Redes Wireless de Banda Larga

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1 Departamento de Engenharia Informática Escola Superior de Tecnologia e Gestão do Instituto Politécnico de Leiria Redes Wireless de Banda Larga Módulo I: Definição e Implementação da Arquitectura de Rede Relatório Final de Projecto Informático n.º 08 / 01 / Alberto Costa, n.º 9261 Tiago Nobre, n.º Relatório final submetido para avaliação parcial da unidade curricular de Projecto Informático, do curso de Engenharia Informática. Projecto sob a orientação dos Professores Carlos Rabadão e Leonel Santos da Escola Superior de Tecnologia e Gestão do Instituto Politécnico de Leiria. 18 de Julho de 2009

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3 Agradecimentos Aos nossos orientadores, professor Carlos Rabadão e professor Leonel Santos pelo apoio e esclarecimento de dúvidas durante a realização deste projecto. Agradecemos em especial a disponibilidade e apoio do Doutor António Pereira. A todos os colegas que de alguma forma contribuíram para a realização deste projecto. À Unidade de Tecnologias de Informação e Comunicação do INESC Inovação - Delegação de Leiria. Ao presidente da Junta de Freguesia da Memória, Sr. José Rodrigues. Ao Sr. Marques e ao Márcio da GISTEC pela ajuda na montagem do cenário de testes. ii

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5 Resumo Este projecto visa a realização de um estudo e apresentação de uma solução técnica para o fornecimento de serviços de Internet, através de uma rede de wireless de banda larga, a uma freguesia do Concelho de Leiria Freguesia de Memória. O objectivo do projecto é interligar todas as localidades, estabelecendo para isso um ponto central, a partir do qual será feito o acesso à internet, e a criação de uma rede para distribuição deste serviço. De forma a possibilitar o acesso deste serviço a todos os habitantes, todas as localidades que compõem a freguesia serão interligadas por intermédio de uma infra-estrutura wireless de backbone. O serviço será disponibilizado a todos os habitantes que manifestem interesse através de uma rede mesh também wireless. Para tal, foi necessário o estudo de tecnologias wireless, normas, equipamentos e legislação. Após ter sido seleccionada a melhor tecnologia para o desafio em causa, foi necessário enquadrar as normas IEEE para a tecnologia previamente eleita, o Wi-Fi, definindo a norma a para as ligações ponto-a-ponto e a norma g para a distribuição na rede mesh. Seleccionadas as normas, procedemos à escolha dos equipamentos a utilizar, quer nos links ponto-a-ponto, quer na rede mesh. Para a selecção dos equipamentos para este projecto foi tido em conta uma primeira interpretação do Quadro Nacional de Frequências 2008 publicado pela ANACOM, o que nos levou a escolher para os links ponto-a-ponto equipamentos com antena integrada. Finalmente, procedeu-se ao registo e legalização, junto da ANACOM, da rede em causa neste projecto. iv

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7 Índice AGRADECIMENTOS... II RESUMO... IV ÍNDICE...6 ÍNDICE DE FIGURAS ÍNDICE DE TABELAS ACRÓNIMOS INTRODUÇÃO OBJECTIVOS ORGANIZAÇÃO DO DOCUMENTO REDES WIRELESS BANDA LARGA CONCEITOS WIRELESS BANDA LARGA Tipos de Redes Wireless WBAN Wireless Body Area Network WPAN Wireless Personal Area Network WLAN Wireless Local Area Network WMAN Wireless Metropolitan Area Network WWAN Wireless Wide Area Network WRAN - Wireless Regional Area Networks TECNOLOGIAS E NORMAS Norma IEEE vi

8 IEEE a IEEE b IEEE g IEEE n IEEE h IEEE y Síntese da análise e comparação das normas Power over Ethernet HIPERLAN HIPERLAN/ HIPERLAN/ MODOS DE FUNCIONAMENTO Infra-estrutura Ad Hoc MESH Arquitectura de uma rede mesh Topologias de uma rede mesh Protocolos de Encaminhamento ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS Linha de visão Zona de Fresnel vii

9 2.5.3 P.I.R.E Cálculo do P.I.R.E Cálculo da Atenuação da Propagação em Espaço Livre Cálculo da Potência de Sinal no Receptor Redundância e distribuição de carga MODOS DE OPERAÇÃO DOS ACCESS POINTS Modo Root Modo Repeater Modo Bridge Sistema de Distribuição Wireless (WDS) Ad Hoc ASPECTOS LEGAIS DIVISÃO DAS BANDAS DE ESPECTRO RADIOELÉCTRICO EM CANAIS IEEE CLASSES DOS EQUIPAMENTOS CERTIFICAÇÃO DE EQUIPAMENTOS PROCESSO DE REGISTO DE UMA REDE EQUIPAMENTOS WIRELESS ACCESS POINTS Ubiquiti PowerStation Ubiquiti PicoStation Mikrotik RB viii

10 4.1.4 Mikrotik RB600A PLACA MINIPCI MIKROTIK R ANTENAS Tipos de antenas Omnidireccionais Sectoriais Painel Parabólica Yagi Tecto CABOS CONECTORES PIGTAILS CASO DE ESTUDO FREGUESIA MEMÓRIA CARACTERIZAÇÃO DA FREGUESIA REQUISITOS DO PROJECTO SISTEMA DE BACKBONE Norma utilizada Interligação das localidades Localização das antenas do backbone Links Backbone ix

11 5.3.3 Equipamentos utilizados no backbone Parâmetros utilizados no Radio Mobile Ligações ponto a ponto Endereçamento IP do backbone SISTEMA MESH (MALHA) Norma utilizada Equipamentos utilizados nos nós da rede Parâmetros utilizados no Radio Mobile Cobertura das localidades para clientes Endereçamento da rede mesh MONTAGEM PRÁTICA DO CENÁRIO ORDEM DE TAREFAS: COLOCAÇÃO DA ANTENA EM SANTA MARGARIDA COLOCAÇÃO DA ANTENA NO LAR DA MEMÓRIA TESTE DE ALINHAMENTO TESTE DE LARGURA DE BANDA CONCLUSÃO TRABALHO FUTURO BIBLIOGRAFIA ANEXO A - CENÁRIOS INICIAIS ANEXO B CUIDADOS NA MONTAGEM DE REDES WIRELESS ANEXO C EQUIPAMENTOS WIRELESS x

12 ANEXO D - ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS DOS EQUIPAMENTOS ANEXO E - FORMULÁRIO PARA INÍCIO DA OFERTA DE REDES E SERVIÇOS DE COMUNICAÇÕES ELECTRÓNICAS ANEXO F ANÁLISE TEÓRICA DOS LINKS PONTO-A-PONTO ANEXO G SITES SOBRE REDES WIRELESS ANEXO H CÓDIGO FONTE xi

13 Índice de figuras Fig. 1 - Wireless Body Area Network... 6 Fig. 2 - Exemplo de uma WPAN... 7 Fig. 3 - Exemplo de uma WLAN... 8 Fig. 4 Exemplo de uma WMAN... 8 Fig. 5 - Exemplo de uma WWAN... 9 Fig. 6 - Exemplo de uma WRAN Fig. 7 - Tipos de Redes Fig. 8 - Canais Norma IEEE b /g Fig. 9 - Gráfico comparativo das normas IEEE Fig Exemplo de utilização do PoE Fig Tipos de Hiperlan Fig Modo infra-estrutura Fig Modo Ad Hoc Fig Exemplo de uma rede mesh Fig Arquitectura de uma rede mesh Fig Exemplo de um topologia mesh simples Fig Exemplo de uma topologia de rede mesh com backbone Fig Exemplo de uma topologia de uma Rede Mesh com clusters Fig Intersecção de duas antenas Fig LoS e NLoS Fig Zona de Fresnel xii

14 Fig Diagrama de perdas e ganhos nas comunicações Fig Esquema de link utilizando 1 antena Fig Esquema utilizando 2 antenas Fig AP Modo Root (Point-to-point) Fig Modo Root (Point-to-multipoint) Fig. 27 Modo Repeater Fig. 28 Modo Bridge Fig Exemplo de uma rede com WDS Fig Rede Ad Hoc Fig Quadro ANACOM para SRD Fig Ubiquiti PowerStation Fig Ubiquiti Picostation Fig. 34 Board do Mikrotik RB Fig Caixa para o Mikrotik RB Fig Board do Mikrotik RB600A Fig Caixa para o Mikrotik RB600A Fig Mikrotik R Fig Exemplo de polarização horizontal e vertical Fig Ilustração do beam width Fig Exemplo de um diagrama de propagação de uma antena omnidireccional Fig Antena Omnidireccional 2.4 GHz 5 dbi Fig Interline Horizon Maxi 12 dbi 5 GHz xiii

15 Fig Exemplo de um diagrama de propagação de uma antena sectorial Fig Exemplo de um diagrama de propagação de um array de 4 antenas sectoriais Fig Interline Sector VP 15 dbi 2,4 GHz Fig Array de sectoriais 5.4 GHz 17 dbi 4 x Fig Exemplo de um diagrama de propagação de uma antena em painel Fig Interline Painel 23 dbi 5 GHz Fig Exemplo de um diagrama de propagação de uma antena em parabólica em grelha Fig Exemplo de um diagrama de propagação de uma antena em parabólica em prato fechado Fig Engenius Senao EAG dBi grelha Fig Antena parabólica 28 dbi prato fechado Fig Exemplo de um diagrama de propagação de uma antena yagi Fig Kenbotong TDJ-2400ACY 2.4GHz Fig Antena yagi com protecção Fig Exemplo de um diagrama de propagação de uma antena de montagem no tecto Fig Antena omnidireccional de tecto 2,4 GHz Fig Cabo coaxial com capa externa, blindagem, dieléctrico e condutor central Fig Vários tipos de conectores e frequência máxima de utilização Fig. 61 Mikrotik U.fl - N female pigtail Fig Mapa da freguesia da Memória Fig. 63- Backbone da Rede visto no Google Earth Fig Backbone da Rede visto no Radio Mobile Fig Diagrama Geral da Rede xiv

16 Fig Configurações de rede no Radio Mobile Fig Configuração das estações da rede de backbone no Radio Mobile Fig Ligação S. Margarida Lagares Fig Configuração das estações da rede mesh no Radio Mobile Fig Cobertura dos 4 primeiros nós de cada mesh Fig Mapa da abrangência geográfica da mesh Fig. 72- Esquema geral da rede de testes Fig Esquema de ligações Fig. 74 Ligação Lar Santa Margarida retirado do Radio Mobile Fig Aspecto da montagem inicial em Santa Margarida Fig Especificações de alimentação do Mikrotik RB600A Fig Aspecto da montagem no Lar Fig Janela da interface WLAN1 do RB600A Fig Janela Wireless Alignment Settings do RB600A Fig Vista do Lar para a torre de Santa Margarida Fig Características do Mikrotik R Fig Montagem da antena em painel com 23 dbi no Lar Fig Esquema do cenário de testes em laboratório Fig Primeiro cenário dos links realizado no Radio Mobile Fig Segundo cenário dos links realizado no Rádio Mobile Fig Exemplo do arco que o cabo deve formar Fig Exemplo da montagem de um pára-raios xv

17 Fig AP EnGenius ECB Fig Router ADSL2+ wireless D-Link WAG200G Fig AP exterior Engenius EOC-3220 com antena painel integrada Fig AP Mikropoint im2x com dois rádios Fig SMC SMCWPCI-G Fig DLINK DWA Fig Engenius SenaoEMP-8602 Plus-S Fig Linksys WPC54G Fig Ubiquiti SR71-X Fig TP-Link TL-WN422G Fig Engenius Senao NUB-9701 EXT Fig HP All-in-One Photosmart C Fig Linksys WPSM54G Fig Sony PSP Fig Sony PlayStation Fig DLink DPH Fig Nokia N Fig HTC Touch HD Fig VIVOTEK IP Fig AXIS 207W Fig Asus WL-HDD Fig. 109 Linksys DMA xvi

18 Fig Acer Aspire easystore Fig Addlogix InternetVue Fig D-Link DSM Fig Ligação Farraposa S. Margarida Fig Ligação S. Margarida Lagares Fig Ligação Lar - Memória Oeste Fig Ligação Lar - Memória Este Fig Ligação Coucões 1 Coucões Fig Ligação Coucões 1 - Ruge Água Fig Ligação Coucões 1 Barrosa Fig Ligação Coucões 1 Picoto Fig Ligação Coucões 1- Lar Fig Ligação Memória Oeste Toco Fig Ligação Memória Oeste - Memória Centro Fig Ligação Picoto Barreiro Fig Ligação Picoto - Toco Fig Ligação Barroco - Ruge Água Fig Ligação Memória Centro - Memória Este Fig Ligação Santa Margarida Picoto Fig Ligação Barrosa Barreiro xvii

19 Índice de tabelas Tabela 1 - Tipos de Redes Tabela 2 - Gama de frequências IEEE a Tabela 3 - Síntese das normas IEEE Tabela 4 - Atenuação na propagação em espaço livre na frequência de 2437 MHz Tabela 5 - Atenuação na propagação em espaço livre na frequência de 5500 MHz Tabela 6 - Tipos de conectores Tabela 7 - Coordenadas das posições das antenas Tabela 8 - Tabela dos links de backbone Tabela 9 - Características do Link S. Margarida - Lagares Tabela 10 - Teste Iperf - 10 Mbps, durante 60s, médias de 10 em 10 s Tabela 11 - Teste Iperf - 30 Mbps, durante 60s, médias de 10 em 10 s Tabela 12 - Teste Iperf - 35 Mbps, durante 60s, médias de 10 em 10 s Tabela 13 - Teste Iperf - 50 Mbps, durante 60s, médias de 10 em 10 s Tabela 14 - Características do Link Farraposa - S. Margarida Tabela 15 - Configuração das antenas Farraposa - S. Margarida Tabela 16 - Características do Link S. Margarida - Lagares Tabela 17 - Configuração das antenas S. Margarida - Lagares Tabela 18 - Características do Link Lar - Memória Oeste Tabela 19 - Configuração das antenas Lar - Memória Oeste Tabela 20 - Características do Link Lar - Memória Este Tabela 21 - Configuração das antenas Lar - Memória Este xviii

