วันนี้เรามาทำความรู้จักกับ Signal Strength ต่างๆเช่น RSSI SNR กันครับ

Signal Strength

Wi-Fi ใช้ RF (Radio Frequency) ในการสื่อสารซึ่งจะมีลักษณะเป็น Waveform หรือเป็นคลื่นตามภาพข้างล่าง

Source: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:EM-Wave.gif

ดูเผินๆแล้วคำว่า Signal Strength ถ้าแปลตรงตัวคือเน็ตแรงหรือเปล่า ไม่ใช่นะครับ โดยภาษาที่เราใช้กัน คำว่าเน็ตแรงหมายถึงความเร็วของ Internet ที่เราซื้อจาก ISP เช่น 100Mbps หรือ 200Mbps ส่วน คำว่า Signal Strength จะวัดจาก “ความดัง” ของคลื่นสัญญาณ โดยดูจาก Amplitude ซึ่งจะขึ้นอยู่กับกำลังส่งของอุปกรณ์ตัวนั้นๆ

Source: https://www.qrg.northwestern.edu/projects/vss/docs/communications/1-how-is-data-put-on-radio-waves.html

Received Signal Strength Indicator (RSSI)

Received Signal Strength Indicator (RSSI) คือดัชนีที่ใช้วัดความ “ดัง” หรือการได้ยินคลื่นสัญญาณของ “ตัวรับสัญญาณ” (Receiver) มีหน่วยเป็น dBm

ถ้าเรามีอุปกรณ์ 5 ตัวอยู่คนละตำแหน่ง แต่เกาะ AP ตัวเดียวกันก็จะได้ค่า RSSI ที่ต่างกันแม้ว่า AP ปล่อยสัญญาณออกมาเท่ากัน

แน่นอนว่า AP อยู่ใกล้อยู่ไกลก็มีส่วน การเซ็ตค่ากำลังส่งของ AP รวมถึงปัจจัยรอบตัวเช่นความหนาของกำแพง เฟอร์นิเจอร์ แม้แต่ตัวคนเราเอง ล้วนแล้วมีผลต่อ RSSI ส่วนตัวอุปกรณ์ที่รับสัญญาณเองอาจจะใช้ Wi-Fi chip คนละตัว ซึ่งแต่ละตัวมีความสามารถในการ “ได้ยิน” ไม่เท่ากัน เหมือนบางคนหูดี บางคนหูตึง ฉะนั้น RSSI ของอุปกรณ์สองตัวไม่จำเป็นต้องเท่ากัน เราใช้ RSSI แค่เป็นเกณฑ์คร่าวๆในการวัดความแรงเท่านั้น

dBm vs mW

dBm ย่อมาจาก decibel-milliwatt เป็นหน่วยที่ใช้วัดค่า RSSI ซึ่งใช้ decibel เป็นหน่วยวัดเทียบกำลังของสัญญาณที่สัมพันธ์กับกำลัง 1 milliwatt (mW)

ถ้าจะอธิบายแบบง่ายที่สุดคือ dBm หรือ mW เป็นหน่วยวัดกำลังทั้งคู่ แต่เพราะ Wi-Fi ใช้กำลังส่งที่ต่ำมากๆ ค่าที่ได้จะเป็นหน่วยที่เล็กมากๆ เช่นให้เปรียบเทียบระหว่าง 0.000000316mW หรือ 0.00000001mW จุดไหนแรงกว่ากัน?? ถ้าให้เทียบเป็น mW ใครก็มึนครับ แต่ถ้าเราพูดว่า -65dBm กับ -80dBm แค่นั้นจบ เห็นมั้ยครับชีวิตง่ายขึ้นเยอะเลย

ตารางข้างล่างแปลงค่าจาก dBm เป็น mW สัญญาณที่ดีไม่ควรต่ำกว่า -65dBm แต่ถ้าไม่ได้จริงๆ -70dBm ก็ยังดี -75dBm นี่เริ่มแย่ แต่ถ้าต่ำกว่านั้นนี่ถือว่าอยู่ไกลไป อาจจะเกาะ AP ได้แต่จะช้าและไม่เสถียรแล้วครับ

ในประเทศไทย กสทชเองก็ได้ออกข้อกำหนดในการใช้งาน Wi-Fi เบื้องต้นโดยดูจากตารางข้างล่างนี้

อยากจะเน้นว่ากฎหมายและข้อบังคับของแต่ละประเทศจะไม่เหมือนกัน เราควรศึกษาข้อมูลการติดตั้ง Wi-Fi ของประเทศนั้นๆก่อนติดตั้งจริง

ป.ล. EIRP ย่อมาจาก Effective Isotropic Radiated Power แปลง่ายๆคือ แรงส่งสูงสุดที่วัดจาก “เสา” ของตัวส่ง ฉะนั้นถ้าเราเปลี่ยนเสา EIRP ก็เปลี่ยน

