How to calculate distance from Wifi router using Signal Strength?
I would like to calculate the exact location of a mobile device inside a building ( so no GPS access) I want to do this using the signal strength(in dBm) of at least 3 fixed wifi signals(3 fixed routers of which I know the position) Google already does that and I would like to know how they figure out the exact location based on the this data Check this article for more details : http://www.codeproject.com/Articles/63747/Exploring-GoogleGears-Wi-Fi-Geo-Locator-Secrets
This question appears to be off-topic because it is about electrical engineering. I suggest migrating to electronics.stackexchange.com
@lhab Hajj, my requirement same as yours. Have to solved this out? Please share your idea so that other can also learn from that. Thank you.
7 Answers 7
FSPL depends on two parameters: First is the frequency of radio signals；Second is the wireless transmission distance. The following formula can reflect the relationship between them.
FSPL (dB) = 20log10(d) + 20log10(f) + K d = distance f = frequency K= constant that depends on the units used for d and f If d is measured in kilometers, f in MHz, the formula is: FSPL (dB) = 20log10(d)+ 20log10(f) + 32.44 From the Fade Margin equation, Free Space Path Loss can be computed with the following equation.
Free Space Path Loss=Tx Power-Tx Cable Loss+Tx Antenna Gain+Rx Antenna Gain — Rx Cable Loss — Rx Sensitivity — Fade Margin
With the above two Free Space Path Loss equations, we can find out the Distance in km.
Distance (km) = 10(Free Space Path Loss – 32.44 – 20log10(f))/20 The Fresnel Zone is the area around the visual line-of-sight that radio waves spread out into after they leave the antenna. You want a clear line of sight to maintain strength, especially for 2.4GHz wireless systems. This is because 2.4GHz waves are absorbed by water, like the water found in trees. The rule of thumb is that 60% of Fresnel Zone must be clear of obstacles. Typically, 20% Fresnel Zone blockage introduces little signal loss to the link. Beyond 40% blockage the signal loss will become significant.
FSPLr=17.32*√(d/4f) d = distance [km] f = frequency [GHz] r = radius [m] Good answer, and I have a follow-up question. How accurate are the measurements? In other words can I get accuracies in the inches/centimeters range?
To calculate the distance you need signal strength and frequency of the signal. Here is the java code:
public double calculateDistance(double signalLevelInDb, double freqInMHz) < double exp = (27.55 - (20 * Math.log10(freqInMHz)) + Math.abs(signalLevelInDb)) / 20.0; return Math.pow(10.0, exp); >distance = 10 ^ ((27.55 — (20 * log10(frequency)) + signalLevel)/20)
Example: frequency = 2412MHz, signalLevel = -57dbm, result = 7.000397427391188m
This formula is transformed form of Free Space Path Loss(FSPL) formula. Here the distance is measured in meters and the frequency — in megahertz. For other measures you have to use different constant (27.55). Read for the constants here.
For more information read here.
Thanks for specifying that it should be the absolute value of signal level, I was searching for some time what I got wrong!
@YiannisTsimalis beginner question: should it be absolute value or just multiply by negative one? What if the signal level was positive dBm?
@user12202013 hmm I think it depends on how your access point works. I mean, generally, the dBm system indicates how noisy your signal is. If the value is higher, then the signal is noisier, which means actually, that the signal is weaker. Or at least this is how I understand it..
@YiannisTsimalis I was thinking more generally but after looking at the formula I think absolute value is correct because distance should be positive
I have been investigating this formula for quite a time now, and I concluded that it is completely wrong! FSPL is measured in db, while signalLevel is measured in dbm. It may yield a good estimation, but the results can easily get messed up when distance get quite large.
K = 32.44 FSPL = Ptx - CLtx + AGtx + AGrx - CLrx - Prx - FM d = 10 ^ (( FSPL - K - 20 log10( f )) / 20 ) - K — constant (32.44, when f in MHz and d in km, change to -27.55 when f in MHz and d in m)
- FSPL — Free Space Path Loss
- Ptx — transmitter power, dBm ( up to 20 dBm (100mW) )
- CLtx , CLrx — cable loss at transmitter and receiver, dB ( 0, if no cables )
- AGtx , AGrx — antenna gain at transmitter and receiver, dBi
- Prx — receiver sensitivity, dBm ( down to -100 dBm (0.1pW) )
- FM — fade margin, dB ( more than 14 dB (normal) or more than 22 dB (good))
- f — signal frequency, MHz
- d — distance, m or km (depends on value of K)
Note: there is an error in formulas from TP-Link support site (mising ^ ).