20 Tabela 22 - Características do Link Coucões 1 Coucões Tabela 23 - Configuração das antenas Coucões 1 Coucões Tabela 24 - Características do Link Coucões 1 - Ruge Água Tabela 25 - Configuração das antenas Coucões 1 - Ruge Água Tabela 26 - Características do Link Coucões 1 - Barrosa Tabela 27 - Configuração das antenas Coucões 1 - Barrosa Tabela 28 - Características do Link Coucões 1 - Picoto Tabela 29 - Configuração das antenas Coucões 1 - Picoto Tabela 30 - Características do Link Coucões 1- Lar Tabela 31 - Configuração das antenas Coucões 1- Lar Tabela 32 - Características do Link Memória Oeste - Toco Tabela 33 - Configuração das antenas Memória Oeste - Toco Tabela 34 - Características do Link Memória Oeste - Memória Centro Tabela 35 - Configuração das antenas Memória Oeste - Memória Centro Tabela 36 - Características do Link Picoto - Barreiro Tabela 37 - Configuração das antenas Picoto - Barreiro Tabela 38 - Características do Link Picoto - Toco Tabela 39 - Configuração das antenas Picoto - Toco Tabela 40 - Características do Link Barroco - Ruge Água Tabela 41 - Configuração das antenas Barroco - Ruge Água Tabela 42 - Características do Link Memória Centro - Memória Este Tabela 43 - Configuração das antenas Memória Centro - Memória Este xix

21 Tabela 44 - Características do Link Santa Margarida Picoto Tabela 45 - Configuração das antenas Santa Margarida Picoto Tabela 46 - Características do Link Barrosa Barreiro Tabela 47 - Configuração das antenas Barrosa Barreiro xx

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23 Acrónimos 3G ADSL ADSL2 AES ANACOM AODV AP APEL BRAN Cat. CPU CTS db dbi dbm DFS DHCP DNS DOS DSSS DVII EAP EDGE EIA ERO ETSI EUA FCC Gbps GHz GPRS GPS GSM HIPERLAN HSDPA Hz Terceira geração de padrões e tecnologias de telefonia móvel Assimetrical Digital Subscriber Line Assimetrical Digital Subscriber Line 2ª geração Advanced Encryption Standard Autoridade Nacional de Comunicações Ad hoc On Demand Distance Vector Access Point Atenuação da Propagação em Espaço Livre Broadband Radio Access Networks Categoria Central Processing Unit Clear to send Decibel Ganho em decibéis comparado com uma hipotética antena isotrópica Potência relativa a 1 miliwatt Dynamic Frequency Selection Dynamic Host Configuration Protocol Domain Name System Disk Operation System Direct-Sequence Spread Spectrum Digital Visual Interface Extensible Authentication Protocol Enhanced Data rates for GSM Evolution Electronic Industries Alliance European Radiocommunications Office European Telecommunications Standards Institute Estados Unidos da América Federal Communications Commission Gigait por segundo Giga Hertz General packet radio service Global Position System Global System for Mobile communications High Performance European Radio LAN High-Speed Downlink Packet Access Hertz xxii

24 IBSS ICP IEEE IP IPv4 JBOD Kbps Km Km2 LAN Log LOS LPT MAC MANET Mbps MDI MDIX MHz MIMO mw NAT NLOS OFDM OLSR PC PCI PCMCIA PDA PIRE PME PoE Ppm PVC QNAF QoS R&TTE RAID RES isolated basic service area Instituto das Comunicações de Portugal Institute of Electrical and Electronics Engineers Internet Protocool IP versão 4 bytes just a bunch of disks Kilobit por segundo Quilómetro Quilómetro quadrado Local Area Network Logaritmo Line Of Site Line Print Terminal Media Access Control Mobile Ad Hoc Networks Megabit por segundo Medium dependent interface Medium dependent interface crossover Mega Hertz Multiple Input Multiple Output Miliwatt Network Address Translation Non Line Of Site Orthogonal Frequency Division Multiplexing Optimized Link State Routing Protocol Personal Computer Peripheral Component Interconnect Personal Computer Memory Card International Association Personal Digital Assistent Potência Isotrópica Radiada Efectiva Pequenas e Médias Empresas Power over Ethernet Páginas Por Minuto Cloreto de polivinila ou policloreto de vinila Quadro Nacional de Frequências Quality of Service Radio and Telecommunications terminal equipment edundant array of inexpensive disks Radio Equipment and Systems xxiii

25 RF Radio Frequency RLAN Radio Local Area Network RTS Request to send SIP Session Initiation Protocol SRD Short Range Devices SSID Service Set Identifier TCP Transmit Control Protocool TFTP Trivial File Transfer Protocol TIA Telecommunications Industry Association, TKIP Temporal Key Integrity Protocol TPC Transmit Power Control TV Televisão UDP User Datagram Protocool UHF Ultra High Frequency UIT União Internacional das Telecomunicações UMD Universal Media Disc UMTS Universal Mobile Telecommunications System UPnP Universal Plug and Play USB Universal Serial Bus UTP Unshielded Twisted Pair UWB Ultra-wideband VANET Vehicular Ad-Hoc Network VHF Very High Frequency VoIP Voice over IP W Watt WBAN Wireless Body Area Network WCDMA Wideband Code Division Multiple Access WDS Wireless Distribution System WEP Wired Equivalent Privacy WIMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access WLAN Wireless Local Area Network WMAN Wireless Metropolitan Area Network WPA Wi-Fi Protected Access WPA2 Wi-Fi Protected Access versão 2 WPAN Wireless Personal Area Network WRAN Wireless Regional Area Networks WWAN Wireless Wide Area Network XGA Extended Graphics Array ZRP Zone Routing Protocol xxiv

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27 1 Introdução Hoje em dia, as novas tecnologias estão em franco crescimento, não sendo Portugal uma excepção. Tem-se registado, nos últimos anos uma evolução a nível tecnológico pois desde o surgimento das redes sem fios apareceram novas aplicações nas mais diversas áreas. A maioria das sociedades actuais estão cada vez mais dependentes da Internet como fonte de informação, pesquisa, comunicação, e-learning, entre outros. Com a inovação, cada vez mais serviços são fornecidos por este meio tornando-se indispensáveis ao quotidiano das sociedades, para a partilha de conhecimento entre todo o mundo, divulgação e concretização de negócios, lazer e cultura. Contudo, este tipo de aplicação tecnológica continua pouco desenvolvido em ambientes rurais, pois as operadoras não investem nestes ambientes devido aos elevados custos na implementação física de infra-estruturas. Tendo em conta este contexto, este projecto surge como um diferenciador numa perspectiva de evolução, possibilitando um serviço de acesso à internet wireless de banda larga, nessas localidades. Deste modo, e no seguimento deste tipo de iniciativas, este projecto baseia-se na criação de uma rede informática de nível médio, que interligue as localidades da Freguesia de Memória, pertencente ao distrito de Leiria. Esta freguesia é constituída por sete localidades principais dispersas por uma área de 11,15 Km 2 com características de meio rural. A rede irá fornecer acesso à Internet nos principais pontos de cada localidade, formando uma rede mesh que se interligará através de um backbone por toda a Freguesia. Pretende-se que os edifícios públicos, PMES, escolas, utilizadores domésticos e locais públicos sejam abrangidos pela infra-estrutura, de modo a que toda a comunidade possa ter acesso à Internet. Temos para isso três etapas principais: Criação das infra-estruturas necessárias para fornecer o acesso aos serviços em todos os locais habitáveis (rede de backbone); Criação de uma rede mesh pelos habitantes da freguesia para distribuição e partilha da rede com o intuito de cobrir todas as casas da população residente interessada; Implementação de aplicações e serviços sobre a infra-estrutura que permitam a interligação de toda a Freguesia e também desta com o exterior através do ISP; Redes Wireless de Banda Larga 1 de 196

28 Após a criação de toda a infra-estrutura de backbone, mesh e implementação de serviços a ela adjacentes, serão disponibilizados, gratuitamente, o acesso à internet e serviços indispensáveis à rede a todos os habitantes da Freguesia. No entanto, fica a cargo do utilizador final o suporte dos custos inerentes à aquisição de equipamento que lhe permita o acesso a estes recursos e à sua manutenção. Também será da responsabilidade do utilizador final qualquer dano causado pela má utilização dos recursos. 1.1 Objectivos O objectivo fundamental deste projecto é adquirir e aprofundar conhecimentos acerca das possíveis tecnologias e normas usadas numa rede wireless, classificando-as de acordo com os nossos objectivos, tendo em atenção os conceitos de redes ad hoc e mesh, percebendo o seu funcionamento e aplicação no cenário apresentado no projecto. Pretende-se ainda compreender o uso de redundância e distribuição de carga na rede de backbone, efectuar um estudo de mercado dos equipamentos e antenas, com o intento de obter e perceber as melhores características de equipamentos wireless e suas funcionalidades, com a finalidade de seleccionar os equipamentos a utilizar na rede. Relacionado com os equipamentos está a legislação imposta pela ANACOM e os seus limites de transmissão permitidos por lei, a qual será alvo de estudo. Por fim, estudados e analisados os pontos anteriores, é abordada a possibilidade de registo da rede em causa, seguindo as regras sujeitas pela ANACOM. 1.2 Organização do Documento Este relatório encontra-se dividido em sete capítulos distintos: Capítulo 1: Encontra-se a Introdução onde se apresenta um breve descrição dos objectivos e soluções propostas. Capítulo 2: São abordados os conceitos relacionados com as Redes Wireless de Banda Larga, a sua evolução e tecnologias existentes, tendo em conta os objectivos propostos pelo projecto. Capítulo 3: São referenciados os aspectos fundamentais para a construção de uma rede wireless dentro das normas legais. Redes Wireless de Banda Larga 2 de 196

29 Capítulo 4: É feita uma abordagem ao tipo de equipamentos e todo o material específico que pode ser utilizado para a implementação de uma rede wireless. Capítulo 5: É apresentada uma proposta para a implementação da rede wireless proposta no projecto, tendo em conta o estudo realizado nos capítulos anteriores. Capítulo 6: É apresentado um teste no terreno com o intuito de analisar os testes teóricos realizados no capítulo anterior comparando os testes teóricos com os práticos conseguidos no local. Capítulo 7: Apresenta-se uma apreciação global do estudo efectuado dentro dos objectivos propostos. São também referidas algumas propostas para um trabalho futuro. Anexo A: São apresentadas as várias evoluções do cenário em estudo, com o objectivo de encontrar a mais adequada ao objectivo pretendido. Anexo B: É feita uma abordagem de alguns cuidados a ter a quando a montagem de um cenário de uma rede wireless. Anexo C: É feito um estudo tendo em conta os tipos de equipamentos mais comuns no mercado dos nossos dias. Anexo D: Apresenta-se especificações técnicas de equipamentos utilizados na montagem do cenário, quer prática ou teórica. Anexo E: É apresentado o formulário base para o registo de uma rede junto da ANACOM Anexo F: São apresentados em detalhe os links de todos as ligações ponto-a-ponto do projecto realizados no Radio Mobile. Anexo G: Este anexo contém páginas Web com informações sobre redes wireless. Anexo H: Este anexo contém o código fonte de aplicações desenvolvidas. Redes Wireless de Banda Larga 3 de 196

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31 2 Redes Wireless Banda Larga Neste capítulo vamos abordar dos conceitos fundamentais que estão relacionados com o objectivo deste projecto, as redes wireless de banda larga. Serão abordados os conceitos das diversas tecnologias wireless e as suas características com o fim de atingir o objectivo proposto, fazendo uma escolha sobre as tecnologias mais adequadas ao problema em estudo, tendo em especial atenção as tecnologias a ser usadas. 2.1 Conceitos Wireless Banda Larga O conceito wireless provém do inglês wire (fio, cabo) e less (sem) ou seja sem fios. O conceito wireless é caracterizado por qualquer tipo de ligação feita para a transmissão de qualquer tipo de dados sem a utilização de cabos. Esta transmissão é feita por ondas electromagnéticas, onde as distâncias podem ser muito curtas, como um comando de televisão, ou muito longas como uma transmissão por satélite. Estas tecnologias são encontradas em telemóveis, PDA s, teclados e ratos sem fios, comandos à distância, GPS, televisão por satélite, etc. Uma das grandes vantagens desta tecnologia é a implementação de infra-estruturas que seriam muito dispendiosas ou fisicamente difíceis caso estas tivessem de ser implementadas com tecnologia com fios Tipos de Redes Wireless Nesta categoria, existem vários tipos de redes classificadas pela sua área de abrangência. Vão assim ser abordados de seguida os seguintes tipos de redes BAN, WPAN, WLAN WMAM, WWAN, WRAN. Redes Wireless de Banda Larga 5 de 196

32 WBAN Wireless Body Area Network Fig. 1 - Wireless Body Area Network 1 Wireless Body Area Network consiste num conjunto de sensores compactos, portáteis ou implantados no corpo humano que tem como objectivo monitorizar movimentos e sinais vitais do corpo humano. A comunicação é feita através de dados transmitidos a partir do corpo para uma estação receptora onde é criada uma base de dados, pela qual os dados podem depois ser enviados para clínicas, hospitais e outros locais predefinidos e em tempo real. A tecnologia usada ainda está em fase de desenvolvimento, tendo sido criado um grupo de trabalho para desenvolver a norma IEEE para englobar as WBAN. Uma vez aprovada 2 esta tecnologia, espera-se que seja um avanço nos cuidados de saúde. [Bil08] 1 Imagem retirada de: em Informação em: acedido em Redes Wireless de Banda Larga 6 de 196

