वाई-फाई के पीछे अंतर्निहित तंत्र अधिक दूरी के साथ धीमा हो रहा है?

यह सामान्य ज्ञान है कि आप वाई-फाई नेटवर्क बिंदु से आगे जाते हैं, वाई-फाई पर नेटवर्क धीमा हो जाता है। लेकिन ऐसा क्यों होगा? रेडियो सिग्नल अनिवार्य रूप से प्रकाश की गति पर प्रचार करते हैं, और इसलिए सिग्नल प्रसार से अकेले दूरी किसी भी उचित सीमा (हजारों किमी / मील) के लिए एक कारक नहीं होनी चाहिए।

मेरा सिद्धांत यह है कि किसी भी समय एक नेटवर्क पैकेट भेजा जाता है, इस बात की संभावना है कि यह या तो स्थान पर नहीं आएगा, दूषित डेटा के साथ आएगा, या गलत क्रम में आ जाएगा, और यह संभावना बढ़ती दूरी के साथ बढ़ती है, टीसीपी को मजबूर करता है। परत के कारण पैकेट भेजे जाने और नाराज होने के कारण। यह भेजने और फिर से भेजने की प्रक्रिया करता है समय की एक मात्रात्मक राशि ले। पर्याप्त नहीं है कि एक एकल पैकेट किसी भी ध्यान देने योग्य देरी प्रदान करेगा, लेकिन पर्याप्त है कि यदि तीन पैकेटों में से एक को नाराज होने की आवश्यकता है, और फिर सभी पैकेट दूसरे छोर पर सही क्रम में वापस रखे, तो अतिरिक्त समय लगेगा। लेकिन यह सिर्फ मेरा सिद्धांत है। असली जवाब क्या है?

wireless network

— TheEnvironmentalist
स्रोत

समस्या टीसीपी परत पर हल नहीं की जा सकती (नहीं की जा सकती है और नहीं), बल्कि स्वयं वाईफाई की परत पर। यह जटिल है और वास्तविक वाईफाई मानक पर ही निर्भर करता है, लेकिन इसका उपयोग ईथरनेट स्तर पर रेट्रांसमेट्स के साथ-साथ डेटा संचारित करने के लिए विभिन्न भौतिक तरीकों का उपयोग करने पर किया जाता है।

— प्लाज्माएच

@PlasmaHH: आपको उम्मीद है कि वे FEC की निर्धारित गतिशील रूप से निर्धारित राशि के साथ फॉरवर्ड त्रुटि सुधार का उपयोग कर रहे होंगे। ईथरनेट प्रोटोकॉल वायरलेस लिंक पर आपके द्वारा देखे जाने वाले बिट लॉस के लिए डिज़ाइन नहीं किए गए थे

— MSalters

@MSalters: जिसे विभिन्न शारीरिक तरीकों के तहत

— सम्‍मिलित

@MSalters अनुकूली FEC पसंद है जो Wifi करता है, btw।

— मार्कस मुलर

क्या आप का अर्थ है "धीमा" पिंग या "धीमी" के रूप में एमबी / एस में?

— Agent_L

जवाबों:

व्याख्या

तो, प्रकाश की गति का (व्यावहारिक रूप से) इससे कोई लेना-देना नहीं है, आप सही हैं।

वाईफाई दो स्टेशनों के बीच लिंक की गुणवत्ता के आधार पर एक ट्रांसमिशन मोड चुनता है। लिंक जितना खराब होगा, ट्रांसमिशन को उतने ही मजबूत होने की जरूरत है। खराब होने का एक तरीका लंबी कड़ी है, जिसका अर्थ है कि कम सिग्नल ऊर्जा प्राप्त करने वाले छोर तक पहुंचती है, जिसका अर्थ है कि रिसीवर और सिग्नल को प्राप्त शोर के बीच का अनुपात खराब हो जाता है; यह आमतौर पर एसएनआर (सिग्नल-टू-शोर अनुपात) के रूप में मापा जाता है । तो, इस तरह सीधे दूरी इस में आती है।

ट्रांसमिशन को अधिक मजबूत बनाने के लिए, अलग-अलग चीजें हैं जो वाईफाई (IEEE802.11 a / g / n / ac…) करती हैं:

