Upgrade wifi Thinkpadu T420 na Intel 8265
Často som mal problémy s kvalitou signálu na mojom staručkom thinkpade T420. Rozhodol som sa to riešiť výmenou wifi modulu a podľa možnosti som chcel čo najnovší wifi modul od intelu. Nakoniec som skončil u šmejdu s osnzčením IT-8265HMW-B.
Na začiatok sa pozrieme trochu na zúbok decibelom. Tí, ktorí majú teoretické znalosti môžu kľudne nasledujúcu sekciu preskočiť.
Čo je to decibel?
Decibel je bezrozmerná logaritmická jednotka udávajúca pomer určitej veličiny voči referenčnej hodnote. V prípade zvuku je napríklad referenčnou hodnotou zhruba 20 μPa (hranica počuteľného zvuku u mladých ľudí, ktorí nemajú poškodený sluch).
Pri wifi sa zvyčajne ako referenčná hodnota používa výkon 1mW (1 tisícina watu). Bežne je výkon označený ako (číslo) dBm (decibel miliwat).
Výpočet absolútnej hodnoty z relatívnej hodnoty v dB je veľmi jednoduchý: absolútna hodnota = referenčná hodnota * 10(db/10).
Príklad: Máme výkon 10dBm. Referenčná honota je 0.001W. Výsledný výkon je 0.001W * 1010/10 = 0.001W * 101 = 0.01W.
Hodnota 10dB znamená 10-násobok referenčnej hodnoty, 20dB znamená 100-násobok, 30dB znamená 1000-násobok atď. Na opačnej strane máme -10dB (desatina), -20dB (stotina) atď.
Z absolútnej hodnoty dostaneme hodnotu v decibeloch vzorcom 10 * log(absolútna hotnota / referenčná hodnota).
Prečo sa používajú decibely
Veľkou výhodou použitia decibelov je možnosť vyjadriť veľké rozsahy veličiny bez nutnosti používať veľký počet desatinných miest na jednej strane stupnice, alebo núl na druhej strane. V prípade wifi sa bežne môžme stretnúť s hodnotami od -100dBm (0.0000000000001W) po 40dBm (10W). Pri takom počte desatinných miest sa môže človek veľmi ľahko pomýliť.
Ďalšou veľkou výhodou použitia decibelov je jednoduchý výpočet strát / ziskov. Príklad:
Máme vysielač s výkonom 1W (30dBm), prijímač s citlivosťou 0.00000000001W (-80dBm), prívodné vodiče k anténe prijímača aj vysielača so stratami 68.4% (-5dB). Vysielač má obyčajnú všesmerovú anténu (0dB) a prijímač má anténu s 10-násobným ziskom oproti všesmerovej anténe (10dB). Straty na ceste budú 10000000000-násobné (100dB). Bude prijímač schopný prijať signál ak zanedbáme šum?
S absolútnymi hodnotami bude výpočet výsledného výkonu na strane prijímača vyzerať nasledovne:
1W * (100-68.4)/100 * 1/10000000000 * (100-68.4)/100 * 10 = 0.0000000001W
Ak som sa niekde nepomýlil mal by výkon a antény postačovať na prijímanie signálu. Pri výpočte výsledného výkonu nám stačilo vynásobiť jednotlivé straty / zisky signálu. Medzivýsledky a aj samotný výsledok však vyzerá hrozne a človek sa pri tých nulách ľahko pomýli. Existuje však aj jednoduchší spôsob. Využijeme k tomu jednu vlastnosť logaritmov.
log(a*b) = log(a) + log(b)
Ten istý výpočet s použitím decibelov:
30dBm -5dB - 100dB - 5dB + 10dB = -70dBm
To je 10-násobne viacej než citlivosť prijímača.
