Wireless Mapping Geração de mapas de cobertura

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1 Wireless Mapping Geração de mapas de cobertura Alexandre Manuel Fabião Gonçalves Ramos Daniel Filipe da Silva Ramos 16 Julho 2004

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3 IDENTIFICAÇÃO DO PROJECTO Este documento é o relatório de estágio do projecto final de curso com o título Redes Wireless Fidelity (Wi-Fi): Análise de localizações. Este projecto, do ramo Telecomunicações, Electrónica e Computadores da Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e Computadores da Faculdade de Engenharia do Porto, recebeu o ID TEC 19. PROPONENTES Dr.ª Lígia Maria da Silva Ribeiro, responsável IRICUP. lmr@iric.up.pt Prof. Mário Jorge Moreira Leitão, responsável FEUP. mleitao@fe.up.pt ENTIDADE PROPONENTE Universidade do Porto e IRICUP Instituto de Recursos e Iniciativas Comuns da UP. LOCAL ONDE DECORREU O TRABALHO Universidade do Porto. PÁGINA DE APOIO AO PROJECTO ALUNOS Alexandre Manuel Fabião Gonçalves Ramos ee95110@fe.up.pt Daniel Filipe da Silva Ramos ee99107@fe.up.pt

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5 "It is dangerous to put limits on wireless" Guglielmo Marconi (1932) Ami lecteur, cet avertissement servira pour te fair savoire que j expose au public une petite machine de mon invention, par de moyen de laquelle seul tu pouras, sans peine quelconque, faire toutes les opérations de arithmétique, et te soulager du travail quit t a souvent fatigué l espirit, B. Pascal ( ) Lettre dedicatoire a Monseigneur le Chancelier sur le sujet de la machine nouvellement inventée para le sieur B. Pascal pour faire toutes sortes d operations d arithmétique. (1645)

6 SUMÁRIO O Site Survey é uma metodologia indispensável no planeamento e manutenção de uma rede Wireless, no entanto, é um processo longo envolvendo um trabalho de campo exaustivo. Desenvolveu-se uma aplicação de apoio a este trabalho que permite facilitar este procedimento melhorando a qualidade dos resultados obtidos e reduzindo consideravelmente o tempo envolvido. A propagação indoor pode ser aproximada recorrendo a modelos amplamente testados e validados cujos parâmetros podem ser optimizados para o local específico em estudo. Um dos modelos de propagação mais utilizados é o modelo Multi Wall, que recorre à clássica fórmula de Friis de propagação em espaço livre. A aplicação desenvolvida, denominada WiMa Wireless Mapping, usa o modelo de propagação Multi Wall para desenhar mapas de cobertura para redes locais sem fios (Wireless Local Area Networks). O WiMa é simultaneamente robusto e com enorme aplicação prática em qualquer Site Survey uma vez que os mapas são gerados de forma expedita no próprio local em observação da rede, contribuindo decisivamente para o correcto planeamento, avaliação e monitorização desta. Por outro lado permite a obtenção de resultados rigorosos recorrendo à optimização, de acordo com o local em estudo, dos parâmetros do modelo de propagação. Duas características da aplicação ilustram carácter prático e versátil desta. A primeira reside no facto de trabalhar em conjunto com uma base de dados com um interface user friendly permitindo desta forma guardar toda a informação, incluindo mapas gerados, relativa a diversos Site Surveys realizados em diversos locais em análise. A segunda é a possibilidade de exportar os dados relevantes de forma a permitir vários utilizadores, em máquinas distintas, trabalhar no mesmo Site Survey.

7 ÍNDICE Prefácio Enquadramento do Trabalho A estrutura do relatório Agradecimentos Introdução Objectivos Plano de trabalhos Redes Wireless Benefícios da tecnologia Wireless Sistemas wireless O standard Wireless Fidelity, b Figura 1 (a) Problema de estação escondida (b) Problema da estação exposta a g Quadro resumo comparativo Segurança Site Survey Indoor Motivações Objectivos Etapas Definição de requisitos Obtenção de diagramas representativos do local de instalação da rede Identificação das áreas de utilizador Inspecção visual do local (identificação de possíveis obstáculos e pontos de montagem dos pontos de acesso) Detecção de interferências Definição da localização preliminar para os pontos de acesso Definição da potência de emissão a utilizar nos APs Planeamento de frequências Verificação da localização preliminar dos pontos de acesso Instalação da rede Documentação do design final da rede Conclusão Apresentação do Problema Equipamento de medida Figura 2 Equipamento de medida Yellow Jacket Plus Figura 3 (a) Análise de todo o espectro da norma IEEE b (b) Visualização da banda de apenas um canal (c) Detecção de APs cuja localização é desconhecida (d) Lista de APs autorizados Software associado Figura 4 Mapa do Bird s Eye Caracterização do problema

8 Procura de soluções Motivações para solução Análise de Requisitos Mapas de cobertura Optimização de parâmetros Integração com sistemas de informação Lista completa de requisitos Microsoft.NET Plataforma e ambiente de desenvolvimento Arquitectura Microsoft.NET Figura 5 Estrutura.NET framework Common Language Runtime Figura 6 Common Language Runtime NET Class Libraries Figura 7.NET framework Namespace Windows Forms ASP.NET Mais informações sobre o.net Figura 8 Simplify Development Figura 9.NET Compact Framework Sumário.NET C Sharp Modelos de propagação Modelos de propagação Modelo Multi-Wall Modelo ITU Modelos determinísticos Modelo adoptado para a aplicação Arquitectura da solução A solução Figura 10 Arquitectura do WiMa Sites Structure Wireless Components Blueprint Manager Building Manager Site Manager Import / Export Site Optimize Simulate Parameters Simulate Export Simulate Conclusão Análise Detalhada Classes Estrutura de ficheiros

