รู้จัก Free Space Path Loss
Live เมื่อวานมีช่วงนึงเราได้เกริ่นนิดหน่อยเกี่ยวกับ Free Space Path Loss เรื่องนี้ผมว่าหลายท่านยังสงสัยว่ามันคืออะไรและจะรู้ไปทำไม เลยอยากจะถือโอกาสนี้อธิบายเพิ่มเติมครับ
รู้หรือไม่ว่านอกจากกำแพง ผนัง ประตูและสิ่งของที่เป็นชิ้นเป็นอันสามารถลดทอน (attenuate) ความแรงของคลื่นวิทยุได้แล้ว อากาศก็ลดทอน RF ได้เช่นกัน
Attenuation Loss ที่เกิดขึ้นจากอากาศเราจะเรียกว่า Free Space Path Loss (FSPL)
ข้อดีคือเราสามารถใช้ FSPL ประมาณค่า RSSI ณ จุดที่ client อยู่ได้ เช่นถ้าเราแพลนจะติดตั้ง AP ในพื้นที่โล่งกว้าง สมมุติว่าใช้ Channel 140 ปล่อย EIRP (จุดกำเนิดสัญญาณ โดยปกติจะวัดจากเสาส่งของ AP) ที่ 17dBm (50mW) และเราต้องการรู้ว่า client ที่อยู่ห่างออกไป 30 เมตรจะได้รับสัญญาณประมาณเท่าไหร่ เราคำนวณจาก FSPL ได้โดยใช้สูตร:
ปล สูตรนี้ใช้ได้ในพื้นที่เปิดที่ไม่มีสิ่งกีดขวางเท่านั้น
ขั้นตอนแรกเราต้องแปลง Channel ให้เป็น Frequency ก่อน เราใช้ Channel 140 ซึ่งเทียบเท่ากับ 5700MHz
ฉะนั้น ตามโจทย์ข้างบน เราจะได้ FSPL ที่ 77.10dBm
FSPL (dBm) = 20 x log(0.03) 20 x log(5700) + 32.44 = 77.10dBm
สรุปคือในระยะ 30 เมตรจาก AP สัญญาณจะถูกอากาศกลืนไปประมาณ 77dBm จากนั้นเราต้องเอา FSPL ไปลบกับ EIRP ตั้งต้นถึงจะได้กำลังสัญญาณที่เหลือ
17dBm (EIRP) - 77dBm (FSPL) = -60dBm
นั่นก็คือ client ที่อยู่จุดนั้นจะได้ยินสัญญาณจาก AP ที่ประมาณ -60dBm
แต่แทนที่จะจำสูตรให้ปวดหัว ผมแนะนำให้คำนวณ FSPL โดยจำค่าแค่ 2 ค่าคือ ในระยะ 1 เมตรจาก EIRP ความถี่ย่าน 2.4GHz จะถูกอากาศกินไป 40dBm ส่วน 5GHz จะหายไป 47dBm
จากนั้นเราใช้ inverse square law คือทุกๆครั้งที่เราเบิ้ลระยะ ความแรงของสัญญาณจะหายไป 6dBm เช่นเมตรแรกหายไปแล้ว 47dBm พอถึงเมตรที่ 2 จะ loss ไปอีก 6dBm เป็น 53dBm มาถึงเมตรที่ 4 ก็จะหายไปอีก 6dBm เป็น 59dBm มาเมตรที่ 8 ก็ไปอีก 6dBm ไปเรื่อยๆจนถึงระยะที่เราต้องการคำนวณ
กลับมาดูโจทย์ข้างบน ถ้าคำนวณแบบคร่าวๆ ระยะ 30 เมตร FSPL จะอยู่ที่ประมาณ 47 + 6 + 6 + 6 + 6 + 6 = 77dBm เอามาลบกับ EIRP ก็ได้ค่าที่ใกล้เคียงกัน
แต่ทั้งนี้ทั้งนั้น FSPL เป็นแค่ทฤษฎี ในความเป็นจริงมันไม่ได้แม่นยำขนาดนั้น อย่าลืมว่า antenna pattern ก็แตกต่างกัน เสา omni ไม่ได้ปล่อยสัญญาณกลมๆแบบลูกบอล อาจจะบิดๆเบี้ยวๆตามข้อจำกัดของ antenna design ฉะนั้นถ้าใครไปลองวัดแล้วไม่ได้ค่าเป๊ะๆก็อย่าแปลกใจครับ
Key takeaway ของบทความนี้คือ 2.4GHz จะ loss น้อยกว่า 5GHz ประมาณ 7dBm ตั้งแต่เมตรแรก ดังนั้นนี่จึงเป็นเหตุผลที่เราแนะนำให้ลด Tx ของ 2.4GHz ให้ต่ำกว่า 5GHz ประมาณ 6-8dBm เพื่อให้สัญญาณเริ่มต้นใกล้เคียงกับ 5GHz แก้ปัญหา spectrum power mismatch ลดปัญหาเรื่อง Client เลือกไปเกาะ 2.4 เพราะสัญญาณมันดังกว่า