dBm, RSSI ve SNR — Wi-Fi Ölçümlerinin Dili

Neden logaritmik ölçek?

Bir access point'in anteninden çıkan güç birkaç yüz miliwatt mertebesindeyken, birkaç oda ötedeki istemcinin aldığı güç bir miliwatt'ın milyonda birinin de milyonda biri kadar olabilir. Bu kadar geniş bir aralığı doğrusal sayılarla yönetmek pratik değildir. Desibel, iki güç arasındaki oranı logaritmik olarak ifade eder: 10 × log10(P1/P2). Bu sayede çarpma işlemleri toplamaya, bölme işlemleri çıkarmaya dönüşür ve bir RF bağlantısının tüm kazanç ve kayıpları basit bir toplama tablosuyla hesaplanabilir.

dBm ise referansı 1 miliwatt olan mutlak bir güç birimidir. 0 dBm = 1 mW, 10 dBm = 10 mW, 20 dBm = 100 mW, 30 dBm = 1 W. Negatif değerler 1 mW'nin altını ifade eder: -30 dBm = 1 µW, -60 dBm = 1 nW, -90 dBm = 1 pW. Akılda tutulması gereken iki kural sahada çok iş görür: +3 dB gücü iki katına çıkarır, +10 dB on katına çıkarır. Tersi de geçerlidir; -3 dB yarıya, -10 dB onda bire indirir.

RSSI ve dBm aynı şey değil

RSSI (Received Signal Strength Indicator), 802.11 standardında birimi olmayan, üreticiye göre ölçeklenen bir göstergedir. Bir yonga RSSI'yi 0-100 arasında, bir başkası 0-127 arasında raporlayabilir. İşletim sistemleri ve araçlar bu değeri dBm'e dönüştürerek gösterir, ancak dönüşüm formülü yonga üreticisine özgüdür. Sonuç olarak aynı noktada duran iki farklı cihaz, aynı AP için 5-8 dB farklı değer gösterebilir.

Bu nedenle profesyonel site survey'lerde ölçüm cihazı kalibre edilir ve tasarım hedefi, ağdaki en zayıf istemciye göre belirlenir. Ekahau Sidekick gibi kalibre edilmiş ölçüm donanımları tutarlı sonuç verir; fakat ağı kullanacak olan barkod okuyucu, Sidekick'ten 6 dB daha kötü duyuyorsa tasarım bu farkı offset olarak hesaba katmalıdır. 'Telefonumda tam çekiyor' cümlesi bir mühendislik ölçümü değildir.

Gürültü tabanı ve SNR

Her alıcı, istenen sinyalin yanında termal gürültü ve ortamdaki diğer kaynakların enerjisini de duyar. Bu toplam enerjiye gürültü tabanı (noise floor) denir. 20 MHz kanal için teorik termal gürültü yaklaşık -101 dBm'dir; alıcının kendi gürültü katsayısı eklendiğinde temiz bir ortamda -95 ile -92 dBm arasında değerler görülür. Kanal genişliği iki katına çıktığında gürültü tabanı yaklaşık 3 dB yükselir; 80 MHz kanalda temiz ortam gürültüsü -89 dBm civarındadır.

SNR (Signal-to-Noise Ratio), alınan sinyal ile gürültü tabanı arasındaki farktır ve dB cinsinden basit bir çıkarmadır: -65 dBm sinyal ve -92 dBm gürültü, 27 dB SNR demektir. Veri hızını belirleyen RSSI değil SNR'dır. Mikrodalga fırın, Bluetooth yoğunluğu ya da yakındaki bir video vericisi gürültü tabanını -80 dBm'e çıkarırsa, aynı -65 dBm sinyal artık yalnızca 15 dB SNR sağlar ve istemci çok daha düşük modülasyona iner.

Tasarım hedefleri

Kurumsal ağlarda yaygın kabul gören hedefler, uygulama türüne göre belirlenir. Veri odaklı ağlarda birincil kapsama için -70 dBm ve en az 20 dB SNR yeterli olabilir. Ses (VoWLAN) ve gerçek zamanlı video için endüstri pratiği -67 dBm birincil sinyal, en az 25 dB SNR ve roaming için aynı noktada -67 dBm veya daha iyi ikinci bir AP'dir. Konum takibi (RTLS) yapılacak ağlarda her noktanın en az üç, tercihen dört AP tarafından -75 dBm veya daha iyi duyulması istenir.

Ancak daha güçlü sinyal her zaman daha iyi değildir. AP güçlerini maksimuma çekmek, istemcilerle AP arasında asimetrik bir bağlantı yaratır: istemci AP'yi güçlü duyar ama kendi 14 dBm'lik vericisiyle AP'ye aynı kalitede ulaşamaz. Ayrıca yüksek güç, co-channel interference'ı ve sticky client davranışını artırır. İyi bir tasarımda AP gücü genellikle istemci gücüne yakın tutulur ve kapsama yoğunlukla sağlanır.

• Hedef sinyali tasarım aracında en zayıf istemci profiline göre offset uygulayarak belirleyin.
• SNR ölçümünü kanal genişliğine göre değerlendirin; 80 MHz'te gürültü tabanı 20 MHz'e göre ~6 dB yüksektir.
• Gürültü tabanında ani yükselmeler için spektrum analizörüyle Wi-Fi dışı girişim kaynaklarını arayın.
• Validasyon survey'inde hem birincil hem ikincil sinyal haritalarını, SNR ve kanal örtüşmesi haritalarıyla birlikte raporlayın.

Sahadan bir örnek

Bir lojistik deposunda el terminallerinin sık sık bağlantı koparması şikayetiyle çağrıldığımızda, sinyal haritaları -62 dBm gibi iyi görünüyordu. Spektrum analizi ise raflar arasındaki forkliftlerde kullanılan 2,4 GHz kablosuz kameraların gürültü tabanını -78 dBm'e çıkardığını gösterdi. Gerçek SNR 16 dB'ye düşmüştü. Terminallerin 5 GHz'e taşınması, kanal planının yeniden yapılması ve kameraların ayrı bir frekansa alınmasıyla sorun tamamen çözüldü. Bu, 'sinyal iyi ama Wi-Fi kötü' paradoksunun klasik bir örneğidir ve doğru ölçümün değerini gösterir.

F2'nin Ekahau ve CWNA sertifikalı mühendisleri her projede sinyal, SNR, gürültü tabanı ve kanal kullanımını birlikte ölçer; sonuçları uygulama gereksinimlerine göre yorumlar. Ölçmediğiniz şeyi tasarlayamazsınız.