Estatísticas da força do sinal do roteador sem fio

Ao comprar roteadores sem fio, todos parecem ter a alegação de "ótimo" ou "excelente" intensidade do sinal. Obviamente, essas palavras de marketing não fazem absolutamente nada para me permitir comparar os pontos fortes do sinal de vários roteadores.

Então, quais são as especificações que eu deveria estar observando ao comparar roteadores sem fio para determinar quais têm maior intensidade de sinal? [ou é mesmo possível?]

Por exemplo, nesta "folha de dados" do Linksys E1000, notei duas especificações que possivelmente estão relacionadas à força do sinal: RF Pwr (EIRP) in dBe Antenna Gain in dB- exceto que eu não tenho absolutamente nenhuma idéia do que essas duas significam e se elas realmente refletem alguma coisa.

Resposta curta

Em muitos - se não na maioria dos casos -, não é possível comparar as folhas de especificações publicadas pelos fornecedores entre os produtos Wi-Fi dos consumidores e determinar qual fornecerá a maior força bruta do sinal. Nunca é possível dizer qual fornecerá o melhor alcance ou desempenho em alcance apenas lendo a folha de especificações. Em vez disso, você deve procurar análises profissionais em que a taxa versus o intervalo (desempenho em vários intervalos) foi cuidadosamente medido por um especialista.

Sinal de força

A dificuldade em comparar as folhas de especificações mesmo quanto à intensidade do sinal bruto é que muitos fornecedores não publicam nenhuma medida relacionada à intensidade do sinal. Acabei de visitar os sites da D-Link, Netgear e TRENDnet e não consegui encontrar nenhuma informação sobre a potência do rádio nas folhas de especificações que verifiquei para ver alguns dos melhores e mais recentes roteadores Wi-Fi. Entre os fornecedores que fazem publicar algumas informações, diferentes fornecedores, muitas vezes publicar diferentes tipos de informações relacionadas com a força do sinal, e as informações que eles dão nem sempre é directamente comparável.

Por exemplo, tudo o que a Apple diz sobre seu atual roteador Wi-Fi AirPort Extreme 802.11n (banda dupla simultânea II) é "Potência de saída de rádio: 20 dBm (nominal)". 20 dBm significa 100 miliwatts (mW). Mas uma "potência de saída de rádio" é provavelmente uma medida da força do sinal no conector da antena dentro da unidade. Isso não mostra como as antenas e os cabos das antenas afetam a saída de energia, ou como esses 100mW de energia são divididos entre as várias cadeias de rádio inerentes ao 802.11n, ou como a energia varia por banda ou canal (e a energia normalmente varia por banda e canal devido a requisitos regulatórios e características da antena).

Portanto, sem nenhuma informação de antena da Apple, você não pode compará-la com o exemplo que você deu do Cisco-Linksys E1000, que fornece apenas esses números:

RF Pwr (EIRP) em dBm: 17,5 dBm  
Ganho da antena em dBi: 1,5 dBi  

"RF Pwr" é "Potência de radiofrequência", o que pode fazer você pensar que é o mesmo tipo de medição que a "potência de saída de rádio" da Apple, mas a Linksys a qualifica com "(EIRP)". EIRP é uma medida que leva em consideração as antenas e os cabos da antena.

Lado: EIRP e outros princípios básicos de RF

EIRP significa potência irradiada isotropicamente equivalente . Para entender o EIRP, primeiro você precisa entender algumas coisas sobre antenas e ganho direcional:

• Uma antena isotrópica é uma antena hipotética que irradia energia igualmente em todas as direções; uma antena cujo "padrão de cobertura" tridimensional é uma esfera perfeita.
• Provavelmente, é impossível criar uma antena verdadeiramente isotrópica e, na maioria das vezes, você não deseja uma. Você geralmente quer que uma antena concentre seu poder em uma direção.
• Uma antena que concentra sua energia em determinadas direções é chamada de antena direcional .
• A medição de quão bem uma antena direcional aumenta a força do sinal na (s) direção (ões) pretendida (s), em comparação com a hipotética antena isotrópica, é chamada de ganho direcional .
• Os ganhos direcionais são medidos em decibéis em relação a uma antena isotrópica ou dBi.
• "Omnidirecional" não é sinônimo de isotrópico. As antenas omnidirecionais tentam concentrar o poder em um disco 2D em vez de uma esfera isotrópica 3D. Pense em esmagar um balão de água entre dois livros. Um balão de água não produzido é aproximadamente esférico, como o padrão de cobertura de uma antena isotrópica. Mas quando você o pressiona entre dois livros, ele se estende em todas as direções (2D) e, portanto, se torna menos compacto no geral. A quantidade que se estende ao longo desse plano 2D é o ganho direcional de uma antena direcional "omni".
• Os decibéis são uma escala logarítmica para medir proporções. Cada 3 dB é uma duplicação. As proporções são geralmente relativas a um valor de referência e o valor de referência indicado na letra após o "dB". Então "dBi" é decibéis em relação a uma antena isotrópica, e dBm é decibéis em relação a 1 miliwatt. 0 dBm é 1mW. Os dBm positivos são múltiplos de um miliwatt e os dBm negativos são frações de um miliwatt.