एक कम ठीक मॉड्यूलेशन का उपयोग करें। यदि आपने पहले डिजिटल वायरलेस संचार से निपटा है, तो आपने सुना होगा कि एक वाहक लहर को प्रतीकों के एक सेट के साथ संशोधित करके जानकारी पहुंचाई जाती है, जो मूल रूप से केवल जटिल संख्याएं हैं। प्रतीकों का सेट जितना बड़ा होता है, उतने अधिक बिट्स आप अपने द्वारा प्रसारित प्रत्येक प्रतीक के साथ परिवहन कर सकते हैं, लेकिन साथ ही, इन प्रतीकों के करीब एक-दूसरे के करीब होते हैं। करीब का मतलब है कि आपको गलती से एक अलग प्रतीक में कम शोर शक्ति की आवश्यकता होती है। इसलिए, यदि आपकी गति अधिक होनी चाहिए, तो आप आमतौर पर बहुत सारे प्रतीकों के साथ एक नक्षत्र का उपयोग करने का प्रयास करेंगे, लेकिन तब आप केवल अपनी प्राप्त शक्ति की तुलना में बहुत कम शोर बर्दाश्त कर सकते हैं, अर्थात आपको उच्च SNR की आवश्यकता होती है।
वायरलेस लिंक (आम तौर पर, सभी गैर-तुच्छ डेटा लिंक) कुछ ऐसा काम करते हैं जिसे हम चैनल कोडिंग और विशेष रूप से फॉरवर्ड त्रुटि सुधार कहते हैं: यह मूल रूप से आपके डेटा में अतिरेक जोड़ रहा है (उदाहरण के लिए एक ही डेटा को दो बार दोहराने के आकार में, या एक चेकसम जोड़कर, या बहुत सारे अन्य तरीकों से)। यदि आप अपने चैनल कोड और अपने डिकोडर को चतुराई से डिजाइन कर रहे हैं, तो अधिक अतिरेक का अर्थ है कि आप बहुत सारी त्रुटियों को ठीक कर सकते हैं। अधिक अतिरेक, अधिक त्रुटि सुधार। इसके विपरीत, निश्चित रूप से यह है कि अधिक "दिलचस्प" डेटा के परिवहन के बजाय, आप उस अतिरेक को परिवहन करने के लिए मजबूर हैं। इसलिए, यदि आप एक चैनल कोड का उपयोग करते हैं, जो मूल डेटा की दोगुनी मात्रा को अतिरेक के रूप में जोड़ता है, जो बहुत सी त्रुटियों से निपटने में सक्षम है (देखें 1.), तो आप वास्तविक पेलोड के लिए केवल 1/3 अपनी भौतिक बिट दर का उपयोग कर सकते हैं बिट्स।

उन्नत टीका

यह सामान्य ज्ञान है कि आप वाई-फाई नेटवर्क बिंदु से आगे जाते हैं, वाई-फाई पर नेटवर्क धीमा हो जाता है।

सामान्य ज्ञान, हमेशा की तरह, एक सकल निरीक्षण है। सामान्य प्रवृत्ति सही है, आगे दूर, कम शक्ति, जैसा कि ऊपर बताया गया है।

मल्टीपाथ चैनल का मतलब है कि चीजें दूरी के साथ एकतरफा रूप से नीचे नहीं जाती हैं

लेकिन: आमतौर पर वाईफाई का उपयोग घर के अंदर किया जाता है। इन सेटिंग्स में, हमारे पास एक मजबूत बहुपथ परिदृश्य है जिसे हम कहते हैं। इसका मतलब है कि दीवारों, फर्नीचर पर होने वाले प्रतिबिंबों के कारण, जो सामान्य परिवेश में होते हैं, आप विभिन्न प्रकार के संकेत आत्म-हस्तक्षेप प्राप्त कर सकते हैं। और इसका मतलब यह हो सकता है कि, यद्यपि आप ट्रांसमीटर के अपेक्षाकृत करीब हैं, आपके रिसीवर को कुछ भी नहीं दिखाई दे सकता है, क्योंकि दो रास्तों में बस आधा तरंग दैर्ध्य का एक अंतर होता है, और एक दूसरे को रद्द करते हैं।

तो, ठेठ इनडोर मल्टीपाथ के लिए, आप आम तौर पर "आगे, बदतर" नहीं कह सकते हैं; यह आमतौर पर बहुत कम आसान है। हम उस घटना को लुप्त होती कहते हैं (और इस मामले में, शायद छोटे पैमाने पर लुप्त होती )।

