2 bản chất quan trọng của sóng WiFi: FSPL và Wave Amplitude

Chào các bạn,

Mình hy vọng, góc nhìn vừa khoa học vừa gần gũi ở phần Article 03 – Tại sao sóng 5GHz xuyên tường kém hơn 2.4GHz?, sẽ giúp các bạn dễ hình dung hơn mỗi khi nhớ về đặc tính của sóng 2.4GHz và 5GHz.

Trong bài viết tuần này, mình sẽ đưa ra 2 bản chất cố hữu của sóng 2.4GHz và 5GHz, mà các bạn kỹ sư thường hay bỏ quên hoặc ít khi để ý tới trong công việc hàng ngày.

1, Bản chất về sự suy hao trong không gian tự do (FSPL):

Trong môi trường tự nhiên, sóng WiFi sẽ bị suy hao ngay khi truyền đi dù có thể chưa gặp hay va phải bất kỳ vật cản nào.

Vậy sự suy hao đó được tính toán như thế nào?

Chúng ta có công thức sau:

FSPL = 32,44 + 20log₁₀(f) + 20log₁₀(D)

FSPL: Free Space Path Loss (đơn vị dB)

f: Tần số (đơn vị MHz)

D: Khoảng cách (đơn vị km)

Mình sẽ thử áp dụng với một vài tần số (f) mẫu trong băng tần 2.4GHz và 5GHz và xem công thức trên cho chúng ta biết điều gì:

Từ bảng trên, chúng ta có thể rút ra được 2 ý khá quan trọng (đã được highlight bôi màu trên bảng)

1. Cùng khoảng cách truyền, 5GHz luôn có xu hướng suy hao nhiều hơn 6dB so với 2.4GHz.
2. Quy tắc 6dB: Nếu tăng gấp đôi khoảng cách truyền, suy hao sẽ tăng 6dB (tương đương với cường độ tín hiệu sẽ giảm 6dB).

Lưu ý đặc biệt: Đây là công thức lý thuyết, để mình dễ nhớ và hình dung nhanh trong các trường hợp cần tư vấn sơ bộ, đường link tham khảo:

https://engicalchub.com/calculators/free-space-path-loss-calculator

Công thức thực tế sẽ cần bổ sung thêm các tham số khác như Độ lợi Antenna phát (Transmitting Antenna Gain) và Độ lợi Antenna thu (Receiving Antenna Gain), các bạn có thể tham khảo link sau để biết thêm thông tin chi tiết:

https://www.everythingrf.com/rf-calculators/free-space-path-loss-calculator

2, Sự suy hao (Attenuation) thực chất là suy giảm biên độ sóng (Amplitude)

Cường độ của sóng (Power/Strength of Wave) chính là biên độ của sóng (Wave Amplitude). Sóng khi đi qua vật cản, bạn sẽ thấy sóng bị “yếu” đi thông qua các dấu hiệu như:

• Tín hiệu RSSI giảm.
• Vạch sóng mất.
• Cảm nhận về trải nghiệm sử dụng (lướt web, video, social media) kém hẳn.

Nguyên nhân của hiện tượng này, là do biên độ của sóng (Wave Amplitude) đã bị suy giảm khi truyền qua vật cản và dẫn tới chất lượng tín hiệu cũng bị suy giảm theo.

Điều mình nói sẽ được minh hoạ như hình ảnh dưới:

Kết luận: 2 điều cần nhớ về sóng WiFi

Thông qua bài phân tích trên, các bạn kỹ sư có thể rút ra được 2 bản chất nên nhớ khi nhắc về sóng WiFi, đó là:

• Thứ nhất, bản chất suy hao trong không gian tự do (FSPL) cho chúng ta một khẳng định về việc sóng 5GHz sẽ luôn bị suy hao nhiều hơn 2.4GHz (với giả định Antenna có độ lợi như nhau – gain) khi truyền trong không gian. Dựa vào công thức này, chúng ta sẽ có 2 ý cần lưu tâm:
  • Cùng khoảng cách truyền, sóng 5GHz sẽ có xu hướng suy hao nhiều hơn 6dB so với 2.4GHz.
  • Quy tắc 6dB (6dB rule): Khoảng cách truyền tăng gấp đôi, suy hao tăng 6dB.
• Thứ hai, bản chất của suy hao (Attenuation) là suy giảm biên độ sóng (Wave Amplitude).

Câu hỏi vui mình đặt ra cho bài viết này:

     “Vậy biên độ (Amplitude) sóng của băng tần 5GHz có bị suy giảm nhanh hơn so với 2.4GHz khi cùng đi qua một vật cản không?” 

Hãy để lại câu trả lời và comment ở phần bình luận cho mình biết nhé.

The Engineer Stories – Hoàng Duy