Fondamenti RF: dBm, SNR, MCS e perché l'intensità del segnale mente

Si può arrivare lontano nel Wi-Fi con quattro numeri e una regola pratica. Questa pagina è quei quattro numeri.

Il decibel, in breve

dB è un rapporto. dBm è una potenza riferita a un milliwatt. L'unica aritmetica che serve:

+3 dB = doppia potenza. -3 dB = metà.
+10 dB = dieci volte la potenza. -10 dB = un decimo.
0 dBm = 1 mW. 20 dBm = 100 mW. 30 dBm = 1 W.

Quindi un AP a 17 dBm trasmette a metà della potenza di uno a 20 dBm, e un client che segnala -70 dBm sta ricevendo un decimo della potenza di uno a -60 dBm.

Segnale, rumore e il numero che conta

L'RSSI indica quanto è forte il segnale al ricevitore. Il rumore di fondo è tutto il resto — rumore termico più qualunque energia che il ricevitore non riesce a decodificare. I rumori di fondo tipici si aggirano intorno a -95/-92 dBm in spettro pulito, peggiori in ambienti congestionati e con canali più larghi.

SNR = RSSI - rumore di fondo. Questo è il numero che determina la velocità dati. Un client a -65 dBm con un rumore di fondo di -95 dBm ha 30 dB di SNR e andrà molto bene. Lo stesso -65 dBm con un rumore di fondo di -75 dBm ha 10 dB di SNR e sarà lentissimo.

Ecco perché la sola intensità del segnale mente. Una heat map di sopralluogo che mostra -60 dBm ovunque non dice quasi nulla se non avete misurato anche il rumore.

La larghezza di canale alza il rumore di fondo

Allargare il canale raccoglie più rumore termico:

Larghezza di canale	Penalità sul rumore di fondo
20 MHz	riferimento
40 MHz	+3 dB
80 MHz	+6 dB
160 MHz	+9 dB
320 MHz	+12 dB

Un canale a 160 MHz richiede 9 dB di segnale in più rispetto a un canale a 20 MHz per ottenere lo stesso SNR. Questa è la vera ragione per cui i canali larghi riducono la copertura — e la ragione per cui "usate semplicemente 160 MHz" è di solito un cattivo consiglio in un ufficio.

La scala MCS

Gli indici Modulation and Coding Scheme vanno da robusto-e-lento a veloce-e-fragile. Approssimativamente, per l'802.11ax:

MCS	Modulazione	SNR approssimativo necessario	Carattere
0	BPSK	~5 dB	Sopravvive quasi a tutto
4	16-QAM	~15 dB	Confortevole
7	64-QAM	~22 dB	Buona connessione
9	256-QAM	~28 dB	Molto buona
11	1024-QAM	~35 dB	Vicino all'AP, aria pulita
13 (be)	4096-QAM	~40+ dB	Condizioni da marketing

Notate cosa significa questo: il 4096-QAM richiede circa 40 dB di SNR, il che equivale a circa -55 dBm in un ambiente pulito. Esiste a pochi metri dall'AP e da nessun'altra parte. Le velocità di picco sulla scheda tecnica sono quotate a questo gradino della scala.

Obiettivi di progetto validi

-67 dBm — l'obiettivo standard di copertura primaria per voce e video, nella banda per cui state progettando.
-70 dBm — accettabile per la copertura solo dati.
-75 dBm e sotto — trattatelo come un buco, qualunque cosa dica il client su "ancora connesso".
SNR di 25 dB o migliore nella copertura primaria; sotto i 20 dB gli utenti si lamenteranno anche con segnale forte.
Sovrapposizione di cella del 15-20 percento alla soglia di progetto, così il roaming ha dove andare.

La regola pratica

La perdita in spazio libero è all'incirca 6 dB per ogni raddoppio della distanza. Ogni 6 dB persi dimezzano la portata. Ecco perché una variazione di guadagno d'antenna di 3 dB o di potenza di 3 dB conta molto più di quanto sembri, e perché un AP dietro una partizione in vetro con telaio metallico può essere effettivamente invisibile a tre metri di distanza.

La potenza di trasmissione e la trappola dell'asimmetria

Alzare la potenza dell'AP non risolve un buco di copertura. L'AP può "gridare" più lontano; il client — un telefono con un'antenna piccola e una batteria da proteggere — non può comunque rispondere altrettanto forte. Si crea una regione in cui i client si associano con buon segnale, per poi fallire sull'uplink.

Fate corrispondere la potenza di trasmissione dell'AP alla classe di client più debole che dovete supportare, tipicamente 11-17 dBm in interni, non il massimo di 23 dBm. Se la copertura è inadeguata a quella potenza, serve un altro AP, non più potenza.