रोबस्टनेस लाभ के लिए चैनल विविधता

तब: अधिक आधुनिक वाईफाई मानक MIMO (मल्टीपल इनपुट, मल्टीपल आउटपुट) का समर्थन करते हैं, जिसका मूल अर्थ है कि आपके पास लिंक के प्रत्येक छोर पर कई एंटेना होते हैं। यह विचार है कि एंटीना 1 प्राप्त करने के लिए संचारित एंटीना 1 से (चलो कहते हैं कि 1-> 1) वहाँ (एक उच्च संभावना के साथ) एक अलग चैनल साकार हो जाएगा (चैनल यादृच्छिक हैं!) एंटीना 1 प्राप्त करने के लिए संचारित एंटीना 2 से! 2-> 1), और 1-> 2, और 2-> 2, और इसी तरह।

ये शारीरिक रूप से अलग-अलग चैनल ऊपर उल्लिखित लुप्त होती समस्या के साथ मदद कर सकते हैं । हालांकि मल्टीप्थ चैनल 1-> 1, बेतरतीब ढंग से, खुद को रद्द करने से बुरी तरह से आहत हो सकता है, 1-> 2 अभी भी ठीक हो सकता है। आपका औसत "खराब होने की संभावना" एंटेना की संख्या के साथ नीचे चला जाता है। अच्छा! इसका मतलब है कि हमारे चैनल जितना अधिक असंबंधित हैं (यानी एक चैनल की कम संभावना विफलता का मतलब है कि दूसरे भी खराब होंगे), हमारे प्रसारण बेहतर हो सकते हैं।

इसका मतलब यह भी है कि "बहुत करीब" स्वाभाविक रूप से "बहुत अच्छा" नहीं है, क्योंकि इसका मतलब यह भी है कि, शायद, अलग-अलग एंटेना बहुत अधिक एक ही चैनल की प्राप्ति को देखते हैं, इसलिए आपको "न" की "सुरक्षा" नहीं मिलती है, यह संभावना नहीं है कि सभी चैनल एक ही समय में खराब हैं "।

मज़ा और लाभ के लिए MIMO को रोजगार (और उच्च दर)

इसके अलावा, यदि आप इस बारे में गणितीय रूप से चतुर हैं, तो आप ट्रांसमिट एंटीना बीच एक चैनल के लिए एक गणितीय विवरण पा सकते हैं और एंटीना प्राप्त कर सकते हैं , आइए उस रिप्लेसेशन कॉल करें , और उसके बाद बस इन चैनल से एक मैट्रिक्स निर्माण करें। अभ्यावेदन, पंक्ति संख्या के साथ यह कहना कि हम किस एंटीना के बारे में बात कर रहे हैं, और स्तंभ संख्या जो कह रही है कि एंटीना प्राप्त करती है। $i$ $j$ $\mathbf h_{i,j}$ $\mathbf H$

हम क्या हमारे प्राप्त एंटेना पर प्राप्त देखने के लिए जब हम अलग संचारित एंटेना पर विभिन्न संकेत भेज, हम बस आगे बढ़ो और गुणा एक पंक्ति वेक्टर था चैनल मैट्रिक्स के साथ इन सभी संकेतों से युक्त : $\mathbf s$ $\mathbf H$

\begin{matrix} (1) & आर = रों एच । \end{matrix}

$\mathbf r = \mathbf s \mathbf H\text.\tag 1$

समस्या यह है कि हम शायद प्रसारण और प्राप्त करने के बीच बहुत सारे स्वतंत्र चैनल रखना चाहते हैं, यानी कि हम एक एंटीना को एक एंटीना पर भेजते हैं, अन्य सभी एंटीना जोड़े पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। फिर, हम समानांतर में डेटा की कई धाराएँ भेज सकते हैं । यह हमें संचरण की गति में एक गंभीर वृद्धि देगा!

