este. La -40 dBm, nu numai că semnalul este puternic, dar rețeaua dumneavoastră poate atinge rate de transmisie foarte mari (presupunând un mediu ideal). Prin urmare, utilizarea unui model liniar nu este adecvată.

Dacă un model liniar nu este o alegere bună, cum se face conversia în WiFi Explorer? Cu câțiva ani în urmă, în timp ce făceam cercetări despre conversia din dBm în procente și despre cum să o implementăm în WiFi Explorer, am dat peste acest document intitulat Signal Quality as a Percent for IPW2200 (Calitatea semnalului ca procent pentru IPW2200). În acest document, autorul descrie diferite modele de conversie: modelul liniar pe care tocmai l-am discutat, tabele de căutare bazate pe o percepție despre performanța rețelei la diferite niveluri de semnal (excelent, foarte rapid, lent, neasociat etc.) și modele pătratice. Tabelele de căutare așa cum sunt descrise sunt foarte subiective (ceea ce este perceput ca fiind „rapid” pentru dumneavoastră s-ar putea să nu fie același lucru pentru alții), dar modelele pătratice par să ofere o corespondență matematică și coerentă între dBm, valorile procentuale și așteptările utilizatorului privind calitatea rețelei la diferite niveluri de semnal.

WiFi Explorer utilizează un model pătratic derivat din implementarea driverului IPW2200. Parametrii modelului au fost ajustați pe baza propriilor mele observații și, deși putem argumenta în continuare că acuratețea modelului ar putea să nu fie cea mai bună, cred că este mai consistent decât tabelul de căutare și mai bun decât o conversie liniară, mai ales dacă vă puneți din nou întrebarea ce înseamnă 75% din intensitatea semnalului, nu numai din perspectiva utilizatorului, ci și cum se raportează la măsurarea inițială a dBm.

Mai jos puteți vedea o comparație între modelul liniar și modelul pătratic utilizat în WiFi Explorer:

Și doar ca referință, am inclus aici lista de corespondențe dBm – valoare procentuală care sunt generate de acest model.