Prevodová tabuľka medzi dBm a mW
| Hodnota dBm | Hodnota mW |
|---|---|
| -100 dBm | 0,0000000001 mW |
| -90 dBm | 0,000000001 mW |
| -80 dBm | 0,00000001 mW |
| -70 dBm | 0,0000001 mW |
| -60 dBm | 0,000001 mW |
| -50 dBm | 0,00001 mW |
| -40 dBm | 0,0001 mW |
| -30 dBm | 0,001 mW |
| -20 dBm | 0,01 mW |
| -10 dBm | 0,1 mW |
| 0 dBm | 1 mW |
| 1 dBm | 1,3 mW |
| 2 dBm | 1,6 mW |
| 3 dBm | 2 mW |
| 4 dBm | 2,5 mW |
| 5 dBm | 3,2 mW |
| 6 dBm | 4 mW |
| 7 dBm | 5 mW |
| 8 dBm | 6,3 mW |
| 9 dBm | 8 mW |
| 10 dBm | 10 mW |
| 11 dBm | 12,6 mW |
| 12 dBm | 15,8 mW |
| 13 dBm | 20 mW |
| 14 dBm | 25 mW |
| 15 dBm | 32 mW |
| 16 dBm | 40 mW |
| 17 dBm | 50 mW |
| 18 dBm | 63 mW |
| 19 dBm | 79 mW |
| 20 dBm | 100 mW |
| 21 dBm | 126 mW |
| 22 dBm | 158 mW |
| 23 dBm | 200 mW |
| 24 dBm | 251 mW |
| 25 dBm | 316 mW |
| 26 dBm | 398 mW |
| 27 dBm | 501 mW |
| 28 dBm | 630 mW |
| 29 dBm | 794 mW |
| 30 dBm | 1000 mW |
Možnosti upgradu
V mojom notebooku bola pôvodná karta Intel 6205. Maximálny výkon tejto karty je 15dBm (32mW). To mi robí dosť veľké starosti pretože zvyčajne chytím celkom slušný signál routra, ale komunikovať nemôžem pretože router nezachytí môj signál.
Pred výmenou karty sa musí naflashovať nový BIOS s odstraáneným whitelistom. Bez odstránenia whitelistu je možné vymeniť kartu len za kartu, ktorá sa používala v tom istom modeli thinkpadu.
Aké sú teda možnosti po úprave BIOSu? Prekvapujúco malé. Poslednou wifi kartou pre Mini PCIE half od intelu je 7260HMW z roku 2012 (dnes sa už nevyrába). Ostatní výrobcovia na tom sú podobne. Intel navyše neposkytuje samotný chipset, takže ani keby sa našiel výrobca ochotný vyrobiť novú kartu do Mini PCIE tak vlastne nemôže.
Redukcia z nových kariet M2 do PCIE je pomerne triviálna keďže M2 je väčšinou len iná forma PCIE. Redukcia však potrebuje dlhý slot. Thinkpad má len polovičný, takže tadiaľ cesta nevedie.
Tu vstupuje do hry náš hlavný hrdina - firma IdeaTrust Technology Solutions. Firma, ktorá nemá ani vlastnú webovú stránku, ale predáva nové intelácke wifi karty do Mini PCIE. Ako sa im to podarilo?
Intel vyrába v súčasnosti karty prevažne v 2 formách. V štandardnej (M.2 2230) a vo forme SMD (M.2 1216), ktorá je výrazne menšia než Mini PCIE Half.
Na obrázku je karta vyrábaná vyššie spomenutou firmou s odstráneným plechovým krytom. Pod krytom sa skrýva malá kartička, ktorá má vlastné konektory na anténu (typ MHF4) pripojené vo vnútri koaxiálom na plôšky A1/A2. Vonku sú vyvedené konektory u.FL/IPEX. V recenziách som našiel, že práve toto prepojenie je katastrofálne a hneď po zakúpení by som mal dať dole kryt, odpojiť vnútorné konektory a pripojiť anténu priamo, alebo cez redukciu na tú malú vnútornú kartičku. Ja som sa rozhodol pred touto možnosťou vyskúšať výkon bez úprav.
Balenie
Z aliexpresu som teda kúpil kartu IT-8265HMW-B. Karta stála 16€. Vo vnútri je Intel 8265 s bluetooth 4.2. Balíček prišiel sa necelá 2 týždne. Katastrofálne zabalený v zmačkanej krabičke, ktorá už zažila lepšie časy. Vo vnútri bola wifi karta zabalená v antistatickom obale a obalená bublinkovou fóliou. Sledovanie zásielky výnimočne fungovalo skvele.
Inštalácia
Po výmene bola karta automaticky rozpoznaná. Samozrejme BIOS musel byť pred výmenou upravený aby vôbec notebook nabootoval. Bluetooth časť nebola rozpoznaná vôbec.
Oprava bluetooth bola pomerne triviálna. Stačilo zobrať lepiacu pásku a zalepiť pin 51 na PCIE konektore (na obrázku v prednej časti úplne vpravo). Tento pin slúžin na karte ako rfkill a v thinkpade je napevno uzemnený, takže bluetooth časť je permanentne vypnutá. Ak sa pin izoluje bluetooth by mala normálne fungovať. Mala ...
