关于RSSI在实际测试环境中的应用

@关于RSSI在实际测试环境中的应用

一：什么是RSSI

Received Signal Strength Indication接收的信号强度指示，用来判定连接质量，以及是否增大广播发送强度。
接收的信号强度指示：RSSI只是信号强度的一个指示值！
因为无线信号多为mW级别，所以对它进行了极化，转化为dBm而已，不表示信号是负的。1mw就是0dBm，小于1mw就是负数的dBm数。

二：功率和RSSI之间的关系

功率和RSSI之间的关系（一）

1.dBm：是一个表示功率绝对值的值（也可以认为是以1mw功率为基准的一个比值）

计算公式为：10lgP（功率值/1mw）。
[例1] 如果发射功率P为1mw，折算为dBm后为0dBm。
10lg （1mw/1mw)=10lg0=0dBm。
[例2] 对于40W的功率，按dBm单位进行折算后的值应为：
10lg（40W/1mw)=10lg（40000）=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。

2.dBw：与dBm一样，dBw是一个表示功率绝对值的单位（也可以认为是以1W功率为基准的一个比值）
计算公式为：10log（功率值/1w）。
dBw与dBm之间的换算关系为：0 dBw = 10log1 W = 10log1000 mw = 30 dBm。

3.dB：是一个表征相对值的值，纯粹的比值，只表示两个量的相对大小关系
当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时，按下面计算公式：10lg（甲功率/乙功率）
[例3] 甲功率比乙功率大一倍，那么10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。也就是说，甲的功率比乙的功率大3 dB。
[例4] 如果甲的功率为46dBm，乙的功率为40dBm，则可以说，甲比乙大6 dB。

4.dBi 和dBd：是表示天线功率增益的量，两者都是一个相对值，但参考基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线，dBd的参考基准为偶极子，所以两者略有不同。一般认为，表示同一个增益，用dBi表示出来比用dBd表示出来要大2.15。
[例] 对于一面增益为16dBd的天线，其增益折算成单位为dBi时，则为18.15dBi（一般忽略小数位，为18dBi）。

功率和RSSI之间的关系（二）

无线电波的能量减少有一个专用术语，称为“衰减。
从无线电波的特性而言，存在一种现象，也就是频率越高，相应的波长越短（根据 v=fλ，可得出），能量衰减越快。
我们常说的电磁波的功率大，是指它的振幅很大（也就是所携带的能量很大），在介质中传输（比如空气），那么它会随着传输距离增大，振幅会减小。

相同位置，相同频率，衰减是一定的；功率越大（携带的能量越大），信号越强。

功率的大小，主要考虑传输距离和衰减情况。频率越低，衰减越慢。
eg：核潜艇的通信系统，使用的是频率超低的长波无线电，波长10000米以上，传输距离可以达到10000公里以上。在这时候，可以看出，超远距离通信，首先要保证大功率，其次要使用低频率。

频率的高低，主要考虑传输方式和信息传输速率，而且首先是信息传输速率。
eg：说室内的无线局域网，使用的是比手机更高的2.4GHz频段，障碍物多且近，对于各种通信系统来说都不是好事，原理上看都没有特别好的办法。实际中是采用小功率+高频率，主要保证传输速率。

功率和RSSI之间的关系（三）

• 很多人都以为无线网桥的发射功率越大越好，他们都认为发射功率是影响无线网桥传输距离的最大因素。

实际上，无线网桥的发射功率的确能够影响传输距离，但这并不意味这越大越好，不然按照这个说法，当无线网桥的发射功率无限大的时候，它的传输距离也是无限大了。显然，这是不可能的。如果一个无线网桥的传输距离极限为10公里，那么，无论怎么提高它的发射功率，它都不可能传输到11公里的。

发射功率只不过是无线网桥传输距离的影响因素之一，其他还包括硬件、软件、天线增益、天线角度、极化方向、环境等，当这些条件都达到理想状态时，无线网桥就会发挥出它最理想的效果。

• 那么，为什么无线网桥会给人一种发射功率越大，传输距离就越远的错觉呢？

其实，发射功率就相当于发射信号的一个强度，当发射功率变大时，信号的发射强度就越大。可是，无线网桥进行无线传输时，是要靠发射端和接收端一起工作才能够实现的。当发射功率过大时，就很容易影响接收端对数据的回收，这不但不能够使无线传输效果正常发挥，反而会导致信号延迟、丢包等不良现象出现。