9 Figura 11 Estrutura de ficheiros Estrutura da Base de Dados Figura 12 (a) Base de dados do Site Figura 12 (b) Base de dados do Building Optimize Simulate Descrição da aplicação Figura 13 Aspecto Inicial do Wireless Mapping Figura 14 Aspecto do menu Site Figura 15 Browsers para criar Site (esquerda), para abrir Site(direita) Figura 16 Aspecto da janela de propriedades do site Figura 17 Aspecto do menu Blueprint Figura 18 Aspecto do ambiente do programa na situação de testes Figura 19 Aspecto do menu de Configuration Figura 20 Janela de configurações dos tipos de AP s Figura 21 Janela de configurações dos tipos de NIC s Figura 22 Janela de configurações dos tipos de paredes Figura 23 Aspecto dos menus que permitem a migração de dados quer entre terminais, quer entre utilizadores Figura 24 Janela de configurações da disposição das janelas interna do WiMa Figura 25 Janela de Help do WiMa Figura 26 Aspecto dos menus quando existe um site, neste caso o site da FEUP Figura 27 Aspecto do menu Building Figura 28 Janela para introduzir o nome do edifício Figura 29 Browser que permite a abertura de um edifício Figura 30 Aspecto da janela de propriedades do Building Figura 31 Aspecto inicial do menu de blueprints (sem blueprints abertos) Figura 32 Aspecto comum de um browser do Windows Figura 33 Aspecto da janela de Blueprints Figura 34 Aspecto da janela de Open Building BluePrint Figura 35 Exemplo da alteração dos nomes aos blueprints para serem únicos Figura 36 Aspecto da janela de Delete Building BluePrint Figura 37 Aspecto do ficheiro de Exportação/Importação das medidas de campo Figura 38 Janela que permite alterar o nome e a descrição de um blueprint Figura 39 Janela de introdução da distância em metros para uma determinada distância no mapa Figura 40 (a) Localização do rato sem escala (b) Localização do rato com escala Figura 41 Aspecto do mapa depois de se traçar uma parede Figura 42 Janela que permite a edição das características das paredes Figura 43 Aspecto do mapa depois de se traçar uma parede e de colocar um AP Figura 44 Janela que permite a escolher características dos AP s Figura 45 Janela que permite a edição das características dos NIC s Figura 46 Aspecto do mapa depois de se traçar uma parede, depois de colocar um AP e de colocar uma medida Figura 47 Janela que permite a introdução da potência de uma medida e a escolha do AP dessa medida Figura 48 Aspecto da janela que mostra todos os objectos presentes no Blueprint Figura 49 Aspecto do menu Site Device e do menu Site Obstacle

10 Figura 50 Aparência dos botões das janelas Access Point, Network Interface Card e ainda Walls Figura 51 Aspecto da janela de Optimize Figura 52 Aspecto da primeira janela de Optimize Site Figura 53 Aspecto do menu de Simulate Figura 54 Aspecto da janela de Configuration do menu Simulation Figura 55 Aspecto da janela Legend Figura 56 Exemplo de um Mapa de cobertura Figura 57 Caixa de ajuda ao utilizador no Mapa de cobertura Tratamentos de erros e mensagens úteis para o utilizador Validação e Testes Optimização Figura 58 Criação do cenário da rede no WiMa FEUP Figura 59 Resultados Optimização FEUP Figura 60 Criação do cenário da rede no WiMa FDUP Figura 61 Resultados Optimização FDUP Simulação Figura 62 Criação do cenário da rede no WiMa FEUP API007 Figura 63 Legenda WiMa Figura 64 Legenda Bird s Eye Figura 65 Mapa cobertura FEUP AP I007 Figura 66 Mapa Bird s Eye FEUP AP I007 Figura 67 Criação do cenário da rede FEUP AP I010 Figura 68 Mapa cobertura FEUP AP I010 Figura 69 Mapa Bird s Eye AP I010 Figura 70 Ambiente da rede FEUP Edifício B Figura 71 Mapa de cobertura FEUP Edifício B Figura 72 Mapa Bird s Eye FEUP Edifício B Figura 73 Cenário da rede FDUP Piso 0 Figura 74 Mapa de cobertura FDUP Piso 0 Figura 75 Mapa Bird s Eye FDUP Piso 0 Figura 76 Cenário rede FDUP Piso 1 Figura 77 Mapa cobertura FDUP Piso 1 Figura 78 Mapa Bird s Eye Conclusões Anexo 1 Artigo de Opinião 1 Welcome to the wireless office Office hotspots Anexo 2 Artigo de Opinião 2 RF Site Survey Steps Anexo 3 Excertos de código Optimize Figura 79 Aspecto geral da função Optimize Simulate Figura 80 Aspecto geral da função Simulate Classe FclsFilho

11 Figura 81 Aspecto geral da função FclsFilho