Substitute Prx with received signal strength to get a distance from WiFi AP.
Example: Ptx = 16 dBm, AGtx = 2 dBi, AGrx = 0, Prx = -51 dBm (received signal strength), CLtx = 0, CLrx = 0, f = 2442 MHz (7’th 802.11bgn channel), FM = 22. Result: FSPL = 47 dB, d = 2.1865 m
Note: FM (fade margin) seems to be irrelevant here, but I’m leaving it because of the original formula.
You should take into acount walls, table http://www.liveport.com/wifi-signal-attenuation may help.
Example: (previous data) + one wooden wall ( 5 dB, from the table ). Result: FSPL = FSPL — 5 dB = 44 dB, d = 1.548 m
Also please note, that antena gain dosn’t add power — it describes the shape of radiation pattern (donut in case of omnidirectional antena, zeppelin in case of directional antenna, etc).
None of this takes into account signal reflections (don’t have an idea how to do this). Probably noise is also missing. So this math may be good only for rough distance estimation.
Какова дальность сигнала уличных точек доступа Wi‑Fi?
За последние годы Wi-Fi сильно изменился — раньше устройства для поключения к интернету создавались исключительно для использования в помещении, однако в последнее время всё большую популярность набирают устройства, позволяющие создать сеть Wi-Fi на улице, благодаря чему уличных точек доступа с каждым годом становится всё больше. Порой широкий ассортимент лишь усложняет выбор — приходится долго разбираться, чем одно устройство отличается от другого. Критериев выбора много, однако одним из важнейших параметров уличных точек доступа является площадь покрытия Wi-Fi — об этом и поговорим в нашей статье.
Как усилители Wi-Fi влияют на дальность сигнала
Сигналы Wi-Fi работают по тому же принципу, что и звуковые волны — они всенаправленные и ослабевают на расстоянии. Представьте себе, насколько хорошо слышно говорящего, если он стоит перед вами, и насколько плохо его слышно, если он в другой комнате — то же самое относится и к Wi-Fi. Встроенные в точки доступа усилители позволяют улучшить качетво сигнала — для сравнения можно представить стоящего на расстоянии человека, повышающего голос, чтобы его было лучше слышно. Таким образом, если максимальное расстояние передачи сигнала точки доступа составляет 200 метров, то усилитель может увеличить это расстояние.
Усилители точек доступа Omada
Уличные точки доступа Omada оснащены мощными усилителями, обеспечивающими надёжный дальнобойный сигнал Wi-Fi, который меняется в зависимости от числа подключённых клиентов.
Благодаря использованию Wi-Fi 6 уличные точки доступа Omada обеспечивают высокую пропускную способность на диапазонах 2,4 ГГц и 5 ГГц, из-за чего они отлично справятся с высокими нагрузками в уличных кафе, парках развлечений, на стадионах и в других людных местах. Уличные точки доступа Omada поддерживают технологию PoE, а также уровень пыле- и влагозащищённости IP67, что значительно упрощает их установку.
Какова дальность сигнала уличных точек доступа Omada?
Обычно дальность сигнала уличной точки доступа составляет около 200 метров, однако уличные точки доступа Omada способны обеспечивать сигнал с дальностью до 280 метров 1 . Уличными точками доступа Omada можно управлять с помощью контроллера, а также они поддерживают OFDMA, MU-MIMO и Beamforming.
1. Приведённый показатель основан на результатах полевых испытаний, в рамках которых точка доступа и клиентское устройство были расположены в прямой видимости в 300 метрах друг от друга в зоне без преград с минимальным уровнем помех Wi-Fi. Фактическая дальность зависит от параметров окружающей среды и других критериев и может отличаться от заявленной.
