Suy hao sóng WiFi: khoảng cách, vật cản, vật liệu và cách tính tốc độ thực tế
Sóng WiFi yếu dần theo khoảng cách và qua tường, kính, cửa, sàn bê tông. Bài có bảng suy hao theo khoảng cách và theo vật liệu ở 2.4 GHz, 5 GHz, mức RSSI cần có, cách tính tín hiệu ra tốc độ thực tế và ví dụ văn phòng.
Suy hao sóng WiFi là mức tín hiệu bị yếu đi trên đường từ bộ phát tới thiết bị, tính bằng dB. Sóng yếu đi theo khoảng cách và mất thêm khi đi qua tường, kính, cửa, sàn. Tín hiệu càng yếu thì thiết bị càng phải dùng kiểu điều chế chậm hơn, nên tốc độ giảm theo từng bậc. Băng 5 GHz suy hao nhanh hơn 2.4 GHz, đặc biệt khi qua tường gạch, bê tông.
Giải thích nhanh các thuật ngữ trong bài:
- dB (suy hao): mất 3 dB là còn một nửa công suất, mất 10 dB là còn 1/10, mất 20 dB là còn 1/100.
- RSSI (cường độ tín hiệu, dBm): mức sóng thiết bị nhận được, luôn là số âm. -50 dBm mạnh hơn -70 dBm.
- SNR (tỷ số tín hiệu trên nhiễu): tín hiệu cao hơn nhiễu bao nhiêu dB. Sóng mạnh mà nhiễu nhiều thì vẫn chậm.
- Co-channel interference (nhiễu đồng kênh): các bộ phát dùng chung một kênh phải chia nhau thời gian phát, kể cả bộ phát của văn phòng bên cạnh.
Mức tín hiệu bao nhiêu là đủ?
| RSSI | Đánh giá | Dùng được cho |
|---|---|---|
| -30 đến -50 dBm | Rất tốt | Họp video HD, tải file lớn, tốc độ cao nhất |
| -51 đến -67 dBm | Tốt | Mọi ứng dụng văn phòng; -67 dBm là mốc thường dùng khi thiết kế cho gọi thoại, gọi video |
| -68 đến -70 dBm | Tạm | Lướt web, email; gọi video dễ giật |
| -71 đến -80 dBm | Yếu | Chập chờn, chậm |
| Dưới -80 dBm | Rất yếu | Gần như không dùng được |
Ngoài RSSI, nên có SNR từ 25 dB trở lên. Sóng mạnh nhưng nhiều bộ phát xung quanh gây nhiễu thì kết nối vẫn chậm.
Suy hao theo khoảng cách
Trong không gian thoáng, suy hao tính theo công thức suy hao không gian tự do (FSPL): FSPL (dB) = 20·log10(d) + 20·log10(f) − 27,55, với d tính bằng mét, f tính bằng MHz. Cứ khoảng cách gấp đôi thì mất thêm 6 dB. Ở cùng khoảng cách, băng 5 GHz luôn mất nhiều hơn 2.4 GHz khoảng 6–7 dB.
| Khoảng cách | 2.4 GHz | 5 GHz | 6 GHz |
|---|---|---|---|
| 1 m | 40 dB | 47 dB | 48 dB |
| 5 m | 54 dB | 61 dB | 62 dB |
| 10 m | 60 dB | 67 dB | 68 dB |
| 20 m | 66 dB | 73 dB | 74 dB |
| 40 m | 72 dB | 79 dB | 80 dB |
Đây là mức tối thiểu khi không có gì cản. Trong nhà, đồ đạc, người, phản xạ làm suy hao thực tế cao hơn, nên khi tính cần cộng thêm 5–10 dB dự phòng.
Vật cản và vật liệu
Mức suy hao tham khảo khi sóng đi xuyên qua một lớp vật liệu. Số thực tế phụ thuộc độ dày, độ ẩm, cốt thép, lớp kim loại bên trong:
| Vật liệu | 2.4 GHz | 5 GHz |
|---|---|---|
| Kính trong thường | 2–4 dB | 0–7 dB |
| Kính Low-E, kính phủ kim loại | 10–30 dB | 20–40 dB trở lên |
| Cửa gỗ | 3–4 dB | 4–6 dB |
| Vách thạch cao, vách nhẹ | 3–6 dB | 5–10 dB |
| Vách thạch cao khung kim loại | 6–10 dB | 10–20 dB |
| Tường gạch khoảng 120 mm (tường 10) | 8–10 dB | 15–20 dB |
| Tường gạch khoảng 240 mm (tường 20) | 12–15 dB | 20–25 dB |
| Tường bê tông khoảng 100 mm | 12–25 dB | 26–30 dB |
| Bê tông cốt thép, sàn bê tông | 25–30 dB trở lên | 50 dB trở lên |
| Cửa kim loại | 20–30 dB | 25–35 dB trở lên |
| Kệ kho chứa hàng, lưới kim loại | Cao, thay đổi | Cao, thay đổi |
Hai điều rút ra: sàn bê tông cốt thép gần như chặn hẳn sóng 5 GHz, nên nhà nhiều tầng cần bộ phát ở từng tầng; và kính Low-E ở văn phòng, nhà kính cách nhiệt chặn sóng mạnh hơn nhiều so với kính thường.