Quando você deseja medir quanta energia um sistema de rádio está emitindo na melhor direção da antena, você a compara com a quantidade de energia necessária para alimentar uma antena isotrópica para irradiar a mesma quantidade de energia nessa direção. Este é o poder irradiado isotropicamente equivalente, ou EIRP.

... agora de volta à comparação

A antena do Linksys E1000 possui ganho direcional de apenas 1,5 dBi, o que significa que é bem próximo do isotrópico, o que provavelmente é bom para um roteador sem fio doméstico. Uma boa antena omnidirecional pode ter ganho de 6 dBi em um plano, o que pode ser ótimo para uma casa térrea extensa, mas não cobriria muito bem o porão ou o 2º andar quando orientado horizontalmente no primeiro andar de uma casa com vários andares.

Se você pegar o EIRP do E1000 de 17,5 dBm e subtrair o ganho direcional de 1,5 dB que a antena oferece, você pode imaginar que a potência nominal de saída do rádio seja em torno de 16 ou 17 dBm (assumindo que os cabos internos da antena consomem entre 0-1 dBm de a potência do rádio).

Portanto, os 16-17 dBm de potência do rádio do E1000 produzirão menos intensidade de sinal em sua aplicação do que os 20 dBm do AirPort Extreme? Bem, nós realmente não sabemos, porque não sabemos quanto sinal os cabos e antenas da antena do AirPort Extreme consomem, ou quanto desse sinal fica focado em uma direção que não importa para você, dado onde você ' você vai localizar o roteador em sua casa e onde seus clientes estão.

Mesmo se você assumir, por uma questão de argumento, que as antenas do AirPort Extreme serão praticamente as mesmas que as da Linksys, você ainda precisará considerar que a intensidade do sinal é apenas um componente no alcance e desempenho em alcance. A sensibilidade do receptor e o nível de ruído também são grandes componentes, e os fornecedores raramente publicam suas especificações para isso. Alguns rádios Wi-Fi são sensíveis a sinais tão pequenos quanto -95 dBm (estamos falando de femtowatts aqui), enquanto outros não quebram -90 dBm. Vi roteadores Wi-Fi mal projetados ou mal montados / mal testados com fontes de ruído de RF dentro da caixa de até -85 dBm, portanto, independentemente da sensibilidade do receptor, ele não seria capaz de receber sinais mais baixos de -85 dBm.

Mito rebentando

Existem muitos mitos e informações erradas sobre a força e o alcance do sinal do produto Wi-Fi por aí, alguns dos quais foram repetidos nas outras Respostas à sua pergunta. Eu gostaria de ter um momento para rebentar alguns mitos aqui.

1. Nem todos os roteadores Wi-Fi têm a mesma potência ou faixa de saída. Realmente existem diferenças significativas na potência de saída de rádio, no design da antena, na sensibilidade do receptor e no nível de ruído, e tudo o mais que entra em alcance e desempenho em alcance. Obviamente, se você tem um péssimo sistema de cliente sem fio na outra extremidade do link, sua péssima qualidade pode mascarar grande parte da grandeza de um ótimo roteador.

2. A FCC não regula a potência de saída "padrão", apenas a máxima. E o máximo é de 1 Watt (1000 mW).

3. Você pensaria que todo fornecedor projetaria produtos para atingir esse limite, mas isso também não acontece. Acontece que é difícil criar um bom amplificador de potência (PA) que possa atingir 1000 mW sem distorcer o sinal tanto que o receptor não pode decodificar os pacotes. Os fornecedores não querem se precificar fora do mercado, por isso não tendem a criar designs com PAs super caros que podem atingir esses níveis de energia sem danificar irremediavelmente o sinal. Além disso, não importa o quão alto o seu roteador Wi-Fi possa gritar e até onde poderá ser ouvido se o laptop ou o smartphone do cliente Wi-Fi não puder gritar alto o suficiente para ser ouvido à mesma distância. E a maioria dos laptops e smartphones não consome muita energia na rede sem destruir a vida útil da bateria.