举例： 上面我们有提到说，功率越大，振幅越大，所携带的能量越大，在传播的途径中能量衰减的比较缓慢，那我们的AP可监听的范围也随之增大（如上图所示），原来AP只能监听到3个设备，增大功率后可监听7个设备，原本AP想要给设备1发送数据，只要监听到设备2、3没有和设备1进行通讯，AP和设备1进行RTS、CTS等报文交互后就可进行数据交互。增大监听范围之后，现在AP想要给设备1发送数据，监听到设备2、3没有和设备1进行通讯，但是监听到设备4正在和设备1进行通讯，那么AP就得在设备4给设备1发送数据的时候保持沉默，等信道空闲时才会发送数据，这就影响无线传输效果的正常发挥。

三：RSSI与802.11协议帧

• RSSI是否是802.11协议帧中的字段呢？
  
  802.11物理层PHY是介质访问控制层MAC与无线介质之间的接口，它传输和接收共享无线介质上的数据帧。
  802.11将PHY进一步划分为两个组成元件：
  一是物理汇聚过程子层（Physical Layer ConvergenceProcedure，简称PLCP），结合来自Mac层的数据帧与空气中所传输的无线电波，负责将MAC帧对映到传输介质，为射频电路将数据帧发出做准备；
  另一是物理媒介相关子层（Physical Medium Dependent，简称PMD），负责将PLCP传来的数据帧以位的形式利用天线发射出去。
  MSDU（MAC层业务数据单元。这是最原始的待发数据信息）经过封装变成MPDU（MAC层协议数据单元），MPDU传到PLCP子层变成PSDU（PLCP子层业务数据单元），PSUD经过封装变成PPDU（PLCP子层协议数据单元）。
  

• 从以上帧格式中，我们并没有发现RSSI数据字段，那么RSSI的值我们究竟是从哪里得到？
  根据802.11-2007标准的描述，“RSSI是接收到的射频能量的测量值。RSSI与实际接收功率的映射是独立实施的。”换句话说，无线局域网供应商可以按照私有的方式定义RSSI值。通过标准中的描述我们知道，RSSI是接收方网卡测出来的，中间有路径衰减，所以发送方没办法确定接收方的具体接收功率。
  （试想AP位置固定，功率固定，在8米外接收和1米外接收，接收端的信号强度会一样吗？如果不一样，而RSSI又是协议中的字段，那发送端发送这个字段时，这个字段的值到底该是多少呢？）

四：RSSI的计算过程

RSSI=发射功率+发送端的天线增益-空间损耗（LP）+接收端的天线增益。

LP=32.5+20lg(F)+20lg(D)

自由空间损耗：

eg：Tenda O2V1.0在1公里的距离RSSI计算：LP=32.5+20lg(5)+20lg(1000)=106.479≈107
RSSI=23+11-107+11=-62dBm
结论：功率固定情况下 ：距离一定，频率越高，损耗越大，RSSI越小； 频率一定，距离越远，损耗越大，RSSI越小

五：传输速率和误码率

误码：误码的产生是由于在信号传输中，衰变改变了信号的电压,致使信号在传输中遭到破坏，产生误码。噪音、交流电或闪电造成的脉冲、传输设备故障及其他因素都会导致误码（比如传送的信号是1，而接收到的是0；反之亦然）。由于种种原因,数字信号在传输过程中不可避免地会产生差错。
误码率：误码率（SER：symbol error rate）是衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标。误码率=传输中的误码/所传输的总码数*100%。如果有误码就有误码率。

传输速率低，携带的数据位少，误码率小，传输越稳定传输速率高，携带的数据位多，星座映射时，容易发生偏差，误码率大，传输不稳定

六：跑流前看RSSI还是跑流时看

结论：
应该在跑流前的时候去看RRSI的值。
DTU在屏蔽房跑流的时候RSSI的值会增大，一开始以最大的速率进行传输，不稳定，跑流时会丢帧，丢帧误码率增大，为了降低误码率，设备会降低传输速率，速率降低，功率增大。那么功率增大，在天线增益以及自由空间损耗一定的情况下，RSSI就会增大。
RSSI=发射功率+发射端天线增益-自由空间损耗+接收端的天线增益
我们在实际的使用环境中，一个摄像头的业务流量1-2M,吞吐量满足使用需求，传输速率不会降低，所以在屏蔽房测试的时候，我们应该看跑流前的RSSI即我们在实际使用环境中的信号质量。