เรามาดูกันว่าจะใช้โปรแกรมอะไรเช็ค RSSI จริงๆแล้ว Wi-Fi Scanner ตัวไหนก็ใช้ได้ครับ ตัวฟรีมีหลายตัวเลย ตัวที่ผมใช้บ่อยๆก็มี WinFi Lite สำหรับ Windows 10 ถ้าใช้ Mac OSX ก็ WiFi Explorer หรือถ้าใครใช้ iPhone ก็ไม่ต้องโหลดที่ไหน ใช้แอ๊พ AirPort Utility ได้เลย ใครไม่แน่ใจว่าใช้ยังไงตามไปอ่านที่บทความ เปลี่ยน iPhone iPad AirPort Utility ให้เป็น Wi-Fi Scanner ได้ครับ

Noise

เรารู้จัก RSSI แล้วตอนนี้เรามาทำความรู้จักกับ Noise กันบ้างครับ Noise หรือ Ambient Noise เป็นตัวแปรที่ไม่พึงประสงค์เกิดจากเสียงรบกวนจากสิ่งรอบตัวไม่ว่าจะมาจากอุปกรณ์ Wi-Fi ที่อยู่ไกลจนอุปกรณ์แปลงเป็นสัญญาณไม่ได้ หรือมาจากอุปกรณ์ที่ไม่ใช่ Wi-Fi เช่นเตาอบไมโครเวฟ โทรศัพท์ไร้สาย หรือสัญญาณเรดาห์เป็นต้น

Noise ใช้ dBm เป็นหน่วยวัดความดังเช่นเดียวกับ RSSI เริ่มจาก 0 ถึง -100 dBm ตัวเลขยิ่งสูง (ใกล้ 0) เสียงยิ่งดัง และมีผลกับ RSSI โดยปกติค่า Noise ส่วนใหญ่จะต่ำกว่า -90dBm แต่ก็ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมที่เราอาจจะทำอะไรมากไม่ได้ เช่น AP ในโรงงานที่มีเครื่องจักรเยอะๆอาจจะมี ambient noise ที่สูงVideo Player00:0000:10สัญญาณรบกวนจากเตาไมโครเวฟ

ค่า Noise ต้องใช้ Spectrum Analyzer อย่าง Ekahau Sidekick หรือ AirMagnet วัดค่า แต่อุปกรณ์ Wi-Fi Scanner ก็ใช้วิธีคำนวนค่า noise ได้แต่ก็ไม่ถึงกับเป๊ะ 100%

Signal-to-Noise Ratio (SNR)

หลังจากที่เรารู้จัก Signal กับ Noise แล้ว พอเราเอาสองตัวมายำกันได้ออกมาเป็น Signal-to-Noise Ratio หรือที่เรียกกันสั้นๆว่า SNR ครับ

SNR คือค่าความต่างระหว่าง RSSI และ Noise (SNR = RSSI – Noise) ซึ่ง SNR ยิ่งสูงยิ่งดี และไม่ควรต่ำกว่า 25 dBm สำหรับ voice/video apps อย่าง Skype

จากภาพข้างล่าง Noise Floor อยู่ที่ -95dBm ส่วน Laptop ตัวที่อยู่ใกล้ AP ได้สัญญาณที่ -70dBm ฉะนั้นได้ SNR ที่ 25dBm ส่วน Laptop ตัวที่อยู่ห่างออกไปรับสัญญาณได้ที่ -88dBm ฉะนั้น SNR อยู่ที่ 7dB

ผมจะให้ความสำคัญกับ SNR เป็นอันดับแรก เพราะ SNR ตัวเดียวบอกถึงคุณภาพของสัญญาณทั้งหมด ถ้าดูแค่ RSSI อาจโดนสับขาหลอกได้ เพราะบางทีค่า RSSI สูงก็จริงแต่ถ้า Noise สูง พอลบกันแล้วค่า SNR ก็ต่ำลง ฉะนั้นถ้าเราจะเทียบคุณภาพของสัญญาณ เราเทียบกันที่ SNR ครับไม่ใช่ RSSI

ความสัมพันธ์ระหว่าง SNR และ Data Rate

ปกติแล้วเราจะวัดประสิทธิภาพของ Wi-Fi Internet จากความเร็วใช่มั้ยครับ ถ้าอยากรู้ว่าอุปกรณ์เราเชื่อมต่อกัน AP ได้ไวแค่ไหน ให้ดูที่ SNR ครับ

จากภาพข้างล่างจะเห็นไดว้ว่า SNR ยิ่งสูง การแปลงสัญญาณ (Modulate/Demodulate)ทำได้เร็วและแม่นยำ ฉะนั้นรองรับ Data Rate ที่สูงขึ้น แต่ในทางกลับกัน ถ้าคุณภาพสัญญาณต่ำ อุปกรณ์จำเป็นต้องลดความเร็วลงเพื่อให้ยังสามารถสื่อสารกับตัว AP ได้

โดยปกติแล้วอุปกรณ์ที่อยู่ใกล้ AP เชื่อมต่อได้เร็วกว่า ฉะนั้นระยะห่างจากอุปกรณ์ถึงตัว AP สำคัญมาก เป็นเหตุผลที่หลายโรงแรมที่เคยติด AP ไว้ตรงทาง Corridor แขกแต่ย้ายเข้ามาติดในห้องเพื่อเพิ่ม SNR ให้แขกสามารถเชื่อมต่อเน็ตได้เร็วขึ้น