Faculdade de Ciências e Tecnologia Departamento de Engenharia Electrotécnica. Comunicação sem fios 2007/2008

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Melissa Leal Padilha
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1 Faculdade de Ciências e Tecnologia Departamento de Engenharia Electrotécnica Comunicação sem fios 2007/2008 1º Trabalho: Modelos de cobertura em redes WIFI 1

2 Índice Introdução...3 Objectivos...4 Relatório...7 Considerações adicionais...8 2

3 Introdução Nos sistemas de comunicações sem fios, dadas as características do meio de comunicação é necessário recorrer-se a técnicas de planeamento de rádio frequência visando a optimização da cobertura efectuada por cada antena emissora. Dependendo da aplicação concreta e da gama de frequências utilizada, existem uma grande variedade de modelos teóricos e semi-teóricos disponíveis, que podem ser aplicados para a previsão de cobertura. Esta variedade deve-se ao facto do meio apresentar características de atenuação e propagação distintas para frequências diferentes. Também os fenómenos de reflexão e difracção nos obstáculos dependem fortemente da gama de frequências utilizada. Finalmente a atenuação introduzida pelos diferentes materiais que se encontram no percurso da onda rádio depende fortemente do tipo de material e frequência de emissão. Embora os modelos de propagação usados em ferramentas de projecto contabilizem estes aspectos, normalmente o resultado do planeamento teórico restringe-se à distribuição espacial do nível de potência previsto em cada ponto da área de cobertura pretendida, não realçando aspectos como o nível de ruído e potência das interferências co-canal e de canal adjacente. Convêm frisar que normalmente, situações anómalas relativas às interferências e ruído só podem ser detectadas, testando a qualidade da rede assim dimensionada, mediante a realização de medições apropriadas. No entanto, existem situações em que os modelos disponíveis, não reflectem as características especificas dos vários meios em presença. Tal facto verificou-se em Portugal durante a fase de implementação do GSM (Global System for Mobile Communication), onde os modelos em que se baseavam as diversas ferramentas 3

4 de projecto em RF, não reflectiam a especificidade de certas zonas de Lisboa, nomeadamente, Alfama, Bairro Alto e Baixa Pombalina. Nestas situações é necessário realizar medições precisas do nível de potência e qualidade da ligação em diversos pontos de forma a corrigir as falhas introduzidas pelo modelo de propagação adoptado. Consegue-se desta forma, conjugando o planeamento com as medições no terreno, optimizar o tipo de cobertura realizada por cada antena emissora. No contexto concreto das redes locais sem fio, pode-se recorrer a ferramentas de software para realizar o planeamento. No entanto, em situações onda a zona de cobertura não tem dimensões apreciáveis é usual recorrer a técnicas de medição, com vista a identificar os melhores pontos de colocação dos diversos pontos de acesso. Torna-se evidente que numa medição, à que contabilizar aspectos como nível de potência do sinal, nível de potência do ruído, valor da relação sinal/ruído e ritmo efectivo de transferência de dados, de forma a identificar correctamente as zonas de cobertura óptima e de cobertura deficiente. Objectivos No contexto concreto deste trabalho, o ambiente típico de propagação é o ambiente indoor, cujo o canal é usualmente classificado como canal em linha de vista se o emissor e receptor estão em linha de vista ou obstruído em caso contrário. O modelo de propagação indoor, tem de contabilizar o tipo de edifício em questão e efeitos dos vários obstáculos presentes (paredes, portas, divisórias, etc), sendo o mais exacto o Attenuation Factor model em que a atenuação da potência do sinal com a distância é descrita por 4