Từ tín hiệu ra tốc độ
Khi tín hiệu yếu đi, thiết bị tự hạ bậc MCS: từ 1024-QAM xuống 256-QAM, 64-QAM rồi các kiểu chậm hơn. Ví dụ theo độ nhạy thu của bộ phát Ruijie RG-RAP2260, kênh 80 MHz, mỗi luồng WiFi 6:
| Tín hiệu nhận | Bậc MCS (ước lượng) | Tốc độ vật lý mỗi luồng |
|---|---|---|
| Từ -52 dBm trở lên | MCS11, 1024-QAM | 600 Mbps |
| Khoảng -57 dBm | MCS9, 256-QAM | 480 Mbps |
| Khoảng -65 dBm | MCS6, 64-QAM | khoảng 324 Mbps |
| Khoảng -75 dBm | MCS2–3, QPSK/16-QAM | khoảng 108–144 Mbps |
| Khoảng -82 dBm | MCS0, BPSK | 36 Mbps |
| Dưới -82 dBm | Mất kết nối | – |
Mức -57 dBm và -82 dBm lấy từ datasheet; các mức giữa là ước lượng. Thiết bị khác nhau có độ nhạy khác nhau vài dB. Kiểu điều chế và số luồng giải thích kỹ trong bài MIMO, MU-MIMO và điều chế QAM.
Cách tính tốc độ thực tế theo khoảng cách và vật cản
- Bước 1, tính EIRP: công suất phát đang cài trên bộ phát (dBm) cộng độ lợi anten (dBi). Xem thêm bài anten WiFi và vùng phủ sóng.
- Bước 2, trừ suy hao khoảng cách theo bảng FSPL.
- Bước 3, trừ suy hao vật cản của từng lớp tường, kính, cửa trên đường đi.
- Bước 4, trừ dự phòng 5–10 dB cho đồ đạc, người, phản xạ.
- Bước 5, tra tín hiệu ra tốc độ: RSSI ra MCS và tốc độ mỗi luồng, nhân số luồng của thiết bị, nhân khoảng 0,6–0,7 vì bán song công và phần quản lý, rồi chia cho số thiết bị dùng cùng lúc.
Ví dụ văn phòng, băng 5 GHz, kênh 80 MHz: bộ phát cài 20 dBm, anten 6 dBi, EIRP 26 dBm. Laptop 2x2.
| Vị trí | Tính tín hiệu | RSSI | Tốc độ vật lý (2 luồng) | Thực tế ước lượng |
|---|---|---|---|---|
| 10 m, cùng phòng, không vật cản | 26 − 67 − 5 | khoảng -46 dBm | 1201 Mbps (MCS11) | 720–840 Mbps |
| 15 m, qua 1 vách thạch cao | 26 − 70 − 8 − 5 | khoảng -57 dBm | 961 Mbps (MCS9) | 575–670 Mbps |
| 15 m, qua vách thạch cao và tường gạch 120 mm | 26 − 70 − 8 − 18 − 5 | khoảng -75 dBm | 216–288 Mbps (MCS2–3) | 130–200 Mbps, dưới mốc -67 dBm |
Vị trí thứ ba vẫn có sóng nhưng dưới -67 dBm, gọi video sẽ không ổn định. Cách xử lý đúng là thêm bộ phát phía sau tường gạch, không phải tăng công suất phát.
Đừng quên chiều tải lên: điện thoại, laptop có công suất phát thấp hơn bộ phát nhiều. Ở rìa vùng phủ, thiết bị vẫn thấy sóng nhưng tín hiệu gửi về bộ phát yếu hơn, gửi ảnh, gọi video bị chậm trước. Tăng công suất bộ phát quá cao chỉ làm vùng "thấy sóng nhưng không dùng được" rộng ra.
Nhiễu: lý do WiFi văn phòng trong tòa nhà hay chậm
- Nhiễu đồng kênh: các bộ phát cùng kênh, kể cả của văn phòng bên cạnh, phải chia nhau thời gian phát. Sóng mạnh vẫn chậm.
- Băng 2.4 GHz chỉ có 3 kênh không chồng nhau (1, 6, 11) nên rất đông. Băng 5 GHz nhiều kênh hơn, càng dùng kênh hẹp càng có nhiều kênh trống.
- Cách giảm nhiễu: đặt bộ phát hợp lý, giảm công suất phát cho vừa vùng cần phủ, dùng kênh 20 MHz ở 2.4 GHz và 40–80 MHz ở 5 GHz, ưu tiên 5 GHz và 6 GHz.
Ứng dụng thực tế
Nhà phố nhiều tầng
Sàn bê tông cốt thép chặn gần hết sóng 5 GHz. Mỗi tầng nên có bộ phát riêng, nối dây về tủ mạng (wired backhaul). Xem bài Mesh và Roaming.
