Suy giảm tín hiệu và nhiễu trong mạng WiFi

Suy giảm tín hiệu và nhiễu trong mạng WiFi

Theo công thức trong các bài viết hướng dẫn trước, việc tăng công suất phát sóng và độ lợi của anten sẽ làm tăng cường tín hiệu, và cũng tăng suy hao đường truyền do các chướng ngại vật trong mặt sàn gây ra. Ngoài ra, nhiễu và tiếng ồn (Noise) trong môi trường cũng ảnh hưởng đến tín hiệu. Trong quá trình tính toán vùng phủ sóng, giảm thiểu suy hao và nhiễu tín hiệu là cần thiết để cải thiện cường độ tín hiệu và tăng tối đa khoảng cách truyền đi của tín hiệu mạng WiFi.
Lưu ý: Trong hầu hết hệ thống mạng triển khai và lắp đặt mới, sẽ không tồn tại nguồn nhiễu tín hiệu. Do đó, nhiễu tín hiệu không cần được xem xét kỹ trong quá trình tính toán. Nếu thực tế có các nguồn gây nhiễu tín hiệu đáng kể thì phải xem xét và tính toán các nguồn gây nhiễu ấy một cách cẩn thận.

Độ mạnh của tín hiệu mạng WiFi suy giảm dần trong quá trình truyền tải đi trong không gian. Đầu nhận chỉ có thể nhận tín hiệu vô tuyến có cường độ cao hơn ngưỡng được chỉ định trước. Nếu sự suy giảm tín hiệu quá lớn, đầu nhận không thể xác định được tín hiệu vô tuyến. Và sau đây, chúng ta sẽ được giải thích về các yếu tố phổ biến có thể gây ra suy giảm tín hiệu.

1. Vật cản

Các chướng ngại vật là yếu tố phổ biến nhất trong môi trường thực tế gây ra suy giảm tín hiệu. Tín hiệu suy giảm ở các mức độ khác nhau khi đi xuyên qua tường, kính và cửa ra vào. Đặc biệt, các chướng ngại vật bằng kim loại có thể chặn hoàn toàn hoặc phản xạ tín hiệu không dây. Do đó, trong quá trình thiết lập mạng WiFi, hãy triển khai các bộ phát sóng với các thiết bị cuối mà không có chướng ngại vật giữa chúng.
Dưới đây là bảng suy hao tín hiệu bởi các vật cản (sử dụng trong nhà).

2. Khoảng cách truyền sóng

Khi sóng điện từ truyền trong không khí, cường độ tín hiệu giảm dần khi khoảng cách truyền tăng lên. Suy hao đường truyền là sự giảm mật độ công suất của sóng điện từ khi nó truyền trong không gian. Tín hiệu không dây phải được truyền trong không khí nhưng không thể tránh được sự suy giảm do không khí gây ra. Do đó, khoảng cách truyền của sóng điện từ có thể được kéo dài bằng cách tăng công suất phát của anten và giảm chướng ngại vật giữa đầu phát và đầu thu. Tín hiệu không dây có thể bao phủ một khu vực lớn hơn khi khoảng cách truyền của sóng điện từ lớn hơn.
Dưới đây là bảng suy hao khoảng cách trong không gian.

3. Tần số (băng tần) phát sóng

Sóng điện từ có bước sóng càng ngắn thì độ suy hao càng lớn. Tín hiệu vô tuyến được truyền qua sóng điện từ ở băng tần 2,4 GHz, 5 GHz hoặc 6 GHz. Sóng điện từ có tần số cao và bước sóng ngắn. Do đó, tín hiệu vô tuyến điện có độ suy hao lớn và không thể truyền đi xa.
Ngoài các yếu tố trước đó, anten, tốc độ truyền dữ liệu và sơ đồ biến thiên cũng ảnh hưởng đến sự suy giảm tín hiệu.

4. Nhiễu tín hiệu

Ngoài sự suy giảm tín hiệu, nhiễu và tiếng ồn cũng ảnh hưởng đến việc nhận dạng tín hiệu vô tuyến ở đầu thu. Nói chung, SNR (tỷ số tín hiệu trên độ nhiễu) cộng với tín hiệu nhiễu (SINR) được sử dụng để đo tác động của nhiễu đối với tín hiệu mạng WiFi. SNR và SINR là các chỉ số kỹ thuật chính để đo lường chất lượng đường truyền và tính ổn định của hệ thống thông tin liên lạc trog mạng không dây. SNR hoặc SINR lớn hơn cho thấy chất lượng đường truyền tốt và độ tin cậy cao hơn. Có thể phân loại nhiễu thành các nhóm như sau:
• Nhiễu trong chính hệ thống mạng WiFi và do các hệ thống mạng WiFi láng giềng khác gây ra, chẳng hạn như nhiễu đồng kênh và nhiễu đa đường.
• Tín hiệu nhiễu đề cập đến các tín hiệu phụ bất thường không tồn tại trong các tín hiệu ban đầu do một thiết bị tạo ra. Các tín hiệu nhiễu liên quan đến môi trường và không thay đổi khi các tín hiệu ban đầu thay đổi.
Ngoài các yếu tố trước đó, anten, tốc độ truyền dữ liệu và sơ đồ biến thiên cũng ảnh hưởng đến sự suy giảm tín hiệu.

SNR được xem là tỷ lệ tín hiệu trên tín hiệu nhiễu.
SNR được tính theo công thức sau:
SNR = 10lg (P S / P N ), trong đó:
• SNR: tính bằng dB
• P S : công suất hiệu dụng của tín hiệu
• P N : công suất hiệu dụng của tín hiệu nhiễu
SINR là tỷ số giữa cường độ của tín hiệu với cường độ của tín hiệu nhiễu (nhiễu và suy giảm).
SINR được tính theo công thức sau:
SINR = 10lg [P S / (P I + P N )], trong đó:
• SINR: dB
• P S : công suất hiệu dụng của tín hiệu
• P I : công suất hiệu dụng của tín hiệu suy giảm
• P N : công suất hiệu dụng của tín hiệu nhiễu

Trên thực tế, trên những mặt sàn có tín hiệu phủ sóng lớn từ các bộ phát sóng láng giềng, việc tính toán giá trị SNR và SINR là cần thiết để tính toán chất lượng liên kết giữa các bộ phát sóng và thiết bị người dùng cuối.
Nếu bỏ qua việc này, độ ổn định trong liên kết không dây không thể kiểm soát và việc trải nghiệm từ người dùng cuối sẽ kém hiệu quả hơn, mặc dù tín hiệu nhận được có thể rất tốt.