5 d PL( d) [ db] = PL( d [ ] + 0 ) db 10nsf log + FCi [ db] (1) d 0 i onde se têm as seguintes grandezas relevantes: [ db] PL ( d) - Atenuação da potência com a distância [ db] PL ( d 0 ) - Atenuação da potência à distância de referência d 1m 0 = nsf - Parâmetro dependente da transmissão se realizar entre pisos distintos ou no mesmo piso. FC i [ db] - Factor de correcção de ordem i. Entre estes há que considerar factores relativos à propagação entre pisos, à presença de vidros, à propagação entre salas e outros ambientes típicos de propagação indoor.. Embora a transmissão nas redes WIFI se processe na banda dos 2.2 GHZ, podem-se considerar como aceitáveis os valores referentes a 1.9 GHz, uma vez que os fenómenos de reflexão, difracção e propriedades dos materiais são semelhantes para ambas as frequências. Outros factores não contabilizados na expressão anterior, consistem na directividade das antenas usadas para efeitos de transmissão e recepção. Como objectivo do trabalho pretende-se comparar a previsão de cobertura baseada num modelo teórico com os valores obtidos por meio de uma campanha de medição. Pretende-se ainda avaliar o impacto da directividade da antena na 5

6 qualidade da cobertura prestada face à utilização de uma antena omnidireccional, no plano horizontal. Na posse de ambos os resultados é possível definir os factores de correcção mais relevantes para a adaptação, do modelo de propagação definido, ao cenário abrangido pelo presente trabalho. Para esse efeito, será necessário realizar uma campanha de medições da qualidade de cobertura fornecida pelos pontos de acesso, colocados de forma a contemplarem os vários cenários possíveis de cobertura em ambiente indoor, que se encontram representados na figura 1. Em qualquer uma das situações pretende-se que as medições abranjam dois tipos de antenas (omnidireccional e directiva) e que atenda aos seguintes critérios: 1. Identificação dos diversos cenários de medição possíveis. 2. Medição dos valores da potência de sinal, ritmo efectivo, potência de ruído e relação sinal/ ruído, nas linhas de medição definidas nas plantas. Nos corredores, consideram-se para efeitos de medição pontos distanciados de 1 metro ao longo das linhas assinaladas a vermelho nas plantas e uma cota de 1.5 metros. 3. Construção dos gráficos relativos aos valores medidos no ponto anterior. 4. Comparação para os diversas pontos de medição, dos resultados obtidos com os previstos pelo modelo de propagação descrito pela expressão (1). 5. Identificar os factores de correcção do modelo de propagação, relativos a cada área de medição e cenário considerado. Para efeitos da previsão teórica da cobertura de sinal, para cada um dos cenários identificados na figura 1, é necessário contabilizar os factores de correcção associados a cada material e elemento arquitectónico (ver Rappaport pags

7 145), de forma a contemplarem vários aspectos condicionantes da propagação em ambiente indoor. Em qualquer uma das situações pretende-se que os modelos teóricos obedeçam aos seguintes critérios: 1. Estimação dos valores da potência de sinal e relação sinal/ ruído (admite-se que a potência de ruído é de -100 db e que a potência de referência é 0 db na antena), nas linhas de medição definidas na planta. Nos corredores consideram-se, para efeitos de previsão, pontos distanciados de 1 metro ao longo das linhas assinaladas a vermelho nas plantas (a mesma coisa para as salas e gabinetes). 2. Construção dos gráficos relativos aos valores calculados no ponto anterior. 3. Estimativa do mapa de cobertura e comparação dos resultados obtidos por medição para os diversas posições possíveis dos pontos de acesso. 4. Identificar os factores de correcção do modelo de propagação (ver Rappaport pags ), relativos a cada cenário considerado.(2 posições do AP assinaladas na figura) Relatório Todos os grupos deverão entregar um relatório abrangendo os seguintes tópicos relativos aos dados obtidos por medição e por previsão teórica: 1. Introdução 2. Identificação das diversas zonas de medição e adaptação do Modelo de propagação. Cálculo da atenuação teórica e gráficos da potência 3D e 2D para cada uma das áreas de medição. 3. Apresentação da metodologia teórica adoptada e dos resultados obtidos para cada uma das áreas consideradas. Identificação de fenómenos que condicionem a propagação e que ao não serem contabilizados justifiquem o afastamento do modelo teórico face à situação real. 4. Comparação dos resultados teóricos com os resultados práticos. 7

8 5. Conclusões. Considerações adicionais Como elementos adicionais, é fornecido a cada grupo um adaptador para Wireless Lan A e o software a utilizar nas medições. Nos trabalhos devem ainda constar os seguintes elementos: - Relatório do trabalho realizado em ficheiro 8

9 Figura 1 Cenários a considerar 9

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