Explicación
Entonces, la velocidad de la luz no tiene (prácticamente) nada que ver con eso, tienes razón.
WiFi elige un modo de transmisión basado en la calidad del enlace entre dos estaciones. Cuanto peor es el enlace, más robusta debe ser la transmisión. Una forma de empeorar es tener un enlace más largo, lo que significa que llega menos energía de señal al extremo receptor, lo que significa que la relación entre el ruido inherente al receptor y la señal recibida empeora; esto generalmente se mide como SNR (relación señal-ruido). Entonces, así es como la distancia entra directamente en esto.
Para hacer una transmisión más robusta, hay diferentes cosas que hace WiFi (IEEE802.11 a / g / n / ac ...):
- Use una modulación menos fina. Si ha tratado con comunicaciones inalámbricas digitales anteriormente, es posible que haya escuchado que la información se transporta modulando una onda portadora con uno de un conjunto de símbolos, que son básicamente números complejos. Cuanto más grande sea ese conjunto de símbolos, más bits puede transportar con cada símbolo que transmita, pero también, más cerca están estos símbolos entre sí. Más cerca significa que necesita menos potencia de ruido para terminar accidentalmente en un símbolo diferente. Entonces, si su velocidad necesita ser alta, normalmente trataría de usar una constelación con muchos símbolos, pero luego solo puede tolerar muy poco ruido en comparación con la potencia recibida, es decir, necesita una SNR alta.
- Los enlaces inalámbricos (generalmente, todos los enlaces de datos no triviales) emplean algo que llamamos codificación de canal , y especialmente corrección de errores hacia adelante: Básicamente es agregar redundancia a sus datos (por ejemplo, en la forma de repetir los mismos datos dos veces, o agregando una suma de verificación, o por muchos otros medios). Si está diseñando su código de canal y su decodificador de manera inteligente, una mayor redundancia significa que puede corregir muchos errores. A mayor redundancia, mayor corrección de errores. La desventaja de eso, por supuesto, es que en lugar de transportar datos más "interesantes", se ve obligado a transportar esa redundancia. Entonces, si usa un código de canal que agrega el doble de la cantidad de datos originales como redundancia para poder manejar muchos errores (ver 1.), entonces solo puede usar 1/3 de su velocidad de bits física para la carga útil real bits
Comentario avanzado
Es de conocimiento común que cuanto más se aleja de un punto de red Wi-Fi, más lenta se vuelve la red a través de Wi-Fi.
El conocimiento común, como de costumbre, es una simplificación excesiva. La tendencia general es correcta, cuanto más lejos, menos poder, como se explicó anteriormente.
Los canales de múltiples rutas significan que las cosas no van monotónicamente cuesta abajo con la distancia
Pero: WiFi generalmente se usa en interiores. En estos entornos, tenemos lo que llamamos un escenario de ruta múltiple fuerte. Eso significa que, debido a los reflejos en las paredes, los muebles, las cosas que se encuentran en el entorno general, puede obtener diferentes tipos de autointerferencia de la señal. Y eso podría significar que, aunque esté relativamente cerca del transmisor, su receptor podría no ver nada, porque dos caminos tienen una diferencia de media longitud de onda y se cancelan entre sí.
Por lo tanto, para la ruta múltiple interior típica, generalmente no se puede decir "cuanto más, peor"; Por lo general, es mucho menos fácil. A este fenómeno lo llamamos desvanecimiento (y en este caso, probablemente desvanecimiento a pequeña escala ).
Diversidad de canales para ganancias de robustez
Luego: los estándares WiFi más modernos admiten MIMO (entrada múltiple, salida múltiple), lo que básicamente significa que tiene varias antenas en cada extremo de un enlace. La idea es que desde la antena de transmisión 1 hasta la antena de recepción 1 (supongamos que 1-> 1) habrá (con una alta probabilidad) una realización de canal diferente (¡los canales son aleatorios!) Que desde la antena de transmisión 2 para recibir la antena 1 ( 2-> 1), y 1-> 2, y 2-> 2, y así sucesivamente.
Estos canales físicamente diferentes pueden ayudar con el problema de desvanecimiento mencionado anteriormente. Aunque el canal multitrayecto 1-> 1 podría, al azar, verse gravemente afectado al cancelarse, 1-> 2 aún podría estar bien. Su "probabilidad de maldad" promedio disminuye con el número de antenas. ¡Agradable! Eso significa que cuanto más no estén correlacionados nuestros canales (es decir, la falla menos probable de un canal significa que los otros también serán malos), mejor será nuestra transmisión.
Eso también significa que "muy cerca" no es inherentemente "muy bueno", porque eso también significa que, probablemente, las diferentes antenas ven casi la misma realización del canal, por lo que no obtienes esa "seguridad" de "nah, es poco probable que todos los canales sean malos al mismo tiempo ".
Empleando MIMO para diversión y ganancias (y tasas más altas)
Además, si está siendo matemáticamente inteligente al respecto, puede encontrar una descripción matemática para un canal entre la antena de transmisión y la antena de recepción j , llamemos a esa representación h i , j , y luego simplemente construya una matriz H a partir de estos canales representaciones, con el número de fila indicando de qué antena de transmisión estamos hablando, y el número de columna indicando qué antena de recepción.yojhi , jH
Para ver lo que recibimos en nuestras antenas de recepción, cuando enviamos señales diferentes en las diferentes antenas de transmisión, que acaba de ir adelante y multiplicar un vector fila que contiene todas estas señales con la matriz de canal H :sH
r = s H .(1)
El problema es que probablemente nos gustaría tener muchos canales totalmente independientes entre transmisión y recepción, es decir, lo que enviamos en una antena a una antena no tiene efecto en todos los otros pares de antenas. Luego, podemos enviar múltiples flujos de datos en paralelo . ¡Eso nos dará un aumento serio en la velocidad de transmisión!
Lamentablemente, la ecuación anterior dice que de alguna manera tenemos que pesar y sumar todas las señales de transmisión para obtener la señal de recepción de cada antena. Hm, triste
Ahora, armados con esa ecuación, el matemático interno en nosotros nos dice que, hm, si pudiéramos lograr que transformamos en otra matriz Λ , podríamos tener canales realmente independientes.HΛ
Eso es posible si tiene forma diagonal, es decir, todos son ceros, pero para sus entradas diagonales. ¡El hecho feliz es que podemos hacer eso! Hay un método matemático que nos daΛ
H = U Λ V∗(2)
con siendo diagonal; Es la descomposición del valor singular (SVD). Entonces, podemos reescribir ( 1 ) aΛ( 1 )
r = s U Λ V∗.(3)
HVVV∗V = I
r V= s H V= s U Λ V∗V= s U Λ I= s U Λ(4)(5)(6)(7)
( 7 )
VsUmin ()
Entonces, el algoritmo se vuelve bastante fácil:
- H
- HU Λ V∗
- sU
- rV
Todo esto solo funciona si la SVD da buenos resultados, y eso solo sucede cuando los canales del par de antenas físicas son lo suficientemente independientes. Eso significa que para MIMO, la proximidad significa que en realidad puede transmitir incluso menos que a una distancia media, porque la distancia significa que hay más reflectores aleatorios diferentes en el camino. (Después de cierta distancia, los efectos de pérdida de ruta dominan y siempre empeora).