33 WPAN Wireless Personal Area Network Fig. 2 - Exemplo de uma WPAN 3 São normalmente redes que servem para interligar dispositivos electrónicos que se encontram fisicamente próximos (aproximadamente até 10 metros), funcionam na norma IEEE Esta divide-se na norma IEEE baseados na tecnologia Bluetooth, que atinge velocidades na ordem dos 3 Mbps e funciona na frequência dos 2.4GHz, na norma IEEE que se baseia na tecnologia UWB e suporta velocidades entre 20 Mbps e 1 Gbps, na gama de frequências 3,1 GHz 10,6 GHz [Fer06b] e na norma IEEE conhecida por ZigBee que consegue utilizar as frequências dos 868 MHz, MHz e 2,4-2.48GHz com uma transferência de dados entre 20 Kbps e 250 Kbps. [Bec08a] 3 Imagem retirada de: em Redes Wireless de Banda Larga 7 de 196

34 Instant Wireless TM Power ACT LINK Instant Wireless Series Network Access Point Model WAP11 Redes Wireless de Banda Larga Alberto Costa, Tiago Nobre WLAN Wireless Local Area Network Fig. 3 - Exemplo de uma WLAN Estas redes são normalmente usadas com dispositivos móveis wireless como portáteis, PDA s, Tablet PC. Também em alguns casos já é usada como substituição das redes locais com fios. As redes wireless são construídas através da anexação de access points como início da rede, onde os clientes se vão ligar através de um adaptador de rede wireless. Utilizam a norma IEEE , têm uma taxa de transmissão nominal entre 1 e 300 Mbps, podendo alcançar distâncias até centenas ou mesmo milhares de metros. Um WLAN pode agregar várias WPAN. [Cha02] WMAN Wireless Metropolitan Area Network Fig. 4 Exemplo de uma WMAN 4 São redes que cobrem normalmente a área de uma cidade, podem ir até várias dezenas de quilómetros de distância, agregando normalmente várias WLAN, sendo que com as novas 4 Imagem retirada de: em Redes Wireless de Banda Larga 8 de 196

35 tecnologias (e.g. WIMAX) conseguem atingir velocidades de várias dezenas de megabits por segundo. Em termos de QoS oferece suporte VoIP e Streaming. Em ambientes sem linha de vista (NLOS), parte do sinal de rádio é reflectida pelos prédios, pelas paredes ou mesmo pela vegetação causando atenuações em algumas faixas de frequências, sendo que o protocolo de modelação usado consegue trabalhar com as atenuações causadas. [Fer06b] WWAN Wireless Wide Area Network É a rede que abrange geograficamente a maior área podendo abranger países e até continentes, abrangendo milhares de quilómetros bem como os restantes tipos de redes. As comunicações por satélite são um exemplo de WWAN. [Cha02] Fig. 5 - Exemplo de uma WWAN 5 As WWAN utilizam tecnologias como o UMTS, 3G, GSM e GPRS nas suas comunicações. Estas também têm incorporado métodos de autenticação e encriptação. 5 Imagem retirada de: em Redes Wireless de Banda Larga 9 de 196

36 WRAN - Wireless Regional Area Networks Fig. 6 - Exemplo de uma WRAN 6 O termo WRAN está associado à norma IEEE , e está a cargo de mais um grupo de trabalho do IEEE criado em Este grupo de trabalho propõe-se a estudar e a definir como utilizar canais livres de TV em VHF e UHF, opera entre 54 MHz e 862 MHz, permitindo acesso à Internet em áreas rurais, normalmente com baixa densidade populacional. Como conclusão podemos ver na Fig. 7 como estão dispostos estes tipos de redes e como se relacionam Distância (metros) + Fig. 7 - Tipos de Redes 6 Imagem retirada de: em Redes Wireless de Banda Larga 10 de 196

37 Tabela 1 - Tipos de Redes 7 Tipos de Redes Cobertura Transferência Aplicações Tecnologias WBAN < 2-5 m < 1 Mbps Health Monitor Proprietária WPAN < 10 m < 10 Mbps Transferência de dados WLAN < 1 Km < 100 Mbps Hotspots, Substituição de algumas redes ethernet Bluetooth, UWB, ZigBee IEEE WMAN < 10 Km < 100 Mbps Broadband IEEE WRAN > 10 Km um canal > 19 Mbit/s WWAN > 10 Km < 10 Mbps Internet Móvel wireless broadband access para áreas geograficamente dispersas IEEE Satélite, GSM, UMTS 2.2 Tecnologias e Normas A tecnologia eleita para fazer a interligação entre as localidades é o Wi-Fi. Desde que foi aprovado pelo IEEE em 1996, o standard das redes wireless Wi-Fi (802.11) tem aumentado bastante a sua popularidade. O facto pode ser comprovado quando observamos que praticamente todos os portáteis e dispositivos móveis (telemóveis, PDA) comercializados actualmente incluem suporte para Wi-Fi. Com esta popularidade, um dos maiores desafios e problemas numa infra-estrutura de redes wireless é a implementação da segurança. Existem soluções de defesa através de mecanismos de encriptação das comunicações, como o WEP, WPA, WPA2, e existem também mecanismos de autenticação, como a utilização do protocolo 802.1x e EAP. Em termos gerais, o Wi-Fi é definido como uma tecnologia de transmissão de dados via rádio e que tem várias normas associadas, indicadas de seguida. 7 Dados baseados em: acedido em Redes Wireless de Banda Larga 11 de 196

38 2.2.1 Norma IEEE Esta foi a primeira versão da norma IEEE , aprovada em 1997 pelo IEEE. Nesta versão inicial, esta norma opera na frequência de rádio livre de 2,4 GHz e atinge taxas de transmissão nominais de 1 e 2 Mbps IEEE a A norma IEEE a utiliza a faixa de frequência de 5 GHz, mais propriamente, desde MHz e MHz (gamas livres em Portugal) [Ana09b] sendo esta última utilizada para outdoor pois permite uma potência à saída do emissor de 1 Watt (30 dbm). Nesta frequência não existem as interferências normais de microondas, Bluetooth, entre outras, que podem diminuir a velocidade das transferências. Tendo uma frequência alta, a sua zona de Fresnel é significativamente menor do que em outras normas que utilizam frequências mais baixas, facilitando as ligações ponto-a-ponto de longa distância, conseguindo atingir uma velocidade de 54 Mbit/s sendo que a verdadeira velocidade, o throughput, é de 23 Mbit/s. Como desvantagem temos o custo mais elevado, a incompatibilidade com as normas IEEE b e IEEE g e dificuldades em atravessar paredes. Esta norma possui 19 canais não sobrepostos de 20 MHz cada, 8 deles para indoor ( MHz) e 11 canais outdoor ( MHz), isto significa que mais access points podem ser utilizados no mesmo local, sem que haja perda de desempenho devido a interferências entre eles. [Vin02] Tabela 2 - Gama de frequências IEEE a Gama de Frequências Canais Potência (P.I.R.E.) MHz mw (indoor) MHz W (outdoor) MHz W (outdoor) MHz W (outdoor) Redes Wireless de Banda Larga 12 de 196

39 IEEE b A norma IEEE b utiliza a faixa de frequências dos 2.4 GHz ( MHz MHz), com uma velocidade de transferência de 11 Mbps, que são apenas 4,5Mbps de throughput, apesar de ser a mais utilizada pelo seu baixo custo e por ser direccionada para utilizadores domésticos. Tem maior probabilidade de interferências por aparelhos domésticos, como telefones sem fio, microondas, comandos à distância e bluetooth. Esta norma também se caracteriza por usar uma modulação DSSS que divide um fluxo de informação a ser transmitida em pequenas partes, em que a cada um delas é atribuído um canal de frequência em todo o espectro. Por funcionar numa frequência menor do que a a, não é tão facilmente obstruída. Esta frequência aloca apenas 3 canais não sobrepostos o que restringe o número de access points no mesmo local. [Vin02] Fig. 8 - Canais Norma IEEE b /g IEEE g A norma IEEE g é a sucessora da norma b. Possui a mesma velocidade da norma IEEE a, mas utiliza a frequência 2.4 GHz e é compatível com a norma IEEE b. Tem os mesmos problemas e incompatibilidades que a norma IEEE b, suporta velocidades de transferência superiores, até 54 Mbps (54, 48, 36, 24, 18, 12, 9 e 6 Mbps). Usa autenticação WEP e WPA com criptografia dinâmica (TKIP e AES). Utiliza o mecanismo de protecção RTS/CTS que evita a transmissão simultânea de dispositivos que utilizam g e b, evitando assim colisões e retransmissões, mas causa uma grande perda de débito e prejudica o desempenho da rede. Ao contrário da norma b, a norma g usa a modulação de sinal OFDM que utiliza vários subcanais em frequências diferentes para a 8 Imagem retirada de: Redes Wireless de Banda Larga 13 de 196

40 transmissão, em que cada subcanal tem uma modulação igual à do canal de transmissão único. Esta mudança no canal físico aumenta significativamente o débito do access point. [Sel08a] IEEE n A norma IEEE n é umas das mais recentes normas e foi concebida para melhorar a norma g na largura de banda disponibilizada, utilizando a tecnologia smart antenna - MIMO 9. O MIMO utiliza múltiplos transmissores e múltiplos receptores para melhorar a sua largura de banda e o alcance de sinal. Consegue distâncias superiores como 70 m indoor e 250 m outdoor. Esta norma tem a possibilidade de funcionar nos 2.4 e 5 GHz, logo podemos adaptá-la ao ambiente que pretendemos. É importante referir que a norma IEEE n ainda se encontra em desenvolvimento e com previsão de estar finalizada em No entanto, os produtos que existem no mercado actualmente são chamados draft-n, pois estes ainda são baseados em rascunhos da norma. [Pin09], [Car07] IEEE h Esta norma foi aprovada em 2003 e recomendada pela União Internacional das Telecomunicações (UIT) devido aos problemas de interferências com radares e satélites, pois estes utilizam a mesma frequência que a norma IEEE a, os 5GHz. A norma IEEE h pretende minimizar o risco de interferências entre estes dispositivos utilizando dois sistemas: a função de selecção dinâmica de frequências (DFS) que detecta a presença de outros dispositivos no mesmo canal e muda automaticamente para outro canal e um controle de potência de transmissão (TPC), que reduz a potência de saída de cada transmissor para que minimize o risco de interferências com outros sistemas. [Wik09a] 9 MIMO utiliza várias antenas transmissoras e receptoras para aumentar a performance do sistema, isto é, fazendo uso de vários rádios e de vários canais em simultâneo. Por ser transmitido através de antenas diferentes, os sinais fazem percursos diferentes até ao receptor, fazendo ricochete em paredes e outros obstáculos, o que faz com que não cheguem exactamente ao mesmo tempo. Redes Wireless de Banda Larga 14 de 196

41 IEEE y A norma IEEE y foi normalizada em Setembro de 2008 e funciona nas frequências dos 3.7 GHz. Foi criada pela FCC e em especial para os EUA visto que em Portugal esta frequência não é permitida pela ANACOM. Assim, não existe material a ser comercializado em Portugal. Esta tecnologia permite um alcance indoor de 50 metros e alcance outdoor de 5 Km. Este alcance deve-se à potência de transmissão de 20 Watt permitida a estes dispositivos. No entanto, o IEEE compreendendo o potencial desta tecnologia reservou para utilização as faixas de frequências do 4.9 e 5 GHz Síntese da análise e comparação das normas Como conclusão do estudo feito no ponto 2.2.1, produzimos uma tabela comparativa entre as normas IEEE e um gráfico com algumas das características mais importantes das normas IEEE mais habituais no mercado hoje em dia. Protocolo Ano (GHz) a b g n y Junho 1997 Setembro 1999 Setembro 1999 Junho Dez 2009 Setembro 2008 Tabela 3 - Síntese das normas IEEE Velocidade (Mbit/s) Throughput (Mbit/s) Alcance indoor (m) Alcance Outdoor (m) Largura de Banda do Canal ~20 ~ MHz ~35 ~ MHz ~38 ~ MHz ~38 ~ MHz 2.4 e/ou ~70 ~ MHz ou 40 MHz ~50 ~ MHz Data prevista pelo IEEE, retirado de: acedido em Informação retirada de : acedido em Redes Wireless de Banda Larga 15 de 196

42 Bom a b g n Razoável2 Mau1 0 Largura de Banda Alcance Preço Fig. 9 - Gráfico comparativo das normas IEEE Power over Ethernet O Power over Ethernet, ou norma IEEE 802.3af, permite a transmissão de energia eléctrica juntamente com os dados para um dispositivo remoto, através do cabo de pares entrançados numa rede Ethernet. Switch Data Power + Data Power PoE AP Fig Exemplo de utilização do PoE Estes dispositivos irão fornecer alimentação eléctrica sobre 2 dos 4 pares disponíveis num cabo Cat. 3/Cat. 5e com uma carga de potência máxima 15,40 W, não tendo em conta, as perdas no cabo (com perdas 12,95W), sendo que a distância máxima para um cabo PoE é a mesma de um cabo de Cat.5e, aproximadamente de 100 metros. Para tecnologias 10BASE-T e 100BASE-TX apenas são utilizados dois dos quatro pares do cabo. Como a tecnologia 1000BASE-T (Gigabit Ethernet) utiliza os 4 pares de transmissão de dados, o PoE é imlementado utilizando um sistema especial de modulação que permite que dois pares que Redes Wireless de Banda Larga 16 de 196

43 transmitem energia sejam usados, também, para transmitir dados (tecnologia não muito diferente da usada no sistema telefónico que transmitia uma corrente para alimentar o aparelho em conjunto com a voz). [Bec08b] A utilização de equipamentos com PoE é útil nas situações em que a sua montagem é realizada em locais de difícil acesso e sem corrente eléctrica. Outro método de conseguir fornecer energia eléctrica a locais de difícil acesso é através da instalação de painéis solares, ainda não muito utilizados devido ao seu elevado custo, no entanto são uma solução cada vez mais viável HIPERLAN Paralelamente ao desenvolvimento da Norma IEEE , houve uma alternativa europeia de redes de área local wireless denominado HIPERLAN. Foi desenvolvido pela comissão RES 10 do ETSI, tendo começado os trabalhos sobre este nível desde Novembro de Esta primeira versão do HIPERLAN vai operar na banda 5,15-5,3 GHz e 17,1 a-17.3 GHz. No ETSI os padrões foram definidos pelo projecto BRAN. Esta norma tem 4 versões diferentes. [Wil99] [Run97] Fig Tipos de Hiperlan Imagem retirada de: acedido em Redes Wireless de Banda Larga 17 de 196