Atualização, final de 2014: nos 3,5 anos desde que eu escrevi isso, os PAs de alta potência e os LNAs de alta qualidade (amplificadores de baixo ruído que aumentam o ganho de recebimento para o AP) foram capturados. Se você compra um ponto de acesso de consumidor de primeira linha (que atualmente significa um ponto de acesso 802.11ac que suporta três fluxos espaciais ou mais), provavelmente está comprando um produto com bons PAs de alta potência que lhe permitem aumentar contra os limites regulatórios sem distorcer. Isso não apenas altera o que eu disse acima no item 3, mas também altera o que pode ser considerado uma classificação de potência Tx comum para APs no item 4 abaixo. Com PAs de alta potência, os APs de 30dBm (== 1000mW == 1 Watt completo) são cada vez mais comuns.

4. Alguém disse que o padrão para a maioria dos roteadores é de 9 mW, o que não faz sentido. 20 mW é o mais baixo que eu já vi e 32-100 mW (15-20 dBm) são comuns. As especificações que encontramos para o E1000 e o AirPort Extreme atestam isso.

Obviamente, a potência de RF (frequência de rádio) e o ganho da antena estão relacionados ao quão "alto" é o sinal de RF quando sai do roteador.

Na realidade, esses números provavelmente significam quase nada, por algumas razões.

Primeiro, do ponto de vista técnico, a saída de RF é apenas cerca de 1/4 da história ... A sensibilidade de recebimento também é importante (de que serve se o seu roteador pode falar, mas não pode ouvir?). E os recursos de transmissão e recepção da sua placa sem fio no seu computador / laptop também são importantes.

A razão mais importante pela qual a potência de transmissão não é um indicador muito útil de um roteador é que existem limites legais muito rígidos (estabelecidos pela FCC nos EUA e por outros órgãos governamentais em outros lugares), mesmo nas frequências não licenciadas usadas pelas redes sem fio, para evitar interferir com outras pessoas que usam Wifi na mesma área.

Geralmente (provavelmente sempre) todos os fabricantes de roteadores transmitem no mais alto limite legal - fazer menos do que isso faria com que o roteador parecesse obviamente menos útil, para que eles não vendessem muito.

Portanto, analisar a força pura do sinal de RF é provavelmente uma perda de tempo.

O que tem mais probabilidade de afetar seu intervalo utilizável é qual a forma de 802.11 que você usa. O 802.11n é anunciado como muito mais rápido (e é - nas circunstâncias certas), mas geralmente tem um alcance muito mais curto - por razões que eu não entendo completamente e, de qualquer maneira, é algo fora de tópico nesta questão. .

Como regra geral, quanto menor a velocidade de transmissão da sua rede, maior o alcance que você terá. Em grande medida, o roteador e a placa wifi negociam automaticamente a velocidade mais rápida possível, portanto, você deve sempre obter a melhor combinação de velocidade / alcance a qualquer momento. Você pode melhorar essa situação permitindo que o roteador use o máximo possível de 802.11 - isto é, permitindo bec, e não forçando-o a usar g. Gostaria de saber mais sobre o padrão 802.11, para poder fornecer informações mais específicas aqui.

Eu tive muitos roteadores no meu dia e estoque, eles são praticamente os mesmos na medida em que a força do sinal é fornecida com antenas iguais. Eu acho que a potência de transmissão padrão, conforme regulamentada pela FCC, é de cerca de 9mw, e é a mesma para todos os roteadores. Com isso dito, a antena faz uma enorme diferença, portanto, garanta um roteador com antenas removíveis. A outra (e a coisa mais importante na minha opinião) é se o roteador é capaz de executar firmware de terceiros. Não compro um roteador, a menos que seja capaz de executar o DD-WRT. Com o DD-WRT, você pode aumentar a potência de transmissão para 251mw, se desejar, embora ultrapassar os 70mw geralmente não faça muito, exceto criar distorção do sinal.

Com o DD-WRT em uma velha escola, o Linksys WRT-54G e uma antena yagi de ganho de 24dbi, eu tenho uma conexão sem fio de 2 milhas de comprimento, o que me dá uma velocidade de transmissão de 9 Mbps. Essa conexão sem fio tem sido a fonte da minha internet nos últimos 5 anos.