Aby systém začal vidieť bluetooth je potrebné v BIOSe povoliť wlan. Po reštarte už systém normálne videl bluetooth časť ako nové USB zariadenie. Nové nefunkčné USB zariadenie ;)
S týmto problémom som dlho bojoval kým som neskúsil vypnúť quic boot v BIOSe. Po vypnutí začala bluetooth zázračne fungovať. Po aktivácii quick bootu zostáva fungovať.
Okrem toho LED bluetooth a wifi zostali nefunkčné. Bluetoth pretože je pripojená na iný port a wifi pretože karta nemá vyvedený signál na pine 44.
Benchmarky
Maximálny výkon novej karty je 22dBm (158mW), teda 5-krát vyšší než stará karta. Zároveň však má pomerne vysoký útlm hlavne v pásme 5GHz. V nasledujúcich grafoch sú výsledky iperf3 v rovnakej polohe (testy boli vykonané hneď pred a po výmene karty, s notebookom sa medzitým nehýbalo a pri všetkých textoch bol notebook čiastočne rozobratý). Ako router bol použitý Huawei B2338-168. Mezi routrom a notebookom bola nejaká tá stena, pár menších prekážok a asi 5 metrov vzduchu.
Na testovanie záťaže som používal program iperf3, konkrétne nasledujúci príkaz (prepínač -R znamená download). Zároveň som kontroloval úroveň signálu z /proc/net/wireless. Skript pre záznam dát a transformáciu dát do csv prikladám k blogu.
iperf3 -c 192.168.1.3 -Z [-R] -t 60 -i 0.5 -J --logfile stats.json
Ako server som používal starší thinkpad pripojený káblom priamo k routru. Teoreticky zvláda odosielať / prijímať dáta rýchlosťou 600Mbit/s. Novšie notebooky sa mi k routru nedali pripojiť (z nejakého dôvodu hlásia, že kábel nie je pripojený).
Časové priebehy 60-sekundového testu
Súhrnné výsledky
| Benchmark | Intel 8265 | Intel 6205 | ||
|---|---|---|---|---|
| Rýchlosť | Úroveň | Rýchlosť | Úroveň | |
| 2,4 GHz Download | 112,2 Mbit/s | -55,89 dBm | 29,75 Mbit/s | -55,48 dBm |
| Štandardná odchýlka | 35,97 | 1,207 | 17,32 | 0,4985 |
| 2,4 GHz Upload | 84,39 Mbit/s | -56,32 dBm | 22,3 Mbit/s | -57,57 dBm |
| Štandardná odchýlka | 11,47 | 1,068 | 4,161 | 0,9103 |
| 5 GHz Download | 106,1 Mbit/s | -75,76 dBm | 34,74 Mbit/s | -71,05 dBm |
| Štandardná odchýlka | 15,25 | 0,8806 | 3,116 | 1,064 |
| 5 GHz Upload | 60,1 Mbit/s | -75,87 dBm | 17,76 Mbit/s | -71,27 dBm |
| Štandardná odchýlka | 16,56 | 1,036 | 3,916 | 0,2957 |
Záver
Oproti starej karte som prišiel o stavové LED diódy a skoro 5dB na frekvencii 5GHz. Napriek tomu má karta výrazne vyšší dosah a dosahuje lepšie rýchlosti. Celkovo prichádzam o 9% signálu na frekvencii 2.4GHz a 67% na frekvencii 5GHz. Oprava by bola vcelku triviálna ak by existovala slušná redukcia zo samca MHF4 na samicu u.FL.
Upgrade hodnotím ako celkom pozitívny. Konečne mám slušné spojenie s routrom či už som kdekoľvek v dome, na záhrade, alebo vo vlaku národného prepravcu (u ktorého sa mi zatiaľ podarilo načítať 1 skoro kompletnú webovú stránku a pritom ani nehorel).
Prílohy
- analyze.py (1.5 kB)
- perform_test.py (1.3 kB)
Pre pridávanie komentárov sa musíte prihlásiť.
Parádny profi článok, obsah aj formátovanie.
Vďaka. Ozaj pridal som možnosť v blogoch používať značky figure / figcaption, takže preto aj o niečo krajšie formátovanie ;)
Prevodová tabuľka medzi dBm a mW - By som dal zaporne hodnoty. Kvoli praktickejsiemu pochopeniu pre laikov. Ze 1W nam pride signal s velkostou 0,0005W. S tim sa clovek kazdodennejsie skor stretava.