44 HIPERLAN/1 O HIPERLAN tipo 1 foi desenvolvido pelo ETSI. Pode operar tanto em modo point-to-point ou point-to-multipoint com uma taxa de transferência de cerca de 23,5 Mbps de modulação de banda estreita e tem 5 canais disponíveis. [ Hip00] HIPERLAN/2 HIPERLAN tipo 2 é uma tecnologia rede de alta performance na frequência dos 5GHz concebida como uma ligação wireless para vários tipos de rede. Foi desenvolvida pelo ETSI definidos no projecto BRAN. O HIPERLAN tipo 2 consegue taxa de transferência na ordem do 54 Mbps competindo com a norma IEEE a. Uma característica relevante em relação à norma era o seu bom suporte de QoS para uma grande variedade de tipos de informação, tais como vídeo e voz. No entanto, com a implementação das normas IEEE e (QoS), IEEE f (roaming) e IEEE i (segurança), tornou-se difícil ao HIPERLAN2 impor-se no mercado sobre a norma IEEE a, estando também um ano atrasado em relação a esta no seu desenvolvimento. [Fin07] [Pal01] 2.3 Modos de funcionamento A norma IEEE define os seguintes modos de funcionamento: Infra-estrutura O modo infra-estrutura é, normalmente, uma junção entre uma rede wireless e uma rede com fios através de access point. Neste modo, a rede deve ter pelo menos um access point que permite a comunicação entre dispositivos wireless e os dispositivos numa rede (PC, impressoras, servidores). [Dum08] Fig Modo infra-estrutura Redes Wireless de Banda Larga 18 de 196

45 2.3.2 Ad Hoc As redes ad hoc têm como princípio a comunicação sem a necessidade de um access point e não requererem uma infra-estrutura fixa. Os nós comunicam sem uma conexão predeterminada, apenas criando um MAC address "virtual" correspondente à rede ad hoc, onde todos os nós estão ligados e comunicam directamente para o nó correspondente, enquanto este estiver ao seu alcance. Fig Modo Ad Hoc Contudo, se a uma rede ad hoc adicionarmos mecanismos de encaminhamento, consegue-se uma topologia do tipo mesh, ou malha, abordado no ponto 2.4, onde não há necessidade de um nó estar ao alcance de outro para comunicar com ele. [Dum08] 2.4 Mesh Esta topologia caracteriza-se por ser constituída por nós wireless que comunicam directamente entre eles sem recorrer a um ponto de acesso central e não ser necessário ter LoS. Cada nó trabalha como cliente mas também faz routing, encaminhando os pacotes para nós adjacentes, não precisando do contacto directo com o destino. Mas estes também se autoconfiguram e se adaptam a mudanças na topologia da rede, isto é, quando um nó deixa de estar visível devido a falha de hardware ou por outro motivo, os nós vizinhos tentam encontrar outra rota usando o protocolo de encaminhamento. O mesmo acontece quando um nó volta ao activo, as rotas são dinamicamente recalculadas. Esta topologia sofre no entanto, de algumas desvantagens. Com a degradação da largura de banda ponto-a-ponto, aumenta o número de saltos nos nós da mesh. Ao nível de segurança, com o aumento dos nós mais pessoas têm acesso à rede e se ao adicionar um nó à mesh, este for adicionado sem um Redes Wireless de Banda Larga 19 de 196

46 mecanismo central de controlo, não é possível saber se é um nó legítimo da mesh ou um PC utilizado por pessoas mal intencionadas [Hel05]. Existem dentro das redes mesh os conceitos de MANET (Mobile Ad Hoc Networks) e VANET (Vehicular Ad-Hoc Network). O primeiro conceito apenas tem de lidar com a possibilidade de haver mobilidade nos nós da mesh. O segundo conceito é um subconjunto de MANETs com o intuito de conseguir alta mobilidade de veículo para veículo. Fig Exemplo de uma rede mesh 13 Quando todos os parâmetros estiverem totalmente definidos para a normalização do protocolo mesh pelo IEEE, este protocolo será denominado por IEEE s [Hel05]. Vantagens Rotas são dinamicamente recalculadas e autoconfiguradas Formação automática Escalabilidade Não depende de um ponto central Custo incremental da expansão é baixo Desvantagens Segurança Limite no número de saltos com degradação do throughput Overhead Imagem retirada de: em Overhead é geralmente considerado qualquer processamento ou armazenamento em excesso, seja de tempo de computação, de memória, de largura de banda ou qualquer outro recurso que seja requerido para ser utilizado ou gasto para executar uma determinada tarefa. Como consequência, pode piorar o desempenho do aparelho que sofreu o overhead. Redes Wireless de Banda Larga 20 de 196

47 As redes wireless mesh devem ser bem planeadas, embora sejam de fácil construção quando existem apenas alguns nós locais para configurar. No entanto, as redes têm tendência a crescer rapidamente, podendo-se tornar difíceis de gerir se não forem devidamente planeadas e geridas desde o início Arquitectura de uma rede mesh Numa rede wireless mesh existem três elementos distintos na sua constituição: Network Gateway - um ou mais gateway podem ser adicionados para permitir o acesso a uma sub-rede de IPs diferentes normalmente uma infra-estrutura com fios. Access Points - os access points formam um backbone wireless que permite em locais de difícil acesso obter conectividade que seria de difícil acesso por uma infraestrutura cablada. As tecnologias que estes APs podem utilizar são a IEEE a/b/g ou IEEE Mobile Client Node - qualquer dispositivo com capacidades wireless (PDA, computador portátil) pode ter acesso a um network gateway através de comunicação directa ou por multi-hops. [Bou05] Fig Arquitectura de uma rede mesh Redes Wireless de Banda Larga 21 de 196

48 2.4.2 Topologias de uma rede mesh De seguida, são apresentadas topologias de uma rede mesh que vão permitir uma optimização para o conceito desta rede [Mer07]: Topologia de rede mesh simples Esta é a topologia mais simples de configurar numa rede mesh, onde todos os nós estão uniformemente distribuídos e em que cada nó consegue ligação com todos à sua volta. Fig Exemplo de um topologia mesh simples 15 À medida que a rede vai crescendo, alguns nós podem ficar distantes em número de saltos do gateway e terem muitos saltos a percorrer, o que provoca um fraco desempenho em termos da rapidez da ligação. Uma das soluções seria adicionar gateway em toda a malha uniformemente distribuídas por toda a mesh, de maneira a reduzir o número de saltos dos nós mais distantes, contudo isto seria uma solução muito dispendiosa quando associado a um internet gateway. Topologia de uma Rede Mesh com Backbone Uma melhor solução que uma mesh simples seria construir um backbone desde o gateway e que atravesse toda a rede. Iria diminuir a distância de todos os nós à saída, o que iria melhorar o desempenho geral da rede. Em alguns cenários seriam necessários vários gateways para garantir que todos os nós dariam um menor número de saltos até atingir um gateway. 15 Imagem retirada de Cap. 5 Redes Wireless de Banda Larga 22 de 196

49 Fig Exemplo de uma topologia de rede mesh com backbone 16 Topologia de uma Rede Mesh com clusters Quando existem grupos de redes em mesh que se encontram distantes, consegue-se criando um backbone que irá unir os diferentes clusters, tendo também especial atenção à localização do gateway no backbone para conseguir um melhor desempenho e garantir que todos recebem igual largura de banda. Fig Exemplo de uma topologia de uma Rede Mesh com clusters Imagem retirada de Cap Imagem retirada de Cap. 5 Redes Wireless de Banda Larga 23 de 196

50 2.4.3 Protocolos de Encaminhamento Existem três tipos de protocolos de encaminhamento: Pró-activos estes protocolos baseiam-se em tabelas de encaminhamento que são actualizadas constantemente com toda a topologia de rede São calculados os caminhos de menor custo com base em algoritmos específicos. Tem a desvantagem de ocupar alguma largura de banda para manter as tabelas constantemente actualizadas com a troca de mensagens entre APs, isto claro se na topologia de rede existirem muitas mudanças. Um exemplo deste protocolo é o OLSR. Reactivos nestes protocolos as mensagens para a construção da topologia de rede não são constantemente enviadas como nos protocolos pró-activos, estas são apenas enviadas quando algum pacote é enviado para um destino. O funcionamento consiste em enviar pacotes de controlo até obter uma resposta do destino para onde o pacote é enviado. Tem vantagens em redes com largura de banda baixa pois consegue diminuir o tráfego na rede por não estar constantemente a actualizar a topologia da rede. No entanto, aquando do envio de um pacote este tem de ser atrasado até que o access point aprenda a rota de destino. Um exemplo deste protocolo é o AODV. Híbridos estes são a junção dos protocolos pró-activos e reactivos, pois estabelecem uma zona que actuam com pró-activos e a partir daí actuam como reactivos. Isto traz vantagem em redes mesh com muito nós, pois é estabelecida uma topologia de rede parcial. Quando os nós estão situados a maior distância, actua o protocolo reactivo construindo o caminho do destino à medida que é necessário. Um exemplo deste protocolo é o ZRP (Zone Routing Protocol). [Tom07] Redes Wireless de Banda Larga 24 de 196

51 2.5 Ondas electromagnéticas Antena de menor ganho Antena de maior ganho Intersecção das ondas electromagnéticas de duas antenas com ganhos diferentes Fig Intersecção de duas antenas As ondas electromagnéticas são a combinação de um campo eléctrico com um magnético e existem numa ampla gama de frequências. A estas gamas de frequências e comprimentos de onda é chamada de espectro electromagnético. Um princípio fundamental aplicado a todas as ondas é o Princípio de Huygens, um método utilizado para a análise aplicada aos problemas de propagação de ondas. As ondas electromagnéticas ao encontrarem um obstáculo geralmente enfraquecem ou até deixam de existir. [Wnd07] Estas propagações de ondas electromagnéticas são fortemente influenciadas por obstáculos como os metais e a água sobre os seus variados estados, podendo com isto sofrer um enfraquecimento devido a factores como a absorção, a reflexão, a refracção, a difracção e o Scattering: A absorção acontece quando a onda rádio encontra um obstáculo e uma parte da sua energia é absorvida. Com isto, vai haver uma redução de potência aquando da transmissão. A reflexão por sua vez faz com que as frequências de rádio sejam reflectidas, segundo a regra em que o ângulo que uma onda atinge a superfície é o mesmo ângulo em que ela é reflectida. Com isto, podemos ter os multicaminhos que não são mais do que sinais que chegam ao seu destino por caminhos diferentes em tempos diferentes e que tornam a reflexão importante nas redes wireless. Redes Wireless de Banda Larga 25 de 196

52 A refracção ocorre quando acontece uma mudança de velocidade em que a onda rádio vai descrever uma dobra, enquanto esta passa através de meios que tem uma diferente densidade. A difracção acontece quando a onda rádio passa junto a uma superfície com um nível acentuado de irregularidades, obrigando-a a uma mudança na direcção ou intensidade. O Scattering ocorre quando as frequências de rádio atingem uma superfície irregular o que vai fazer com que o sinal se disperse, ou seja, que haja múltiplas reflexões. Estes vários sinais terão uma menor intensidade do sinal original. [Huo04] Linha de visão Linha de vista ou LOS (Line of sight) é quando entre o transmissor e o receptor se consegue criar uma linha recta imaginária, isto é, não existem obstáculos nessa linha recta imaginária. No Wi-Fi é indispensável para uma boa comunicação. [Wik09b] Non Line of Sight Line of Sight Fig LoS e NLoS Redes Wireless de Banda Larga 26 de 196

53 2.5.2 Zona de Fresnel É definida como uma série de elipses concêntricas em torno da linha de vista. É importante para a integridade do link pois, numa determinada área em torno da linha de vista, pode haver interferência no sinal e este pode ser bloqueado. Objectos como árvores, prédios entre outros, podem produzir reflexão, difracção, absorção ou dispersão do sinal, causando degradação ou perda completa do sinal. Fresnel Zone distância entre localizações LoS Ponto A Ponto B Fig Zona de Fresnel P.I.R.E O PIRE (Potência Isotrópica Radiada Efectiva) é o produto da potência fornecida à antena pelo seu ganho em relação a uma antena isotrópica numa dada direcção. [Ana09a] Em Portugal, segundo a legislação em vigor, a transmissão nos 2.4 GHz ( ,5 MHz) não pode passar os 20 dbm, na gama indoor dos 5 Ghz ( MHz) os 23 dbm e para a gama outdoor nos 5 Ghz ( MHz) esse valor é de 30 dbm. Transmissor ( Tx ) Receptor ( Rx ) APEL Gtx Grx Atx Arx Ptx Antena ( Tx ) Antena ( Rx ) Ponto de Acesso Fig Diagrama de perdas e ganhos nas comunicações Redes Wireless de Banda Larga 27 de 196 Ponto de Acesso

54 Ptx Potência de transmissão Grx - Ganho da antena receptora Atx Atenuação por perdas nos cabos e conectores do emissor Arx - Perdas no cabo de antena e conectores do receptor Gtx Ganho da antena transmissora APEL - Atenuação na propagação pelo espaço livre Cálculo do P.I.R.E. O cálculo do P.I.R.E. é importante uma vez que existe legislação sobre as potências de transmissão permitidas. Este cálculo tem em atenção a potência à saída da antena, perdas nos cabos e conectores e o ganho da antena. PIRE dbm = Ptx dbm Atx db + Gtx (dbi) Equação 1 - Fórmula para cálculo do P.I.R.E Cálculo da Atenuação da Propagação em Espaço Livre A Atenuação da Propagação em Espaço Livre (APEL) é calculada com o objectivo de calcular as perdas no meio, utilizando a Lei de Friis 18 da seguinte forma: APEL dbm = 32, log d Km + 20 log f (MHz) Equação 2 - Fórmula para o cálculo da atenuação da propagação em espaço livre d - é a distância da ligação em Km f é a frequência de transmissão do sinal em MHz 18 Lei de Friis relaciona a potência transmitida de uma antena para outra em ideais, tais como: as antenas têm de estar em espaço aberto não obstruído; as antenas têm de estar alinhadas sobre a mesma polarização e orientadas de maneira a que cada antena tenha a radiação máxima na direcção da outra. Estas condições ideais quase nunca são atingidas devido a obstruções, reflexões com edifícios e também muito importante devido a reflexões com a terra. Redes Wireless de Banda Larga 28 de 196