Дальность действия WI-Fi роутера: максимальное расстояние
Привет, дорогой друг! Сегодня мы рассмотрим вопрос – на какое расстояние действует WiFi роутер. На самом деле точного ответа вам не даст никто, но я постараюсь раскрыть эту проблему как можно шире. На сегодняшний момент почти все роутеры в РФ имеют максимальную мощность в 100 мВт. На дешевых роутерах при установке 2 всенаправленных антенн, аппарат будет бить примерно на 80-100 метров. И тут сразу же многие скажут – что это просто «брехня».
На самом деле так и есть, но бить на такое большое расстояние сможет только маршрутизатор, который стоит в чистом поле, а вокруг нет ни одной живой души. То есть радиоволна бьет максимально далеко. В наших реалиях, вокруг нас обычно очень много стен, людей, домов, который сильно глушат сигнал. Также радиосигнал может отражаться и мешать самому себе. Или соседские роутеры ухудшают связь, проникая своими коварными волнами внутрь квартиры.
ПОМОЩЬ! Если в процессе статьи или после прочтения у вас, дорогие читатели, возникнут вопросы – то смело без отлагательств пишем их в комментариях.
Стандарты, протоколы и частоты
Давайте коротко расскажу, про стандарты и частоты. На данный момент в вай-фай используются две частоты передачи данных: 2.4 и 5 ГГц. И они также влияют на дальность действия. 5 ГГц — это частота, которая пришла к нам недавно. Имеет большую скорость передачи данных, но вот затухает быстрее. Вот 2.4 ГГц на данный момент самая распространенная частота.
А теперь давайте, отталкиваясь от частот, кратко посмотрим на самые популярные стандарты.
- 802.11а – передача информации внутри сети до 8 Мбит в секунду. Старый стандарт, но пока ещё используется.
- 802.11b – тоже старенький стандарт, но на нем пока ещё работают некоторые ноутбуки. Скорость выше 20 Мбит в секунду.
- 802.11g – 50 Мбит в секунду.
- 802.11n – 150 Мбит в секунду. Может также работать и с 5 ГГц частотой.
Как я уже и говорил, пока самым распространенным стандартом является 802.11n, и он используется почти везде. Скорость достаточно высокая и бьет далеко в отличии от того же 802.11ac. Более подробно вы можете почитать про стандарты в этой статье.
Параметры волны
Помимо частоты, мы уже говорили про затухание от препятствий. При чем препятствием будет почти все. Например, если на улице идёт дождь, то мобильная связь, которая использует примерно те же частоты – будет хуже. Также и с вай-фай. У волны есть и параметр естественного затухания. Металлические конструкции, зеркала, а также толстый бетон – почти полностью глушат слабый сигнал.
Радиус действия также будет зависеть от коэффициента усиления антенны. И чем он больше, тем дальше бьет радиоволна. Но тут есть и обратная сторона монеты. Дело в том, что с увеличением параметра усиления пучок волн становится тоньше и вытягивается в сторону.
Посмотрите на картинку выше – с увеличением dB волна конечно же бьет дальше, но вот поймать её становится тяжелее. Такие антенны называют узконаправленные. Другие же антенны с КУ от 3 до 7 dB называют широконаправленные и чаще устанавливаются на дешевые модели. У меня например дома стоит обычный маршрутизатор с двумя такими и бьет не так далеко.
На дорогих моделях, обычно ставят до 8 и более антенн, которые имеют узкое направление антенны, но больший КУ. За счет этого охват идёт такой же, но радиоволна бьет дальше. Такие аппараты при использовании стандарта «n» могут максимально ловить сигнал уже свыше 150 метров на открытой местности. Советую почитать статью про мощность сигнала тут. Там понятным языком объясняются все тонкости дальности передачи с помощью радиоволн. И после этого вы сами сможете ответить на вопрос – на каком расстоянии радиус действия WiFi будет настолько хорош, чтобы ловить его без помех и потерь.
Увеличить или уменьшить радиус действия WiFi
Для увеличения радиуса действия есть очень много способов. Поэтому поводу писал мой коллега в этой статье. Там понятно объясняется – как в домашних условиях улучшить сигнал и сделать его шире. Но иногда в маленькой квартире связь может быть хуже из-за слишком мощного аппарата. Поэтому мощность надо снижать. Почему это нужно делать – вы узнаете в этой статье.