Văn phòng trong tòa nhà
Kính Low-E mặt ngoài, vách kính phòng họp, nhiều bộ phát của văn phòng khác. Cần khảo sát kênh đang dùng xung quanh và tính bộ phát dày hơn so với vùng phủ hãng công bố. Xem nâng cấp WiFi văn phòng đang sử dụng.
Khách sạn
Tường gạch giữa các phòng, cửa gỗ, nhà vệ sinh ốp gạch. Bộ phát đặt ngoài hành lang phải xuyên 1–2 lớp tường mới tới giường. Xem nâng cấp WiFi khách sạn đang hoạt động.
Kho, nhà xưởng
Kệ kim loại và hàng hóa (đặc biệt chất lỏng) hấp thụ, chặn sóng. Lắp bộ phát cao, dọc lối đi giữa các dãy kệ.
Sai lầm thường gặp
- Tin vùng phủ "không vật cản" của hãng cho nhà có nhiều tường gạch.
- Một bộ phát cho nhiều tầng: sàn bê tông chặn sóng 5 GHz.
- Tăng công suất phát tối đa: điện thoại vẫn không gửi về được, lại gây nhiễu cho bộ phát khác.
- Bỏ qua kính Low-E, cửa kim loại, kệ kho.
- Chỉ nhìn vạch sóng: vạch sóng không cho biết nhiễu và tốc độ thật. Nên đo bằng ứng dụng khảo sát WiFi.
Bài liên quan trong Từ Điển Kỹ Thuật:
- Anten WiFi: đa hướng, định hướng, dBi và vùng phủ sóng thực tế
- MIMO, MU-MIMO, OFDMA và điều chế QAM: vì sao tốc độ WiFi trên hộp khác thực tế
- Số người dùng khuyến nghị của bộ phát WiFi: cách tính theo băng tần, ứng dụng và tín hiệu
- Mesh và Roaming là gì? 2 khái niệm WiFi hay bị hiểu lầm
Câu hỏi thường gặp
1. Vì sao WiFi 5 GHz yếu hơn 2.4 GHz khi qua tường?
Sóng tần số cao suy hao nhiều hơn. Cùng khoảng cách, 5 GHz mất nhiều hơn 2.4 GHz khoảng 6–7 dB, qua tường gạch 120 mm mất 15–20 dB so với 8–10 dB ở 2.4 GHz.
2. Tường gạch, bê tông làm giảm sóng WiFi bao nhiêu?
Tham khảo ở 5 GHz: tường gạch 120 mm khoảng 15–20 dB, tường gạch 240 mm 20–25 dB, tường bê tông 100 mm 26–30 dB, sàn bê tông cốt thép 50 dB trở lên. Số thực tế phụ thuộc độ dày, cốt thép, độ ẩm.
3. RSSI bao nhiêu là đủ dùng?
Từ -67 dBm trở lên là tốt cho mọi ứng dụng văn phòng và gọi video. -68 đến -70 dBm chỉ đủ lướt web. Dưới -80 dBm gần như không dùng được.
4. Khoảng cách tăng gấp đôi thì sóng WiFi giảm bao nhiêu?
Trong không gian thoáng, khoảng cách gấp đôi thì mất thêm 6 dB, tức tín hiệu chỉ còn khoảng 1/4.
5. Có nên tăng công suất phát bộ phát WiFi tối đa không?
Không nên. Điện thoại có công suất phát thấp, ở xa vẫn thấy sóng nhưng gửi về yếu, kết nối chập chờn. Công suất cao còn gây nhiễu cho các bộ phát khác. Nên thêm bộ phát ở đúng chỗ.
6. Kính có làm giảm sóng WiFi không?
Kính trong thường chỉ làm giảm vài dB. Kính Low-E hoặc kính phủ kim loại giảm 10–30 dB ở 2.4 GHz và 20–40 dB trở lên ở 5 GHz, gần như chặn sóng.
Lời khuyên từ chuyên gia & Hỗ trợ dự án
Trước khi chọn số bộ phát, hãy đi một vòng mặt bằng, ghi lại vật liệu từng bức tường, sàn, kính, rồi tính tín hiệu tại vị trí xa nhất cần dùng. Mục tiêu là từ -67 dBm trở lên ở 5 GHz tại mọi chỗ ngồi. Xem các dòng bộ phát WiFi UniFi, bộ phát WiFi Ruijie và bài cách tính PoE budget khi lắp nhiều bộ phát.
Hòa Phát Telecom hỗ trợ dự án:
- Khảo sát và đo sóng thực tế miễn phí
- Tính vị trí, số lượng bộ phát theo vật liệu và mặt bằng
- Thi công tận nơi tại TP. Hồ Chí Minh
- Tối ưu kênh, công suất phát và hỗ trợ từ xa
- Lắp đặt trọn bộ: miễn phí bảo hành tận nơi 12 tháng
Liên hệ ngay 0977.588.820 (gọi hoặc Zalo) để được tư vấn giải pháp phù hợp.
Xem thêm