55 Tabela 4 - Atenuação na propagação em espaço livre na frequência de 2437 MHz Distância (metros) Perdas (db) 60,18 80,18 94,16 100,18 109,72 114,16 120,18 134,16 Tabela 5 - Atenuação na propagação em espaço livre na frequência de 5500 MHz Distância (metros) Perdas (db) 67,25 87,25 101,23 107,25 116,79 121,23 127,25 141, Cálculo da Potência de Sinal no Receptor O cálculo da potência de sinal no receptor pode ser obtido através da seguinte fórmula: Prx dbm = Ptx dbm Atx db + Gtx dbi APEL + Grx dbi Arx (db) Equação 3 Fórmula para o cálculo da potência de sinal no receptor Um modo de optimizar um link wireless, e tendo sempre em conta a legislação em vigor sobre a potência máxima na transmissão, podemos utilizar duas antenas, uma para transmissão, outra para a recepção, visto que só há limitações na transmissão. O seguinte exemplo explica este método. Antena Tx / RX 24 dbi APEL Antena Tx / Rx 24 dbi Ponto A Fig Esquema de link utilizando 1 antena Ponto B Redes Wireless de Banda Larga 29 de 196

56 1º Cenário Supondo duas estações com equipamentos, antenas e cabos iguais para ligar o ponto A ao ponto B. Supondo também que as perdas em cabos e conectores são de 3 db, o ganho das antenas de 24 dbi, potência de transmissão de 6 db, frequência de 5500 MHz e uma distância de 1500 metros. Temos: Frequência utilizada: 5500 MHz (canal 100) Distância entre antenas: 1500 m Ptx: 6 dbm Atx: 3 db Gtx: 24 dbi APEL: 32, log (5500) + 20 log (1,5) = 110,77 Grx: 24 dbi Arx: 3 db a) Sabendo que o PIRE é a potência à saída do transmissor: PIRE = Ptx Atx + Gtx Substituindo: PIRE = = 27 db Logo o PIRE em qualquer uma das estações é de 27 db. b) Utilizando a fórmula para o cálculo teórico da potência de sinal no receptor: Potência de sinal no receptor = Ptx Atx + Gtx APEL + Grx Arx Temos: Potência de sinal no receptor = , = -62,77 db. Redes Wireless de Banda Larga 30 de 196

57 c) Conclusão Este valor é válido na recepção no ponto A e no ponto B, pois são estações com características iguais. 2º Cenário Utilizando duas antenas em cada estação, uma para transmitir, outra para receber, podemos ter uma antena de maior ganho na recepção, pois a transmissão é feita por outra antena. Vamos supor que as antenas para recepção são de 30 dbi e as perdas nos cabos e conectores das novas antenas de 3 db. Temos então: Frequência utilizada: 5500 MHz (canal 100) Distância entre antenas: 1500 m Ptx: 6 dbm Atx: 3 db Gtx: 24 dbi APEL: 32, log (5500) + 20 log (1,5) = 110,77 Grx: 30 dbi (Antena só para recepção) Arx: 3 db a) Sabendo que o PIRE é a potência à saída do transmissor: PIRE = Ptx Atx + Gtx Substituindo: PIRE = = 27 db Logo o PIRE em qualquer uma das estações é de 27 db. Redes Wireless de Banda Larga 31 de 196

58 b) Mas utilizando a fórmula para o cálculo teórico da potência de sinal no receptor: Potência de sinal no receptor = Ptx Atx + Gtx APEL + Grx Arx Temos: Potência de sinal no receptor = , = -56,77 db. Se no exemplo anterior temos uma potência de sinal na recepção de -62,77, com duas antenas -56,77, há um aumento de 6 db na recepção. Antena Tx 24 dbi APEL Antena Rx 30 dbi Antena Rx 30 dbi Antena Tx 24 dbi Ponto A Ponto B Fig Esquema utilizando 2 antenas c) Conclusão Este método pode ser realizado utilizando equipamentos que suportem a transmissão por uma antena e recepção por outra. Os equipamentos da empresa Mikrotik utilizados em futuros testes suportam este modo. Redes Wireless de Banda Larga 32 de 196

59 2.5.4 Redundância e distribuição de carga Com o uso desta técnica, conseguimos que a mesma informação chegue e seja recebida por vários caminhos independentes, o que torna reduzida a probabilidade de falhas e erros. Existem vários tipos de implementação para utilizar esta técnica, tais como, a diversidade temporal e a de frequências. No entanto, estas perdem por requererem largura de banda adicional para a transmissão. Logo, não é muito utilizada pois a largura de banda nesta situação é um recurso muito importante e escasso. Outra técnica possível foca a utilização de mais antenas (por exemplo uma para receber outra para transmitir), sendo que estas devem apresentar uma correlação baixa devido a sofrerem de interferências entre equipamentos, prejudicando assim o sinal a transmitir ou a receber. Isto apenas implica que as antenas ou os equipamentos estejam separados em, pelo menos, metade do comprimento de onda da frequência. 2.6 Modos de operação dos access points Os access point permitem que os utilizadores wireless comuniquem entre si e com outras redes, nomeadamente a Internet. [Wnd07] Um access point tem vários modos de funcionamento: Root Repeater Bridge WDS Ad Hoc De seguida é apresentada uma descrição dos modos básicos dos access points. Redes Wireless de Banda Larga 33 de 196

60 2.6.1 Modo Root No modo Root, o access point vai-se ligar a um backbone de rede cablada através da sua interface LAN, onde os clientes wireless comunicam entre si através do access point e deste com o backbone e da rede com fios com a internet ou uma LAN fazendo do access point um gateway. AP Modo Root AP Modo Cliente Switch Switch Rede A Fig AP Modo Root (Point-to-point) Rede B AP Modo Root Fig Modo Root (Point-to-multipoint) Redes Wireless de Banda Larga 34 de 196

61 2.6.2 Modo Repeater O modo Repeater tem como objectivo estender a infra-estrutura da rede wireless de modo a conseguir superar os obstáculos que bloqueiem a comunicação. O uso de muitos repeaters vai baixar o desempenho da rede, pois em cada salto reduz para metade o throughput da rede. AP Repeater AP Modo Root / Bridge AP Modo Root / Bridge Switch Switch Rede A Fig. 27 Modo Repeater Rede B Modo Bridge O modo de operação por defeito é o Bridge, pois é normalmente usado pelas stations enquanto conectados a um access point ou usando o WDS (Wireless Distribution System). Neste modo, o dispositivo funciona como uma bridge transparente e opera na camada 2. O broadcast de domínio será o mesmo. Neste modo o tráfego de broadcast e o multicast não vão ser bloqueados. Modo Bridge Switch Switch Rede A Rede A / / 24 Fig. 28 Modo Bridge Redes Wireless de Banda Larga 35 de 196

62 2.6.4 Sistema de Distribuição Wireless (WDS) O termo "distribution system" refere-se à tecnologia padrão IEEE na definição de uma infra-estrutura que conecta pontos de acesso a outros. Quando as ligações rádio interligam alguns access points, é uma WDS. Não são clientes que fornecem serviços de associação, operam apenas com o propósito de fazer a ponte entre access points de uma forma transparente. As ligações entre access points são feitas utilizando o MAC Address. Têm também de ter o mesmo SSID 19, operar nos mesmos canais, ter a mesmo método de encriptação (nenhum, WEP ou WPA) e as mesmas chaves de encriptação. Então os access points vão funcionar como bridge através da conexão wireless e funcionar como access point nas suas extremidades. [Cor08] [Jas08] Ad Hoc Fig Exemplo de uma rede com WDS 20 O modo Ad hoc é usado para dispositivos comunicarem directamente uns com os outros, mais propriamente uma comunicação "peer-to-peer" através de uma placa rede wireless. Neste modo, múltiplos clientes wireless conseguem comunicar entre eles numa determinada área que o sinal de rádio abrange, actuando como clientes e access point ao mesmo tempo. A esta configuração criada é chamada de IBSS 21 por não tem conexão a nenhuma infra-estrutura com fios. No entanto, nestas conexões os dispositivos wireless têm obrigatoriamente de ter o mesmo SSID e estar no mesmo canal. [Bui03] 19 SSID (Service Set Identifier) nome público atribuído à rede wireless 20 Imagem retirada de: 21 IBSS (isolated basic service area) é uma ad hoc WLAN isolada, que não tem conexão a uma estrutura cablada. Redes Wireless de Banda Larga 36 de 196

63 CISCO SERI AIRONET WIRELESS ES ACCESS 1100 POINT CISCO SERI AIRONET WIRELESS ES ACCESS 1100 POINT CISCO SERI AIRONET WIRELESS ES ACCESS 1100 POINT CISCO SERI AIRONET WIRELESS ES ACCESS 1100 POINT CISCO SERI AIRONET WIRELESS ES ACCESS 1100 POINT Redes Wireless de Banda Larga Alberto Costa, Tiago Nobre Aceess Point B Aceess Point C Aceess Point A Aceess Point F Aceess Point D Fig Rede Ad Hoc Redes Wireless de Banda Larga 37 de 196

64 Redes Wireless de Banda Larga 38 de 196

65 3 Aspectos Legais Neste capítulo é apresentado um estudo sobre os aspectos legais quer a nível de frequências permitidas em Portugal, quer a nível de equipamentos. É também descrito o procedimento de certificação de equipamentos e o registo de uma rede e serviços, para um funcionamento dentro dos parâmetros impostos pela ANACOM. Este estudo é feito com base nos documentos disponibilizados na página da ANACOM 22 e também através do contacto estabelecido com José Mário Valente e Miguel Azevedo Nunes aquando do seminário realizado na ESTG. Os aspectos legais foram obtidos através de documentos da ANACOM. 3.1 Divisão das bandas de espectro radioeléctrico em canais IEEE Como resultado destes estudos de partilha e da investigação de espectro, foram identificadas as seguintes faixas de frequências para utilização por RLANs, nas condições indicadas: ,5 MHz (limite máximo de potência: 100 mw ou 20 dbm de P.I.R.E ) MHz (utilização no interior de edifícios, PIRE média limitada a 200 mw ou 23 dbm, utilização de Selecção Dinâmica de Frequências e de controlo de potência de emissão) MHz (PIRE médio limitado a 1W ou 30 dbm, utilização no interior e exterior de edifícios, utilização de Selecção Dinâmica de Frequências e de controlo de potência de emissão). [Ana04] 22 Redes Wireless de Banda Larga 39 de 196

66 Durante o ano de 2004, e também com base em estudos efectuados, foi ainda identificado espectro, na faixa dos MHz, para a implementação de futuras tecnologias de acesso. [Ath03] [Ana09b] Fig Quadro ANACOM para SRD Classes dos equipamentos De acordo com a Classificação de equipamento segundo a directiva R&TTE (1999/5/EC), qualquer equipamento Classe 1, isto é, o equipamento de rádio, pode ser colocado no mercado e utilizado sem restrições. [Tte07] Segundo o ERO os equipamentos Classe 1 são identificados pelas seguintes bandas e subclasses: Sub-Class 22 ( MHz) Sub-Class 54 ( / MHz) 23 Quadro retirado de: em Redes Wireless de Banda Larga 40 de 196

67 3.3 Certificação de Equipamentos Segundo os aspectos legais do ICP Autoridade Nacional de Comunicações quanto aos tipos de antenas permitidas a usar nos equipamentos, na gama de frequências dos ,5 MHz são apenas permitidas antenas integradas ou dedicadas, enquanto que nas gamas MHZ e MHz, apenas são permitidas antenas dedicadas. Entende-se por antena "integrada" uma antena que seja não amovível, e por antena "dedicada" uma antena amovível fornecida com a estação. [Ana02] Existe também a antena "externa", classificada como antena que não foi desenhada especificamente para determinado tipo de estação. Tiramos desta conclusão e da análise dos documentos da ANACOM dos termos do artigo 9º, n.º 3, do Decreto-Lei n.º 192/2000, de 18 de Agosto (que corresponde ao artigo 6.4 da Directiva R&TTE) que qualquer equipamento com antena dedicada ou seja amovível, indicada pelo fabricante com o PIRE estabelecido por lei e aprovado pela ANACOM se encontra legal. Com isto, não é possível a troca de antenas nestes equipamentos pois estes deixariam de estar certificados pela ANACOM, tendo para isto de sofrer um novo processo de avaliação para cumprir os requisitos técnicos, tal como para qualquer antena externa aplicada a um equipamento, tendo sempre de manter o PIRE legal por lei. Para se conseguir cumprir estes requisitos, é preciso redigir um requerimento para a atribuição de uma licença com as características e especificações dos equipamentos e respectivas configurações, cumprindo as regulações impostas pelo ICP. A partir da sua aprovação, o equipamento cumpre os requisitos legais. [Ana03] Redes Wireless de Banda Larga 41 de 196

