无线网络技术原理、应用和实践:(四)无线网络中的单位和指标
dB:表征功率相对值,纯粹的比值,只表示两个量的相对大小关系,没有单位。公式:10*log(P1/P2)
dBm:考征功率绝对值,公式:10logP(功率值/1毫瓦[mw])
★dB是两个量之间的比值,表示两个量间的相对大小;而dBm则是表示功率绝对大小的值。在dB,dBm计算中,要注意基本概念,用一个dBm减另外一个dBm时,得到的结果是dB,如:30dBm – 0dBm = 30dB。
dBi:考征增益的值(功率增益),基准为全方向性天线。
dBd:考征增益的值(功率增益),基准为偶极子相距很近的符号相反的一对电荷或“磁荷”
。
吞吐量(Throughtput):指在某个时刻,在网络中的两个节点之间,提供给网络应用的剩余带宽。即在没有帧丢失的情况下,设备能够接收并转发的最大速率。
无线设备的吞吐量受到两种因素的制约:
1)无线传输的介质因素:
无线网络采用空气共享介质以及802.11协议在默认介质不稳定和不可靠时所采用的工作机制相关。不论是802.11n还是802.11ac,始终要受到这一限制。
如果你的笔记本电脑通过WiFi连接到无线接入点,他们之间链路的数据连接速率为1300Mbps(假设介质条件允许),那么你采用性能测试工具测试这一物理链路的吞吐量得到结果是什么呢?差不多是1300Mbps的50%~65%。而且这一性能吞吐量只是该无线接入点的峰值吞吐量,一旦有多个客户端连接到相同的无线接入点,随着客户端数量的增加,所有客户端的汇聚吞吐量将呈不断下降趋势。
因为空气介质会受到众多因素(繁忙程度、温度、湿度等)的影响,所以802.11协议采用和使用对讲机类似的Ack确认机制保证接收端可以接收发送端的消息,如果接收端接收到发送端发出的消息且验证没有在传输过程中损坏,那么接收端将发送一个确认消息给发送端,如果发送端没有接收到该消息,那么发送端将进行重传,直至达到重传数量上限,此时发送端将丢弃该消息。另外,空气介质是共享介质,所以无线网络中的客户端和无线接入点需要竞争介质的使用权,这都造成了系统开销的大幅增长。802.11协议实际上是用系统开销换取了数据的可靠传输。
2)客户端的多样性因素:
客户端的多样性也会造成系统吞吐量的巨大差异。
假设您部署的是支持3个空间流的802.11ac(第一代)无线接入点,工作在80MHz信道,那么当同样支持3个空间流的客户端(往往是笔记本电脑)连接时,您可以获得1300Mbps的数据连接速率。而当支持单空间流的客户端(智能手机、平板电脑)连接该无线接入点时,您只能建立433Mbps的数据连接速率。显然,两者峰值吞吐量的巨大差异会影响整个系统的性能。
最后,并不是客户端在无线接入点产生的覆盖蜂窝内的任何位置都能建立最高的数据连接速率,考虑到空气介质的不稳定特性,客户端在距离无线接入点不同的位置会动态的调整其与无线接入点建立的数据速率以适应变化的物理介质条件,距离无线接入点越远,客户端与无线接入点建立的数据速率越低,调制方式越多的考虑冗余而不是性能。
数据连接速率(Data Rate):指通信线路上传输信息的速度,即在单位时间内传输的比特数[单位时间内传送的二进制代码的有效位数,bps]
。
接收信号强度(Received Signal Strength Indication,RSSI):是接收的信号强度指示,RSSI值以低于-70dBm为优。
信道底噪:
※参考无线网络技术原理、应用和实践:(三)无线信道-信道底噪相关描述。
信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR):信噪比是信号和底噪的差值,两者相差越大,信号质量越好。
例如,如果客户端接收信号强度为-65dBm,底噪为-92dBm,信噪比为-65dBm-(-92dBm)=27dB。又如果客户端接收信号强度为-60dBm,底噪为-80dBm,信噪比为-60dBm-(-80dBm)=20dB。虽然后者的接收信号强度更强,但是信号质量反而差了。
业界每个厂商由于使用的射频芯片和系统架构的不同,对于建立给定的数据连接速率(Data rate – 用于802.11a/b/g)和使用调制和编码方案(MCS – 用于802.11n/ac)所需的信噪比值都是不同的,甚至同一厂商的不同产品之间也存在差异性。
信噪比噪音来源:
1)来自无线网络自身的同频干扰。
2)来自无线网络自身的邻频干扰。
3)来自非WiFi设备的干扰。
信噪比质量判断:
1.> 40 dB – 信号质量非常好, 客户端总能与无线接入点关联,可建立最高数据连接速率。
2.25-40 dB – 信号质量很好, 客户端总能与无线接入点关联,可建立高数据连接速率。
3.15-25 dB – 信号质量好, 客户端总能与无线接入点关联,可建立好的数据连接速率。
4.10-15 dB – 信号质量一般,客户端可与无线接入点关联,只能建立低数据连接速率。
5.0-10 dB – 信号质量低或无信号,客户端与无线接入点无法关联。
2.4G频段穿透损耗
5.8G频段穿透损耗
重传:
信道利用率:
※参考无线网络技术原理、应用和实践:(三)无线信道-信道利用率相关描述。