Prečo sa používajú decibely - Precitaj si historiu na anglickej wikipedie.
Vďaka za pripomienky. Prihodil som do tabuľky aj záporné hodnoty. Čo sa týka dôvodov myslím, že to použitie na vyjadrenie útlmu celkom sedí aj pre súčasnosť + samozrejme je praktickejšie sčítať malé čísla než násobiť obrovské.
K tym zapornym hodnotam preto, ze bezny clovek sa najskor pripaja na Wifi a tam sa pouziva oznacenie to v decibeloch (zaporne hodnoty), tak si to takto vie spojit najlahsie do svojho realneho zivota.
Ty sa pozerat ze mas 1 prijimat a 1 vysielac. Ale svet byva aj zlozitejsi. Niekolko vysielacov a prijmacov a potrebujes vediet poznat vlastnosti signalu v celej topologi (vyrenderovat graf), tak ti ten vztah pride vhod.
Ak mas dobru kalkulacku (naskor myslene ako program), tak je jedno, kolko desatinnych miest, ked to vzdy zrata.
Úplne super, ty vieš vždy vytiahnúť nejakú specialitu.
Keď budem doma otestujem si svoju wifi, má trošku slabší výkon, ale za 20€ sa nie je moc na čo sťažovať.
To s tým BIOSom ma dosť zaujalo. Riešenie si našiel na nete, alebo si ten blackbox nejak rozlúštil? Pri upgrade BIOSu som sa vždy potil.
Nedávno som natrafil na LVFS, ani som nevedel, že sa veci hýbu lepším smerom.
Inak keď som toho výrobcu hodil do kačice tak mi z toho liezli stránky s rozsypaným čajom, Tokeleau a iné exotické domény, ani sa mi nechce veriť, že Intel ten číp vyrobil. Nebolo by to po prvý krát, že ich niekto sfejkoval.
Malá poznámka (aj pre pobavenie) k tomu prečo existujú nelineárne veličiny. Konkrétne s bezdrátovou komunikáciou som sa na škole nestretol, ale s analógou elektronikou áno. Decibely sa napríklad pri zvuku používajú pretože ucho reaguje logaritmicky na elektrický výkon. Preto aj vo všetkých rádiách, zosilovačoch ... sú logaritmické potenciometre. Dvojnásobné zvýšenie elektrického výkonu, je uchom ledva postrehnuteľné. (Vieme to lepšie uchopiť, je to pre ľudí prirodzenejšie) Boj s nulami vyriešili rádové názvoslovia ako giga, nano, piko. Astronómovia, ale stále (po svojom proste) používajú namiesto kilo, 103. Záhradkári to sú zas extra kasta, tí ti nepredajú mega zemiakov, oni si z kila spravili dokonca základnú mernú jednotku. Mno už nás pár mesiacov odrbávajú na cenách, pretože podľa ich novej definície (Po 20. máji 2019) je kilogram ľahší!!! V logickej artmetike sa to zas láme na úrovni bitov a kto má pravdu pri veľkosti diskov musel rozhodnúť až súd.
pole- sila zavisi od vzdialenosti nelinearne.
Pikosky: Napriklad clovek vnima subjektivne rozdiel teploty rozdiel vacsi 3 stupne.
U astronom dava zmysel, ze nepouivaju predpony. Totiz zvacsa pracuju z racionalnym cislami, tak nema zmysel pre par specifickych pripadov zavadzat aj alternativny zapis.
Použitie nelinearity tam kde to dáva pre ľudský mozog lepšie porozumenie je určite dobrý nápad. Proste to lepšie vyjadruje, tak ako to skutočne vidíme. 2+2 je fajn pre základné pochopenie sveta. To že 2+3 sa nerovná 3+2 je už vyšší dívči a to tu možeme nechať ako odkaz budúcim generáciam :) Nie je to úplne môj citát, len som iný známi citát pozmenil.
Chýb pri upgrade biosu sa nebojím. Mám hardvérový flasher + kliešte na napichnutie sa priamo na eeprom, takže keby sa mi niečo nepodarilo tak len rozoberiem notebook a naflashujem to ručne. Hardvérový flasher som kúpil za nejaké 2€ pre istotu pred tým než som flashoval upravený bios. Je to CH341A. Pozor na čínske verzie. Ten čip zvláda programovať 3.3V aj 5V eepromy ak má príslušný prepínač / jumper. T420 má 3.3V eeprom, čo by malo byť teoreticky ok. Nuž lenže čínske prasce síce dali na dosku 3.3V regulátor, ale on tak trochu nie je zapojený :D Čiže napájanie eepromu je 3.3V, ale signály sú stále 5V. Ak by to niekto chcel takto lacno kúpiť z číny treba to určite modifikovať inak si človek ľahko odpáli eeprom.