68 3.4 Processo de registo de uma rede Para proceder à certificação de uma rede são necessários os seguintes passos de acordo com a ANACOM 24 : I. As pessoas colectivas que pretendam oferecer redes ou serviços de comunicações electrónicas acessíveis ao público devem fornecer ao ICP-ANACOM os seguintes elementos: i. Tratando-se de pessoas colectivas registadas, deve ser apresentada certidão de teor da matrícula e inscrições em vigor, emitida pela Conservatória do Registo Comercial competente, devendo, no caso de sociedades comerciais, o respectivo objecto social incluir a oferta de redes ou de serviços de comunicações electrónicas. ii. Tratando-se de pessoas colectivas com registo comercial pendente, devem ser apresentadas cópias certificadas do cartão de pessoa colectiva e da escritura pública da respectiva constituição. II. Oferta de redes de comunicações electrónicas As entidades que pretendam oferecer redes de comunicações electrónicas devem apresentar os seguintes elementos adicionais aos estabelecidos no número anterior: i. Tipo de rede que pretende estabelecer, operar, controlar ou disponibilizar; ii. Descrição da natureza, características e funcionamento da rede, incluindo a seguinte informação: Finalidade da rede: estabelecimento, operação, controlo ou disponibilização (nomeadamente, se se destina apenas a suportar os serviços disponibilizados pela própria empresa a utilizadores finais ou se também se destina à sua disponibilização a outros operadores/prestadores para estabelecimento de rede ou suporte dos seus serviços); Âmbito geográfico de cobertura; 24 Informações retiradas de em Redes Wireless de Banda Larga 42 de 196

69 Tecnologia(s) a utilizar; Breve descrição da arquitectura da rede e diagrama que facilite a sua descrição; Breve descrição do plano de sistemas de informação e de gestão da rede; Breve descrição das medidas a adoptar para garantir a segurança da rede; Indicação de se tratar de rede própria ou alheia, total ou parcialmente; Indicação se a instalação da rede requer a ocupação do domínio público ou de propriedade privada; Indicação se a oferta da rede envolve a utilização do espectro radioeléctrico; iii. Indicação da data prevista para o início da oferta da rede. Caso a rede tenha como finalidade suportar os serviços a disponibilizar ao utilizador final pela própria empresa e a sua disponibilização a outros operadores/prestadores para estabelecimento de rede ou suporte dos seus serviços, deve ainda ser discriminada a data de início de cada uma destas actividades, quando não ocorram em simultâneo; iv. Indicação do endereço da entidade e da pessoa a contactar para efeito das notificações e outras comunicações a efectuar pelo ICP-ANACOM, bem como do responsável em situações de catástrofe ou no quadro do Plano Nacional de Emergência; v. A indicação da composição accionista de 1º e de 2º níveis. III. Oferta de serviços de comunicações electrónicas As entidades que pretendam oferecer serviços de comunicações electrónicas acessíveis ao público devem apresentar os seguintes elementos: i. Indicação do(s) serviço(s) cuja oferta pretendem iniciar, incluindo a descrição da sua natureza, características e funcionamento, referindo se se tratam de serviços retalhistas ou grossistas e respectivo âmbito geográfico; ii. Diagrama que facilite a descrição do(s) serviço(s), incluindo a indicação da(s) tecnologia(s) a utilizar; iii. Indicação, para cada serviço a disponibilizar, sobre a intenção de suporte, total ou parcialmente, em rede própria ou alheia; iv. Indicação da data prevista para o início da oferta do(s) serviços(s); v. Indicação se a oferta do serviço envolve a utilização do espectro radioeléctrico; vi. Indicação do endereço da entidade e da pessoa a contactar para efeito das notificações e outras comunicações a efectuar pelo ICP-ANACOM, bem como do responsável em situações de catástrofe ou no quadro do Plano Nacional de Emergência; vii. Indicação da composição accionista de 1º e de 2º níveis. Redes Wireless de Banda Larga 43 de 196

70 Estas informações devem ser enviadas para ou para Avenida José Malhoa, n.º 12, Lisboa. Após a recepção da informação, a ANACOM deve: IV. Declaração a emitir pelo ICP-ANACOM O ICP-ANACOM emite, no prazo de 5 dias úteis a contar da recepção da comunicação de início da oferta, a declaração prevista no nº 5 do artigo 21º da Lei nº 5/2004, de 10 de Fevereiro, que confirma a recepção da comunicação de pretensão de oferta de redes ou serviços de comunicações electrónicas e que descreve os direitos em matéria de acesso e interligação e de instalação de recursos. Caso a apresentação dos documentos em suporte papel não ocorra nas 48 horas seguintes ao seu envio por correio electrónico, o prazo para a emissão da declaração conta-se a partir da data da efectiva recepção da documentação nos serviços do ICP- ANACOM. A declaração apenas será emitida pelo ICP-ANACOM após a recepção de todos os elementos referidos nos números anteriores. 25 No anexo E é apresentado o formulário para o processo de registo de uma rede junto da ANACOM. 25 Informação retirada de: em Redes Wireless de Banda Larga 44 de 196

71 4 Equipamentos Wireless Este capítulo faz referência a todo o equipamento que foi alvo de estudo para a utilização nos cenários de testes práticos, como nos utilizados para a simulação dos testes teóricos na aplicação Radio Mobile. O anexo C complementa este capítulo. 4.1 Access Points Os access points são equipamentos que permitem que dispositivos wireless se liguem a uma rede wireless. [Wik09c] São nós especiais que actuam como ponto central para interligar clientes, permitindo assim a comunicação entre os clientes. Funcionam no modo infraestrutura como master, enquanto os clientes que a ele se ligam funcionam no modo infraestrutura mas como slave ou cliente. Redes Wireless de Banda Larga 45 de 196

72 4.1.1 Ubiquiti PowerStation5 Este equipamento está preparado para montagem no exterior, sendo resistente às condições climatéricas (chuva, vento, sol, etc) e vem com uma antena integrada de 22 dbi. Suporta instalação do OpenWRTe funciona com a norma IEEE a. Este equipamento é a solução apresentada para os equipamentos da rede de backbone. Ubiquiti PowerStation 5 Processador Memória Interface de rede Norma IEEE a Frequências de operação Tamanho do canal Potência máxima de transmissão (Tx) Largura de banda máxima na transmissão Atheros AR2313 SOC, MIPS 4KC, 180MHz 16MB SDRAM, 4MB Flash 10/100 BASE-TX (Cat. 5, RJ-45) Ethernet Interface 5150 a 5850 MHz. 5 Mhz, 10 Mhz, 20 Mhz, 40 Mhz 26 dbm (24Mbps +/- 1.5dB) 54 Mbps (21 dbm +/- 1.5dB) Sensibilidade de recepção (Rx) -94 dbm (a 6 Mbps +/- 1.5dB) Largura de banda na recepção 26 Antena Polarização Potência máxima de consumo Método de alimentação eléctrica 6Mbps -94 dbm +/-1.5dB 9Mbps -93 dbm +/-1.5dB 12Mbps -91 dbm +/-1.5dB 18Mbps -90 dbm +/-1.5dB 24Mbps -86 dbm +/-1.5dB 36Mbps -83 dbm +/-1.5dB 48Mbps -77 dbm +/-1.5dB 54Mbps -74 dbm +/-1.5dB Integrada 22dBi ( MHz) em painel Vertical 6.5 Watts Temperatura de funcionamento -40º C a 85ºC Humidade relativa do ar 5 a 95% Passive Power over Ethernet (pares 4,5+; 7,8 return) Fig Ubiquiti PowerStation 5 26 A largura de banda varia consoante a qualidade do sinal no receptor Redes Wireless de Banda Larga 46 de 196

73 4.1.2 Ubiquiti PicoStation2 Este equipamento está preparado para montagem no exterior, sendo resistente às condições climatéricas (chuva, vento, sol, etc) e vem com uma antena integrada de 0 dbi. Suporta instalação do OpenWRT e funciona com as normas IEEE b/g. Este equipamento são a solução apresentada para os equipamentos da rede mesh. Ubiquiti PicoStation 2 Processador Memória Atheros MIPS 4KC, 180MHz 32MB SDRAM, 8MB Flash Interface de rede 10/100 BASE-TX (Cat. 5, RJ-45) Ethernet Interface Norma IEEE b/g Frequências de operação Tamanho do canal Potência máxima de transmissão b (Tx) Potência máxima de transmissão g (Tx) Largura de banda máxima na transmissão b Largura de banda máxima na transmissão g Sensibilidade de recepção b (Rx) Sensibilidade de recepção g (Rx) Largura de banda máxima na recepção b Largura de banda máxima na recepção g Antena Potência máxima de consumo 2412 a 2462 MHz 5 Mhz, 10 Mhz, 20 Mhz 20 dbm (11 Mbps +/- 1dB) 20 dbm (24Mbps +/- 1dB) 11 Mbps (20 dbm +/- 1dB) 54 Mbps (15 dbm +/- 1dB) 1Mbps -95 dbm +/-1dB 2Mbps -94 dbm +/-1dB 5.5Mbps -93 dbm +/-1dB 11Mbps -90 dbm +/-1dB 6Mbps -92 dbm +/-1dB 9Mbps -91 dbm +/-1dB 12Mbps -89 dbm +/-1dB 18Mbps -88 dbm +/-1dB 24Mbps -84 dbm +/-1dB 36Mbps -81 dbm +/-1dB 48Mbps -75 dbm +/-1dB 54Mbps -72 dbm +/-1dB 11 Mbps (-90 dbm +/- 1dB) 54 Mbps (-72 dbm +/- 1dB) 0dBi 4 Watts Método de alimentação eléctrica Passive Power over Ethernet (pares 4,5+; 7,8 return) Temperatura de funcionamento -20º C a 70ºC Humidade relativa do ar 5 a 95% Fig Ubiquiti Picostation2 Redes Wireless de Banda Larga 47 de 196

74 4.1.3 Mikrotik RB133 O modelo deste equipamento já foi substituído pela marca por modelos mais recentes, sendo que não será fácil a sua aquisição no mercado. Tem 3 interfaces Ethernet e suporta até 3 placas minipci para os rádios. Este equipamento foi utilizado nos testes. Mikrotik RB133 CPU Memória Portas Ethernet Expansão Armazenamento Addon power Power Jack PoE Porta Série MIPS32 4Kc, 175MHz 32MB 3 x 10/100 Mbps 3 minipci 64MB 14W 9~28V DC; Overvoltage protection 16~28V DC DB9 RS232C Fig. 34 Board do Mikrotik RB Fig Caixa para o Mikrotik RB Imagem retirada de: acedida em Imagem retirada de: acedida em Redes Wireless de Banda Larga 48 de 196

75 4.1.4 Mikrotik RB600A O Mikrotik RB600A tem melhores características do que o Mikrotik RB133, no caso melhor CPU, mais memória e suporta quatro placas de expansão minipci. Este equipamento foi utilizado nos testes. Mikrotik RB600A CPU MPC8343E 266/400MHz Memória 128MB DDR SDRAM Portas Ethernet 3 x 10/100/1000 Expansão 4 minipci Armazenamento NAND, 2x CF Power Jack V DC PoE V DC Power over Datalines Sim Porta Série DB9 RS232C Dimensões / peso 140 x 200 mm, 227g Fig Board do Mikrotik RB600A 29 Fig Caixa para o Mikrotik RB600A Imagem retirada de: acedida em Imagem retirada de: acedida em Redes Wireless de Banda Larga 49 de 196

76 4.2 Placa minipci Mikrotik R52 Esta placa pode ser montada em equipamentos que suportem expansão para placas minipci, como o caso dos Mikrotik RB133 e Mikrotik RB600A. Este modelo tem a particularidade de ser possível ligar duas antenas em simultâneo. Características: Normas Wi-Fi: IEEE a, IEEE g, IEEE b Gama de frequências para IEEE b/g: MHz Gama de frequências para IEEE a: MHz IEEE a: 6Mbps, 54Mbps IEEE b: 1Mbps, 11Mbps IEEE g: 6Mbps, 54Mbps Chipset: Atheros AR5414 Taxa de transferência b: 11,5.5,2,1 Mbps Taxa de transferência g (Normal mode): 54,48,36,24,18,12,9,6 Mbps Taxa de transferência g (Turbo mode): 108,96,72,48,36,24,18,12 Mbps Taxa de transferência a (Normal mode): 54,48,36,24,18,12,9,6 Mbps Taxa de transferência a (Turbo mode): 108,96,72,48,36,24,18,12 Mbps Temperatura de funcionamento: 0ºC a 50ºC Conectores: Dois conectores U.fl Fig Mikrotik R52 31 Observação: Utilizando este rádio num equipamento com a norma IEEE a, se a potência de sinal na recepção foi superior a -71 db, por exemplo -64 db, temos uma velocidade de 54 Mbps. Se, por exemplo, a potência de sinal na recepção for inferior a -88 db temos uma velocidade de 6 Mbps. 31 Página do produto: em Redes Wireless de Banda Larga 50 de 196

77 4.3 Antenas As antenas são um componente importante em comunicações sem fio. São responsáveis por converter os sinais eléctricos em ondas electromagnéticas e vice-versa. Na escolha de uma antena para uma rede wireless devemos ter em conta algumas características das antenas: Tipo: O tipo de antenas mais utilizadas em redes sem fio são as omnidireccionais, sectoriais, painel, parabólicas e yagi. Ganho: O ganho de uma antena é a capacidade que esta tem em aumentar o sinal. Polarização: A polarização é definida como a orientação do campo eléctrico de uma onda electromagnética. As polarizações mais comuns são a polarização vertical e polarização horizontal. Deve ter-se em atenção esta característica quando se montam antenas em links ponto-a-ponto, pois uma antena com polarização vertical não capta bem as ondas transmitidas por uma antena com polarização horizontal e vice versa. Fig Exemplo de polarização horizontal e vertical Frequência: Cada antena tem uma faixa de funcionamento. Existem antenas que podem operar desde os 2,4 GHz até 5,8 GHz mas, normalmente, cada antena tem uma faixa de frequência específica. Significa que uma antena que funcione nos 2,4 GHz poderá ter resultados imprevistos a funcionar nos 5 GHz. Half-power Beam width: É a abertura em graus do padrão de propagação da antena quando o ganho está a metade do valor máximo (-3 db). Este parâmetro é particularmente importante para determinar a área de cobertura, uma vez que fora Redes Wireless de Banda Larga 51 de 196

78 deste ângulo de abertura (em relação à direcção da antena) a potência do sinal cai drasticamente. [Sel08b] Tipos de antenas Fig Ilustração do beam width Este subcapítulo aborda algumas antenas passíveis de utilização em redes wireless Omnidireccionais As antenas omnidireccionais (ou dipolos) irradiam igualmente em todas as direcções do plano horizontal. São de montagem vertical e o diagrama de propagação vertical assemelha-se a um donut. Fig Exemplo de um diagrama de propagação de uma antena omnidireccional Página do produto: em Redes Wireless de Banda Larga 52 de 196

