รู้จัก Signal Strength & SNR
วันนี้เรามาทำความรู้จักกับ Signal Strength ต่างๆเช่น RSSI SNR กันครับ
Signal Strength
Wi-Fi ใช้ RF (Radio Frequency) ในการสื่อสารซึ่งจะมีลักษณะเป็น Waveform หรือเป็นคลื่นตามภาพข้างล่าง
![RF Waveform](https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/99/EM-Wave.gif)
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
![RF Amplitude](https://www.qrg.northwestern.edu/projects/vss/docs/media/Communications/amplitude.gif)
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
![dBm and mW dBm to mW Chart](https://cdn.shortpixel.ai/client/q_glossy,ret_img,w_783,h_433/https://www.onehospitality.co.th/wp-content/uploads/2020/04/image-4.png)
ในประเทศไทย กสทชเองก็ได้ออกข้อกำหนดในการใช้งาน Wi-Fi เบื้องต้นโดยดูจากตารางข้างล่างนี้
![ความถี่วิทยุย่าน 2.4 GHz และ 5 GHz](https://performancewificom.files.wordpress.com/2020/03/image-20.png?w=833)
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
![WinFi Lite WinFi Lite UI](https://cdn.shortpixel.ai/client/q_glossy,ret_img,w_1024,h_534/https://www.onehospitality.co.th/wp-content/uploads/2020/04/image-11-1024x534.png)
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%
![RF Noise Wi-Fi Ambient Noise](https://cdn.shortpixel.ai/client/q_glossy,ret_img,w_1024,h_299/https://www.onehospitality.co.th/wp-content/uploads/2020/04/image-15-1024x299.png)
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
![SNR SNR](https://cdn.shortpixel.ai/client/q_glossy,ret_img,w_611,h_395/https://www.onehospitality.co.th/wp-content/uploads/2020/04/image-8.png)
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
![SNR and Data Rate Impact of SNR to Data Rate](https://cdn.shortpixel.ai/client/q_glossy,ret_img,w_1024,h_448/https://www.onehospitality.co.th/wp-content/uploads/2020/04/image-16-1024x448.png)