Čo sa týka samotného biosu zobral som modifikovanú 1.52. Úpravy sú od nejakého rusa, a dajú sa v podstate ľahko pridať do iných verzií biosu. Stačí rozbaliť bios cez uefitool, nahradiť príslušné modifikované moduly biosu, alebo si z nich extrahovať binárne patche a opatchovať aktuálne. Ak ide o whitelist na wifi karty tak to sa dá aj v obyčajnom hex editore (nájsť podmienku, nahradiť ju nepodmieneným skokom).
BIOS som flashoval cez windows 8 (pod 10 sa nedá). Teoreticky by to malo ísť aj s live s freedosom, ale linky na iso u Lenova boli tak trochu mŕtve. Okrem toho aj tak som chcel zmeniť splash screen BIOSu a to v tej dos-ovej verzii nefunguje.
Dík za vyčerpávajúcu odpoveď, môj Thinkpad má už podporu flashovania pre Linux, takže našťastie by som po Windowse šiahať nemusel.
Pekné. Viacmenej by som sa k tomu ešte opýtal jednu drobnosť, aká je stabilita signálu v zarušenom prostredí? Napr. panelák kde je chytáš cez 30 AP, a od svojho si cez minimálne jednu stenu.
Toto je totižto bežná situácia už niekoľko päťročníc.
S novými kartami sa zvykne lepšiť odolnosť, ale ne vždy.
Si natri byt tymto specialnym primalexom a jednak ta nebudu rusit susedia a jednak ani ty ich. Pravda cez okna a podlahu nieco prejde, ale stale bude utlm zvonku skvely.
https://www.gigahertz-solutions.de/en/shielding/paint/452/cfa40-5
Vo svojom byte si môžem dať alobal pod sadrokartón, a vyjde ma to lacnejšie ako taký náter. Mňa ale zaujímalo či stále platí, že sa novšie WiFi karty lepšie vysporiadajú s preťaženým pásmom.
To by si ho musel preválcovať nejakým ďolíčkovaným valčekom aby sa ti tam tie vlny neodrážali do konca sveta. Proste by si vnútri bytu vytvoril rádiové peklo :-)
Ušetril by som za kúrenie, stačí mi 2.4GHz pásmo.
Teraz som si spomenul, že elektromagnetizmus v hliníku vytvára vírivé prúdy, tak by to asi stačilo uzemniť a bolo by to OK.
Veď práve. Oni sa tie alobalové čapice nerobia len kvôli prebytku alobalu z čokolád.</joke>
Nemám poruke stabilne zarušené prostredie, takže neviem povedať ;) Teoreticky by som mohol nastaviť rovnakú frekvenciu ako u susedov, ale výsledky sa budú výrazne líšiť od toho ako budú susedia využívať sieť.
No, na to boli rôzne testy. Jeden z nich bol: Stiahni torrent (Livko Linuxu), a napni uši či niekto vo vedľajšej miestnosti nebude nadávať na sekajúci youtube vo FHD/4K :-)
Ja som skôr za exaktnejšie metódy merania ;) Jednoducho zobrať druhý router na rovnakej frekvencii, vyťažiť ho iným strojom pomocou iperf3 a parelelne spustiť iperf3 na prvom stroji. Akurát momentálne nemám druhý router a asi by sa mi ani nechcelo takto testovať.
Mimochodom nerobia takéto podrobnejšie testy redakcie rôznych časopisov?
Rád by som si pozrel redakčný test výmenných WiFi kariet do NB. Také testy som vídaval ešte v časoch PCMCIA/Cardbus, ale to je už vyše 10 rokov pasé.
Ja som skôr za exaktnejšie metódy merania ;) Jednoducho zobrať druhý router na rovnakej frekvencii, vyťažiť ho iným strojom pomocou iperf3 a parelelne spustiť iperf3 na prvom stroji. Akurát momentálne nemám druhý router a asi by sa mi ani nechcelo takto testovať.
Mimochodom nerobia takéto podrobnejšie testy redakcie rôznych časopisov?