79 Alguns exemplos de antenas omnidireccionais: Fig Antena Omnidireccional 2.4 GHz 5 dbi 33 Fig Interline Horizon Maxi 12 dbi 5 GHz Sectoriais Este tipo de antenas tem um grande ângulo de propagação horizontal, normalmente entre 60º e 180º [Wnd07] e são indicadas para cobrir sectores ou zonas específicas. Podem ser usadas isoladamente ou em conjunto formando um array de antenas sectoriais o que permite cobrir 360º na horizontal. Fig Exemplo de um diagrama de propagação de uma antena sectorial Página do produto: em Página do produto: V em Página do produto: em Redes Wireless de Banda Larga 53 de 196

80 Fig Exemplo de um diagrama de propagação de um array de 4 antenas sectoriais 36 Fig Interline Sector VP 15 dbi 2,4 GHz 37 Fig Array de sectoriais 5.4 GHz 17 dbi 4 x Página do produto: em Página do produto: V em Página do produto: em Redes Wireless de Banda Larga 54 de 196

81 Painel As antenas de tipo painel ou patch têm o ângulo vertical e horizontal semelhantes e com valores típicos de 30º, o que faz com que sejam mais direccionais do que as antenas omnidireccionais ou sectoriais. São indicadas para atingir maiores distâncias do que as omnidireccionais ou sectoriais e o seu aspecto plano é menos agressivo à vista quando montadas no exterior. Fig Exemplo de um diagrama de propagação de uma antena em painel 39 Fig Interline Painel 23 dbi 5 GHz Página do produto: em Página do produto: HV em Redes Wireless de Banda Larga 55 de 196

82 Parabólica As antenas parabólicas são indicadas para links ponto-a-ponto, pois concentram mais o seu feixe, tendo ângulos de propagação horizontal e vertical normalmente muito pequenos (< 10º) o que faz que o feixe chegue mais longe. Por ter pouca margem vertical e horizontal (devido ao baixo ângulo de propagação) estas antenas são mais difíceis de alinhar. Existem dois tipos de antenas parabólicas: parabólicas em grelha e prato fechado. As parabólicas em grelha têm a vantagem de oferecer menos resistência ao vento mas podem acumular gelo na grelha o que diminui a sua eficácia. As parabólicas em prato fechado têm o feixe mais concentrado do que as parabólicas em grelha, o que permite ter ganhos muito grandes, alguns acima dos 30 dbi. Ao contrário das parabólicas em grelha, estas oferecem mais resistência ao vento. Analisando os diagramas de ambos os tipos, podemos concluir que a parabólica em grelha está mais sujeita a interferências do que a parabólica em prato fechado, por ter os lóbulos laterais maiores. Fig Exemplo de um diagrama de propagação de uma antena em parabólica em grelha Página do fabricante: em Redes Wireless de Banda Larga 56 de 196

83 Fig Exemplo de um diagrama de propagação de uma antena em parabólica em prato fechado 42 Fig Engenius Senao EAG dBi grelha 43 Fig Antena parabólica 28 dbi prato fechado Página do fabricante: em Página do fabricante: 6&category_id=69&manufacturer_id=&option=com_phpshop&Itemid=6 em Página do fabricante: em Redes Wireless de Banda Larga 57 de 196

84 Yagi As antenas yagi, também conhecidas como yagi-uda, são mais conhecidas como antenas de recepção de TV. Consistem num elemento principal e elementos paralelos ao principal com distâncias entre si dependentes da frequência de operação. Algumas antenas yagi encontramse fechadas numa redoma de plástico para as proteger dos elementos exteriores. [Sel08c] Fig Exemplo de um diagrama de propagação de uma antena yagi 45 Fig Kenbotong TDJ-2400ACY 2.4GHz 46 Fig Antena yagi com protecção Página do fabricante: em Página do fabricante: em Página do fabricante: em Redes Wireless de Banda Larga 58 de 196

85 Tecto Estas antenas são omnidireccionais mas de montagem no tecto. São indicadas para uso indoor tendo um design discreto. Fig Exemplo de um diagrama de propagação de uma antena de montagem no tecto 48 Fig Antena omnidireccional de tecto 2,4 GHz Página do fabricante: em Página do fabricante: em Redes Wireless de Banda Larga 59 de 196

86 4.4 Cabos Os cabos utilizados para a ligação de antenas a equipamentos são cabos coaxiais. Estes cabos possuem um fio condutor central revestido por um isolamento (ou dieléctrico) não condutivo. O isolamento é então revestido por uma blindagem metálica. O dieléctrico evita a conexão eléctrica entre a blindagem e o condutor central. Finalmente, tudo é revestido por uma capa em material do tipo PVC. O condutor central transporta o sinal de RF e a blindagem à sua volta evita que este sinal se irradie para a atmosfera, assim como previne que outros sinais interfiram com o condutor central. Outro dado interessante é que os sinais eléctricos de alta frequência propagam-se na camada mais externa de um condutor: quanto maior o diâmetro do condutor central, melhor o sinal irá fluir. Isto é chamado de skin effect. [Wnd07] Fig Cabo coaxial com capa externa, blindagem, dieléctrico e condutor central 50 À medida que o sinal viaja dentro do condutor central, ele irá diminuir de intensidade devido a alguma resistência ao fluxo eléctrico. Esta diminuição é conhecida como atenuação, que é medida em decibéis por metro (db/m). Quanto maior a frequência do sinal, maior a atenuação. Obviamente, precisamos de minimizar a atenuação no cabo o máximo possível, mantendo-o bem curto e usando material de boa qualidade. A atenuação do cabo é um factor importante no cálculo da potência de sinal no receptor. 50 Imagem retirada de Wireless Networking in the Developing World book, versão portuguesa, cap. 4, pg 96 Redes Wireless de Banda Larga 60 de 196

87 Devem ter-se em conta os seguintes aspectos aquando da escolha de um cabo coaxial: O cabo deve ser o mais curto possível, pois a atenuação não é linear, o dobro do comprimento tem muito mais do dobro de perdas. São preferíveis cabos mais caros pois são de melhor qualidade e testados. Não fazer o cabo por ser mais barato, porque ao fazer o cabo podemos causar perdas com uma má montagem e o cabo não é testado. 4.5 Conectores Os conectores permitem interligar cabos ou mesmo equipamentos a cabos. Existem uma vasta gama de conectores coaxiais e encaixes. Falaremos dos mais utilizados na montagem de uma rede Wi-Fi. Na escolha do conector deve-se ponderar diversos factores: A Impedância deve ser igual à dos restantes dispositivos; Conhecimento da perda de inserção causada pelo conector; Escolher em função da frequência de transmissão usada. O conector tem uma frequência de utilização máxima, não permitindo que um conector para os 2.4 GHz funcione correctamente com transmissões a 5 GHz; Ter cuidado com os conectores baratos. Normalmente têm um desempenho inferior ao das marcas reputadas e trazem problemas. [Sel08d] Redes Wireless de Banda Larga 61 de 196

88 Tabela 6 - Tipos de conectores Tipo: SMA Impedância: 50 Ohms Frequência máxima: 18 GHz Informações: Tipo: N Impedância: 50 Ohms Frequência máxima: 11 GHz Informações: Tipo: TNC Impedância: 50 Ohms Frequência máxima: 11 GHz Informações: Tipo: MMCX Impedância: 50 Ohms Frequência máxima: 6 GHz Informações: Tipo: U.FL Impedância: 50 Ohms Frequência máxima: 6 GHz Informações: Tipo: BNC Impedância: 50 Ohms Frequência máxima: 4 GHz Informações: Redes Wireless de Banda Larga 62 de 196

89 Fig Vários tipos de conectores e frequência máxima de utilização Pigtails Normalmente os pigtails são utilizados para ligar a antena (ou cabo de antena) à placa wireless. Existem algumas características a ter em conta a quando da escolha do pigtail: os conectores das extremidades e a atenuação. Fig. 61 Mikrotik U.fl - N female pigtail Página do fabricante: em Redes Wireless de Banda Larga 63 de 196

90 52 Página do fabricante: em Redes Wireless de Banda Larga 64 de 196

91 5 Caso de Estudo Freguesia Memória Neste capítulo vamos abordar a análise da rede para a freguesia de Memória, definindo assim os requisitos ao nível do planeamento e implementação da infra-estrutura necessária. 5.1 Caracterização da Freguesia A freguesia de Memória situada no Concelho de Leiria, tem uma área de Km 2 e tem 885 habitantes (dados referentes aos Censos 2001) 53. A Fig Mapa da freguesia da Memória representa as principais localidades (S. Margarida, Barroco, Barrosa, Coucões, Farraposa, Lagares, Memória, Picoto, Ruge Água, Toco). Fig Mapa da freguesia da Memória 53 Retirado de: em Redes Wireless de Banda Larga 65 de 196

92 5.2 Requisitos do projecto Após a fase de estudo e investigação definiram-se os seguintes requisitos: Redundância e balanceamento de carga na rede de backbone. Gateway para acesso à internet. Cumprimento da legislação imposta pela ANACOM. Os equipamentos para a rede de backbone devem: o Suportar OpenWRT o Funcionar na norma IEEE a. na gama de frequência outdoor o Alimentação por PoE o Permitir montagem no exterior, tendo que resistir ao vento, chuva, sol, etc. Os equipamentos para a rede de mesh devem: o Suportar OpenWRT o Funcionar na norma IEEE g. o Alimentação por PoE o Permitir montagem no exterior, tendo que resistir ao vento, chuva, sol, etc. 5.3 Sistema de Backbone As localidades da freguesia encontram-se fisicamente separadas entre si por vales e montes com alguma vegetação. Para cada localidade da freguesia, existe um ponto central que vai permitir a ligação com as localidades adjacentes, que vai formar a rede de backbone. Como as localidades se encontram distantes umas das outras e existem vários clusters, uma topologia com um backbone central para ligar as várias mesh em clusters irá conseguir um melhor desempenho no acesso à internet com o gateway situado no ponto central da rede (Lar da Memória) e uma partilha mais equilibrada da largura de banda. É através deste ponto central que se vão ligar os utilizadores da localidade por isso, optamos por conseguir alguma redundância e distribuição de carga no backbone para o caso de falhas. Na Fig. 63 é mostrado o backbone construído para freguesia. O levantamento das coordenadas dos pontos foi baseado no estudo para a Tese de Mestrado Redes Wireless de Banda Larga de Rodrigo Sastre Cordeiro Selada. Redes Wireless de Banda Larga 66 de 196

93 Fig. 63- Backbone da Rede visto no Google Earth Fig Backbone da Rede visto no Radio Mobile No anexo A são mostradas as várias etapas na construção dos links. Redes Wireless de Banda Larga 67 de 196

94 5.3.1 Norma utilizada A norma escolhida para implementar a interligação das localidades é a norma IEEE a que opera à frequência de 5GHz. A vantagem desta escolha prende-se pela frequência utilizada estar menos saturada, devido a ser menos utilizada em relação a normas que utilizam a frequência dos 2.4GHz. Esta norma é menos susceptível a interferências, e como principal vantagem temos o P.I.R.E de 30 dbm, suportado nas frequências outdoor o que permite ter antenas com maior ganho e/ou uma maior potencia de transmissão, que equivale a ter uma melhor qualidade nos links ponto a ponto Interligação das localidades Legend Lagares Barreiro Barrosa Legend Subtitle Symbol Count Description 1 Router 17 Link wireless Internet 14 Ponto backbone S. Margarida 2 Firewall 1 Servidor Picoto Router Firewall 15 Ponto mesh Farraposa Toco Firewall Servidor Ruge Agua Coucões 1 Lar Coucões 2 Memoria Este Barouco Memória Oeste Memoria Centro Fig Diagrama Geral da Rede Redes Wireless de Banda Larga 68 de 196

95 Localização das antenas do backbone Para realizarmos o planeamento da rede Wi-Fi para a freguesia, utilizamos a ferramenta Radio Mobile 54. Esta ferramenta permite prever o desempenho de uma rede wireless através do uso de informações de equipamentos e mapas digitais da área a ser coberta. [Rma01] De forma a evitar a colocação de torres para a colocação de antenas, foram utilizados como nós de backbone as casas dos habitantes da freguesia para aproveitar a sua altura e a possibilidade de fornecimento de energia eléctrica. Podemos ver no ponto a simulação da ligação entre as localidades. Tabela 7 - Coordenadas das posições das antenas Localidade Latitude Longitude Elevação(m) Barreiro 39, , Barroco 39, , Barrosa 39, , Coucões 1 39, , Coucões 2 39, , Farraposa 39, , Lagares 39, , Lar 39, , Memoria Centro 39,7835-8, Memoria Este 39, , Memoria Oeste 39, , Picoto 39, , Ruge Agua 39, , S. Margarida 39,799-8, Toco 39, , Site do Radio Mobile: Redes Wireless de Banda Larga 69 de 196

96 Links Backbone Localidade Tabela 8 - Tabela dos links de backbone Altura antena Distância Altura antena (m) (km) (m) Localidade S. Margarida 15 0,91 6 Lagares S. Margarida 15 1,33 6 Farraposa S. Margarida 15 1,12 6 Picoto Lar 10 0,92 6 Mem. Oeste Lar 10 0,80 6 Mem. Este Coucões 1 8 0,40 7 Coucões 2 Coucões 1 6 1,33 6 Barrosa Coucões 1 6 1,19 6 Picoto Coucões 1 6 1,20 10 Lar Mem. Oeste 6 1,44 11 Toco Mem. Oeste 7 0,63 8 Mem. Centro Mem. Centro 6 0,79 6 Mem. Este Coucões 1 6 1,14 7 Ruge Agua Picoto 6 1,69 6 Barreiro Picoto 6 0,75 6 Toco Barrosa 6 1,12 6 Barreiro Barroco 6 0,42 6 Ruge Agua Equipamentos utilizados no backbone Ubiquity PowerStation5 - Access Points 5 GHz (IEEE a) Este equipamento será utilizado para a criação dos links ponto-a-ponto do backbone que fazem a interligação das localidades. Estes equipamentos funcionarão na gama de frequências outdoor da norma IEEE a, o que permite um P.I.R.E máximo à saída de 1 W (30dBi), trazendo uma antena integrada do tipo painel. Informações e características sobre este equipamento, consultar o subcapítulo Redes Wireless de Banda Larga 70 de 196