अफसोस की बात है कि ऊपर का समीकरण कहता है कि हमें किसी भी एंटीना के प्राप्त सिग्नल को प्राप्त करने के लिए सभी संचारित संकेतों को तौलना और जोड़ना होगा। हम्म, उदास।

$\mathbf H$ $\mathbf \Lambda$

$\mathbf \Lambda$

\begin{matrix} (2) & एच = यू Λ {वी}^{*} \end{matrix}

$\mathbf H = \mathbf{U\Lambda V^*}\tag 2$

$\mathbf \Lambda$ $(1)$

\begin{matrix} (3) & आर = रों यू Λ {वी}^{*} । \end{matrix}

$\mathbf r = \mathbf{sU\Lambda V^*}\text.\tag 3$

$\mathbf H$ $\mathbf V$ $\mathbf V$ $\mathbf {V^*V}=\mathbf I$

\begin{aligned} (4) & आर वी & = रों एच वी \\ (5) & = रों यू Λ {वी}^{*} वी \\ (6) & = रों यू Λ मैं \\ (7) & = रों यू Λ \end{aligned}

$\begin{align} \mathbf {rV} &= \mathbf{sHV}\tag 4\\ &=\mathbf{sU\Lambda V^*V}\tag 5\\ &=\mathbf{sU\Lambda I}\tag 6\\ &=\mathbf{sU\Lambda}\tag 7\\ \end{align}$

$(7)$

$\mathbf V$ $\mathbf s$ $\mathbf U$ $\min($ $)$

तो, एल्गोरिथ्म बहुत आसान हो जाता है:

$\mathbf H$
$\mathbf H$ $\mathbf{U\Lambda V^*}$
$\mathbf s$ $\mathbf U$
$\mathbf r$ $\mathbf V$

यह सब केवल तभी काम करता है जब एसवीडी अच्छे परिणाम देता है, और यह केवल तब होता है जब भौतिक एंटीना जोड़ी चैनल पर्याप्त स्वतंत्र होते हैं। इसका मतलब है कि MIMO के लिए, निकटता का मतलब है कि आप वास्तव में मध्यम दूरी के लिए संभावित रूप से कम संचारित कर सकते हैं , क्योंकि दूरी का मतलब है कि रास्ते में अधिक भिन्न, यादृच्छिक परावर्तक हैं। (कुछ दूरी के बाद, पथ हानि प्रभाव हावी है, और आप हमेशा खराब होते हैं।)

— मार्कस मुलर
स्रोत

समस्या यह नहीं है कि एमिटर (राउटर) से रिसीवर (आपके लैपटॉप) तक जाने में लगने वाला समय कितना है, जैसा कि आप कहते हैं कि कुछ मीटर के साथ नगण्य है, लेकिन दूरी के साथ आने वाली शक्ति।

शुक्र सूत्र में देखिए ।

नेटवर्क थ्रूपुट एक संचार चैनल पर सफल संदेश वितरण की दर है। कम शक्ति प्राप्त होने के साथ, एक संदेश सही ढंग से प्राप्त नहीं होने की संभावना अधिक होती है।

शोर यहाँ ध्यान में रखने के लिए कुछ है।

— डैनियल वायाओ
स्रोत

मैं स्पष्ट रूप से देख सकता हूं कि यह एक समय की देरी से संबंधित है।

— हैरी स्वेन्सन

क्यों कम बिजली कनेक्शन को धीमा करना चाहिए?

— Finbarr

नेटवर्क थ्रूपुट एक संचार चैनल पर सफल संदेश वितरण की दर है। कम शक्ति प्राप्त होने के साथ, एक संदेश सही ढंग से प्राप्त नहीं होने की संभावना अधिक होती है। शोर यहाँ ध्यान में रखने के लिए कुछ है।

— डैनियल वियोनो

इस उत्तर को en.wikipedia.org/wiki/Shannon%E2%80%93Hartley_theorem से लिंक करने की आवश्यकता होती है , जो सिग्नल पावर (इस उत्तर में गणना की गई) (शोर की शक्ति से स्थिर) द्वारा विभाजित शक्ति से चैनल क्षमता (प्रति सेकंड) प्राप्त होती है।

— जपा

कम शक्ति का मतलब है कि कम संभावना सिग्नल शक्ति शोर शक्ति से अधिक होगी।

— user6030

दूरी बनाम आवृत्ति के साथ मूलभूत नुकसान मुख्य रूप से वाहक का आकार एपर्चर क्षेत्र का आकार है, जो तरंग दैर्ध्य के वर्ग के आनुपातिक है। इसलिए कम नुकसान के लिए पथ हानि कम होती है जो कि फ्रिस लॉस में प्रमुख शब्द है।

2 सबसे आम समस्या एंटीना और विकिरण पैटर्न में नुकसान दोनों का उन्मुखीकरण है लेकिन यह कम आवृत्ति पर निर्भर है लेकिन 1/4 लहर गुंजयमान यंत्र और द्विध्रुवीय के टोरोइडल पैटर्न है। न्यूनतम संकेत या अशक्त पैटर्न एंटीना के अंत को देख रहा है।

