土砲實測干擾程度

瞭解了USB 3.0干擾2.4GHz頻段的成因以及原理之後、下一步就是想知道這個影響到底有多嚴重,或者只是紙上談兵而已。編輯部這邊並沒有百萬儀器,有的只有土砲精神,所以我們選擇不直接量測USB 3.0對於環境背景值干擾增加了多少,而是選擇直接測量無線傳輸速度和滑鼠游標穩定度。

測量方式先闡明

本次的實驗平台選定Lenovo ThinkPad x230,因為是筆者自行購入的產品,機身已經全部拆解過,了解內部硬體配置以及天線放置處,於接下來的測試中比較容易控制變因,讀者可以參考附圖,以便了解一些有關此次射頻干擾的零件,在機身內的位置。

USB 3.0 隱藏缺陷 2.4GHz 射頻干擾 :原理、影響、解決一次看懂 

▲Lenovo x230內部相關天線和USB 3.0埠配置。

在測試中,模擬射頻干擾來源為USB 3.0介面2.5吋硬碟外接盒,分別為Metallic 280S-U3PWBST、Mukii TIP-230U3-BK和ViPowER VPA3-25038。且為了模擬遮蔽不良的裝置,在測試時會把此3款硬碟外接盒的金屬外殼除去,僅保留內部電路板和硬碟,接上x230左方較為靠近轉軸的USB 3.0埠。無線網路基地台方面,則是使用Asus EA-N66這款支援3T3R的產品,並將其設定運作在2.4GHz頻段。

筆電無線網卡的選擇,除了Intel Centrino Ultimate-N 6300這款3T3R的內接網卡之外,還加入了同樣是3T3R的Buffalo WLIUCG450 USB 2.0無線網卡,看看2.4GHz產品於插入USB 3.0埠的變化,模擬最惡劣的情境。

實驗當然要有個標準比較,不連結USB 3.0外接硬碟的情況下,Intel Centrino Ultimate-N 6300的訊號接收強度為-28dBm、速度則是168Mbps;Buffalo WLI-UC-G450插在x230右方的USB 2.0埠訊號接收強度為-23dBm,速度126Mbps,訊號強度部分使用inSSIDer顯示Asus EA-N66的數值。

USB 3.0 隱藏缺陷 2.4GHz 射頻干擾 :原理、影響、解決一次看懂 

▲進行干擾測試時,將USB 3.0硬碟外接盒的金屬外殼退去,模擬遮蔽不良的產品。

干擾比你想的還嚴重

在USB 3.0硬碟外接盒接上時,筆者會再細分為待機與傳輸資料,觀察待機時和運作的USB 3.0裝置干擾強度是否有差異。首先是280S-U3PWBST這組硬碟外接盒,Intel無線網卡分別在外接硬碟待機和傳輸檔案時,訊號強度分別為-27dBm和-29dBm,速度則是155Mbps和156MMbps,稍稍受到USB 3.0的影響。但傳輸檔案中的USB 3.0裝置,並不會比待機時干擾還要大。

同樣在連接USB 3.0外接硬碟的環境下,Buffalo WLI-UC-G450插在USB 2.0埠時則為-23dBm、118Mbps和-27dBm、116Mbps,與Intel相比大約少了10Mbps。若是將Buffalo WLI-UC-G450改插在USB 3.0,情況立刻急轉直下,傳輸速率變得相當不穩定。USB 3.0外接硬碟待機時,Buffalo網卡訊號強度為-25dBm,速度則測出56.1、87.6、111Mbps等。若是讓USB 3.0外接硬碟進行傳輸時干擾狀況更明顯,Buffalo網卡訊號強度降為-29dBm,速度則是17.1、59.3、81.4Mbps等。可知在使用USB 3.0裝置時,同時在USB 3.0埠使用外接網卡, 2.4GHz的訊號干擾最為嚴重。

USB 3.0 隱藏缺陷 2.4GHz 射頻干擾 :原理、影響、解決一次看懂

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小白
2.  小白 (發表於 2013年12月18日 05:54)
好文。沒特別專文解說的話,我還真不知道有這回事呢(⊙ˍ⊙)
Chin Ming Yang
3.  Chin Ming Yang (發表於 2013年12月19日 13:56)
請問大大,您提到: 插入USB埠的裝置,如果支援USB 3.0就會自動運作於USB 3.0模式,若僅支援USB 2.0,則因少了USB 3.0多出的5根針腳,當然就不會運作在USB 3.0模式。這一切都在裝置插入USB埠的那一刻決定好了,不必使用者手動調整。

所以文末提到用USB2.0的延長線降干擾的方法,其實是變成讓裝置運作在USB2.0底下,這樣理解是對的嗎??(因為延長線也少了3.0多的腳位)
ian
4.  ian (發表於 2013年12月20日 16:20)
請問訊號強度與距離呈現3次方反比? or 2次方反比?

Thanks!
R.F.
5.  R.F. (發表於 2013年12月20日 19:24)
※ 引述《ian》的留言:
> 請問訊號強度與距離呈現3次方反比? or 2次方反比?
>
> Thanks!
腦殘了, 感謝指正
稚空
8.  稚空 (發表於 2014年4月05日 07:00)
5 GHz 的頻帶確比較空,但也是因為 5 GHz 訊號還蓋範圍通常比 2.4 GHz,訊號相對來說不好。所以大家才少用。
Dave Hsieh
9.  Dave Hsieh (發表於 2014年10月19日 10:17)
There is some technology can resolve this monster noise issue. But you need to create a perfect Highway from Source to Device terminals.
Otherwise , The meganetic-field inteference would be worse especiaaly at male and female connector. As for Wireless Mouse interference issue caused by adjacent USB 3.0 Device, You'd better to enahance the shielding-effectiveness against this impacted from PRBS7 signal of characteristic.

What I know is "Intel" and "USB 3.0 Committee" still keep their eyes " Closed"...If some of ariplane or Public transportation got accidents.

They are the "Culprit" due the initial spec. and Design strategy is only mainly forcus on "Time-Domain"...They ignore the impact from "frequency -domain" in the initiative perspective.

In my personal reserch, You are able to fix 10 dBm noise in near-field. via a good desined of EMI absorber + Connector enhancement.

If you are interested of the topic to fix this monster noise issue. You can contact my e-mail "
davidhsieh0723@gmail.com". Let's kill this monster in near future.

regards,


David Hsieh

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