कुछ भवन निर्माण सामग्री में प्रवाहकीय और ढलान सभी स्थानों पर संकेतों को प्रतिबिंबित करने की अनुमति देते हैं। हालाँकि यह फ्रिंज सिग्नल स्तरों में राइस फेडिंग के नुकसान के लिए भी एक समस्या है <-80dBm वर्ग बी संकेतों के लिए और इससे ऊपर एक समस्या होने लगती है। पानी से जमीन के प्रतिबिंब के बिना दृष्टि की रेखा माइक्रोवेव के लिए इष्टतम संचरण पथ है। हालांकि वीएचएफ और लोअर के लिए, पानी का एक बड़ा शरीर और आयनोस्फीयर एक सिग्नल की सीमा को बढ़ावा देने के लिए रिफ्लेक्टर के रूप में कार्य करते हैं। लेकिन उच्च आवृत्तियों के लिए, प्रतिबिंब अधिक विकृत संकेतों का कारण बनते हैं और रिकेन फेडिंग त्रुटियों का कारण बनते हैं।

प्रत्येक बैंड की स्वयं की त्रुटि सीमा है और 20MHz या 40MHz का उपयोग करते हुए व्यापक बैंड उच्च गति वाईफाई में SNR बनाम शोर बैंडविड्थ बनाम बीईआर पर शैनन के नियमों के कारण उच्च सीमा है। सबसे अच्छी दहलीज आमतौर पर सबसे कम डेटा दर है लेकिन डिजाइन पर निर्भर करती है। मैं हमेशा अपने वाईफाई चिप विकल्पों को ऑटो मोड की तुलना में फ्रिंज सिग्नल स्तरों में उच्च थ्रूपूट प्राप्त करने के लिए विंडोज में 11Mbps पर लॉक करता हूं क्योंकि यहां तक कि रास्तों के आसपास मानव गति पैकेट हानि और 54 एमबीपीएस और उच्चतर की तरह उच्च डेटा दरों पर छिपे हुए रिट्रीट का कारण बन सकती है। फिर से शैनन के नियम यहां रिकियन फेडिंग इफेक्ट्स और मौलिक फ्रिस लॉस इफेक्ट्स से लागू होते हैं।

ऑटो मोड में एक वाईफाई चिप हमेशा मोबाइल मॉडम द्वारा डेटा दर को कम करने की कोशिश करेगी जब पैकेट का नुकसान बहुत अधिक हो। पहले यह समूह विलंब समानता के लिए रिसीवर को वापस लेने की कोशिश कर सकता है। फिर त्रुटि दर बहुत अधिक होने पर निम्न डेटा दर पर बातचीत करें। यह शैनन के नियम से आता है। लेकिन याद रखें कि ये ईकोस और राइस फिडिंग इस समूह को देरी के समीकरण को प्रभावित करते हैं और वाईफ़ाई सिग्नल को पीछे ले जाते हैं, जहां कम सिग्नल स्तरों पर एक इमारत में बहुत सारे इको होते हैं। वाहक गूंज ताकत में परिवर्तन का परिणाम डिमोडिनेटेड संकेतों में नेत्र पैटर्न को विकृत करना है।

मेरा अनुभव मुझे बताता है कि आपके एंडपॉइंट मोबाइल और वाईफाई राउटर के बीच में हैं, परावर्तनों के लिए अधिक मौका है और प्रतिबिंबों को रद्द करने और अधिक ड्रॉप-आउट के लिए अधिक मौका है। इसे राइस फेडिंग कहा जाता है और यह मेरे परीक्षण के परिणामों से सबसे आम कारण है -75dBm नीचे फ्रिंज क्षेत्र के स्तर में पैकेट हानि के लिए।

नेट और डलिंक-अतिथि के लिए नीचे दिए गए संकेत मेरे पीसी से एक टॉवर पर एक वाईफाई डोंगल के साथ हैं और एक उच्च शक्ति डलिंक राउटर के नीचे एक दराज में रखा गया है। राउटर में एंटीना को ले जाने से सिग्नल के स्तर में बदलाव होता है और कनेक्टिविटी के क्षणिक नुकसान के बारे में उपयोगकर्ता की जागरूकता के बिना चैनल और नेट से अतिथि पर स्विच होता है।

— टोनी स्टीवर्ट Sunnyskyguy EE75
स्रोत