97 5.3.4 Parâmetros utilizados no Radio Mobile É de referir que em todas as imagens retiradas da aplicação Radio Mobile estão a ser considerados, entre outros, os seguintes parâmetros: Altura das antenas entre 6 a 20 metros, dependendo da necessidade da situação Ganho da antena de 22 dbi (Ubiquiti PowerStation5, anexo D) PIRE de 1 W. Também foram considerados 10% (Forest) em perdas em todas as ligações. Estas devem-se a zonas com florestação e outras condições adversas que possam influenciar a transmissão do sinal. Esta figura mostra o parâmetro usado para realizar os testes teóricos: Fig Configurações de rede no Radio Mobile Redes Wireless de Banda Larga 71 de 196

98 Fig Configuração das estações da rede de backbone no Radio Mobile Ligações ponto a ponto Vão ser analisados em detalhe os links de todos as ligações ponto-a-ponto do projecto. Cada ligação é analisada em separado tendo em conta a localização das antenas e características das estações. No anexo F são apresentadas imagens do Radio Mobile que representam a ligação entre os dois extremos para todas as localidades, com as especificações mais importantes de cada ligação e uma tabela resumindo as principais especificações de cada link. Pela análise das imagens dispostas no anexo F, podemos observar que existe sempre linha de vista em todos os links, como também podemos observar que os valores do P.I.R.E. se encontram dentro dos valores permitidos por lei. Redes Wireless de Banda Larga 72 de 196

99 Ligação S. Margarida Lagares Fig Ligação S. Margarida Lagares Tabela 9 - Características do Link S. Margarida - Lagares Características do link S. Margarida - Lagares Frequência central 5597,5 MHz Distância 0,91 Km Ganho da Antena 22dBi Transmit Power 8dBm Rx real -62,7 dbm Perdas no meio (10% forest) 113,7 db Na Fig. 68 podemos ver uma imagem de perfil do link ponto-a-ponto onde está representado o relevo do terreno e características das estações (emissora e receptora) incluindo o P.I.R.E. (representado por EIRP na estação emissora), intervalo de frequências de operação e altura das antenas. Neste caso a antena em Santa Margarida está a 15 metros e a antena em Lagares está a 6 metros. Na Tabela 9 está um resumo das características do link, incluindo perdas no meio, através da análise da Fig. 68. Redes Wireless de Banda Larga 73 de 196

100 Segundo as características das estações configuradas no Radio Mobile, neste caso a Ubiquiti PowerStation 5 (ver Anexo D para especificações do equipamento), podemos concluir que é possível estabelecer uma ligação a 54 Mbps, usando a norma IEEE a, pois a sensibilidade na recepção requer apenas -74 dbm e o valor de Rx real na tabela é de -62,7 dbm Endereçamento IP do backbone Para a rede de backbone foram definidos dezassete links, sendo necessários trinta e quatro endereços IP para que a rede de backbone esteja na mesma rede. O endereçamento pertence a uma classe C, tendo sido criada uma sub-rede. Por isso a máscara de rede é o que permite ter 6 bits de rede, resultando em 64 endereços (62 úteis, pois os endereços de rede e de broadcast estão reservados). Farraposa Santa Margarida Endereço de rede Endereço IP Máscara de rede Broadcast Santa Margarida Lagares Endereço de rede Endereço IP Máscara de rede Broadcast Santa Margarida Picoto Endereço de rede Endereço IP Máscara de rede Broadcast Picoto Toco Endereço de rede Endereço IP Máscara de rede Broadcast Redes Wireless de Banda Larga 74 de 196

101 Picoto Barreiro Endereço de rede Endereço IP Máscara de rede Broadcast Barreiro Barrosa Endereço de rede Endereço IP Máscara de rede Broadcast Toco Memória Oeste Endereço de rede Endereço IP Máscara de rede Broadcast Memória Oeste Lar Endereço de rede Endereço IP Máscara de rede Broadcast Memória Oeste Memória Centro Endereço de rede Endereço IP Máscara de rede Broadcast Memória Centro Memória Este Endereço de rede Endereço IP Máscara de rede Broadcast Redes Wireless de Banda Larga 75 de 196

102 Lar Memória Este Endereço de rede Endereço IP Máscara de rede Broadcast Lar Coucões 1 Endereço de rede Endereço IP Máscara de rede Broadcast Coucões 1 Coucões 2 Endereço de rede Endereço IP Máscara de rede Broadcast Coucões 1 Picoto Endereço de rede Endereço IP Máscara de rede Broadcast Coucões 1 Ruge Água Endereço de rede Endereço IP Máscara de rede Broadcast Barroco Ruge Água Endereço de rede Endereço IP Máscara de rede Broadcast Coucões 1 Barrosa Endereço de rede Endereço IP Máscara de rede Broadcast Redes Wireless de Banda Larga 76 de 196

103 5.4 Sistema Mesh (malha) A utilização de redes em mesh está a aumentar, com implementações nas mais diversas situações. Como este conceito é relativamente recente, ainda há muito para estudar, planear, desenvolver e implementar e testar sobre as redes em mesh. Este projecto sobre Redes Wireless de Banda Larga não podia deixar de ser uma oportunidade para o alargamento do conhecimento sobre estas redes. Por isso, planearam-se pequenas redes em malha em cada localidade da freguesia da Memória interligadas entre si pelo backbone da rede criando assim uma topologia em cluster Norma utilizada A norma escolhida para o sistema em mesh é a norma g que opera à frequência de 2.4 GHz. A principal razão para a escolha desta norma é devido à frequência dos 2,4 GHz não ser tão facilmente obstruída como os 5 GHz (IEEE a) e por permitir maior largura de banda do que a IEEE b que também funciona nos 2,4 GHz Equipamentos utilizados nos nós da rede Ubiquiti Picostation 2 - Access Points 2,4 GHz (IEEE b/g) Estes equipamentos serão os nós da rede em mesh. Irão funcionar na gama de frequências dos 2,4 GHz (norma IEEE g). Este equipamento, em particular, vem preparado para montagem no exterior e com uma antena de ganho 0 dbi. Informações e características sobre este equipamento, consultar o subcapítulo Redes Wireless de Banda Larga 77 de 196

104 5.4.3 Parâmetros utilizados no Radio Mobile As configurações para a simulação da rede mesh apenas diferem do ponto na configuração das estações. A Fig. 69 mostra as configurações das estações para a rede mesh, tendo em conta as especificações da Ubiquiti Picostation 2 (ver Anexo D para especificações). Fig Configuração das estações da rede mesh no Radio Mobile Redes Wireless de Banda Larga 78 de 196

105 5.4.4 Cobertura das localidades para clientes Para a simulação da cobertura da rede mesh utilizou-se a aplicação Radio Mobile. Na Fig. 70 está representada a cobertura, a cor preta, de apenas os primeiros quatro nós de cada rede mesh, com início nos nós da rede de backbone. Fig Cobertura dos 4 primeiros nós de cada mesh Redes Wireless de Banda Larga 79 de 196

106 5.4.5 Endereçamento da rede mesh Para o endereçamento da rede mesh agruparam-se várias zonas devido à pouca concentração populacional em cada localidade, optimizando o número de redes. O endereçamento pertence à classe C (classe pura), pois o número de clientes em cada localidade não está definido. Fig Mapa da abrangência geográfica da mesh Definiram-se 6 zonas para endereçamento da rede mesh. Zona 1 o Marcada no mapa a azul ciano. o Locais abrangidos: Farraposa, Santa Margarida o Endereçamento: /24 Redes Wireless de Banda Larga 80 de 196

107 Zona 2 o Marcada no mapa a lilás. o Locais abrangidos: Toco o Endereçamento: /24 Zona 3 o Marcada no mapa a azul. o Locais abrangidos: Portela da Memória, Rua 17 de Dezembro, Avenida da Recuperação, Rua 28 de Fevereiro. o Endereçamento: /24 Zona 4 o Marcada no mapa a laranja. o Locais abrangidos: Rua do Cemitério, Avenida 11 de Julho, Rua da Igreja. o Endereçamento: /24 Zona 5 o Marcada no mapa a verde. o Locais abrangidos: Avenida 24 de Junho, Coucões, Barroco, Ruge Água o Endereçamento: /24 Zona 6 o Marcada no mapa a vermelho. o Locais abrangidos: Barrosa, Barreiro, Lagares o Endereçamento: /24 Redes Wireless de Banda Larga 81 de 196

108 Redes Wireless de Banda Larga 82 de 196

109 6 Montagem prática do cenário Neste capítulo são descritos os procedimentos seguidos na montagem prática do cenário usado para testes na freguesia da memória link ponto-a-ponto Lar - Santa Margarida. São referidos os problemas e conclusões retiradas da realização do mesmo. Embora este link não tenha sido planeado no cenário da rede de backbone deste projecto, a sua escolha deve-se ao facto de ter linha de vista desobstruída, distância considerável e alimentação eléctrica nos locais. 6.1 Ordem de tarefas: Colocação da antena em Santa Margarida Colocação da antena no Lar da Memória Teste de alinhamento Teste de largura de banda Teste de acesso à Internet Teste da rede mesh Teste de hot-spot s Colocação da antena em Santa Margarida Colocação da antena no Lar da Memória Teste de alinhamento Teste de largura de banda Teste de hotspot s Teste da rede mesh Teste de acesso à Internet A montagem do cenário teve em conta os cuidados apresentados no anexo B. São apresentadas as especificações técnicas dos equipamentos utilizados na montagem do cenário no anexo D. Redes Wireless de Banda Larga 83 de 196

110 Static Routes RB600A: Route: /24 Gateway: Interface: WLAN1 Static Routes RB133: Route: /24 Gateway: Interface: WLAN /24 Ether3 Lar RB600A Modo ap-bridge SSID: Memoria / /24 WLAN1 WLAN1 Point-to-Point a 5500 MHz RB133 Sta. Margarida Modo station SSID: Memoria /24 Ether3 UTP cat. 5e RB600: Ether3: /24 WLAN1: /24 RB133: Ether3: /24 WLAN1: /24 UTP cat. 5e PC teste 1: /24 PC teste /24 PC teste 2: /24 PC teste /24 Fig. 72- Esquema geral da rede de testes PoE injector Alimentação Alimentação PoE injector UTP cat. 5e UTP cat 5e Ether1 Ether3 UTP cat. 5e RB133 Sta. Margarida Ether2/ WLAN2 WLAN1 Point-to-Point 5 GHz a WLAN1 RB600A Lar Ether1 Ether2 Ether3 UTP cat. 5e INTERNET PC teste 2 Picostation PC teste 1 Antena caixa painel Picostation Picostation Picostation Fig Esquema de ligações Redes Wireless de Banda Larga 84 de 196

111 Fig. 74 Ligação Lar Santa Margarida retirado do Radio Mobile 6.2 Colocação da antena em Santa Margarida Foi colocada uma antena parabólica Engenius Senao EAG com 24 dbi de ganho, com polarização horizontal, apontada em direcção ao Lar da Memória, a uma altura de 26 metros do solo. Seguiu-se a montagem do router Mikrotik RB133 com 1 rádio Mikrotik R52 que funciona com as normas IEEE , IEEE b e IEEE g. Ao router Mikrotik RB133 foi ligado no seu conector Tipo N Female associado ao rádio Mikrotik R52, o cabo de antena que liga à antena parabólica previamente montada e na porta LAN1 um cabo UTP cat. 5e para alimentação do Mikrotik RB133 por PoE. O injector de PoE foi colocado no interior do edifício junto a uma tomada de corrente eléctrica 220V e no seu conector destinado a alimentação PoE foi ligado a outra extremidade do cabo UTP conectado na porta LAN1 do Mikrotik RB133. A distância de cabo UTP entre o injector e o Mikrotik RB133 é cerca de 8 metros contando com folgas no cabo. A este cabo UTP foram cravadas 2 fichas RJ45 utilizando a norma EIA/TIA 568B Norma utilizada para cablagem estruturada com um código de cores para a construção de cabos de pares entrançados. Redes Wireless de Banda Larga 85 de 196

112 Fig Aspecto da montagem inicial em Santa Margarida 6.3 Colocação da antena no Lar da Memória Foi colocada uma antena parabólica Engenius Senao EAG com 24 dbi de ganho, com polarização horizontal, apontada em direcção à torre do tanque de água em Santa Margarida, a uma altura de 14,6 metros do solo. Seguiu-se a montagem do router Mikrotik RB&00A com 1 rádio Mikrotik R52. Ao router Mikrotik RB600A foi ligado no seu conector Tipo N Female associado ao rádio Mikrotik R52 o cabo de antena que liga à antena parabólica previamente montada e na porta LAN1 um cabo UTP cat. 5e para alimentação do Mikrotik RB600 por PoE. O injector de PoE foi colocado no interior do edifício junto a uma tomada de corrente eléctrica 220V e no seu conector destinado a alimentação PoE foi ligado a outra extremidade do cabo UTP conectado na porta LAN1 do Mikrotik RB600A. A este cabo UTP foram cravadas 2 fichas RJ45 utilizando a norma EIA/TIA 568B. A distância de cabo UTP entre o injector e o Mikrotik RB600A é cerca de 7 metros contando com folgas no cabo. Após a montagem verificou-se que o Mikrotik RB600A não tinha alimentação. Verificou-se Redes Wireless de Banda Larga 86 de 196

113 se o cabo que estava ligado ao PoE tinha corrente ligando-o a um equipamento Mikrotik Crossroad que também pode ser alimentado por PoE. Consultado o manual do Mikrotik RB600A, reparámos que necessitava de pelo menos 38 V (ver Fig. 76) para alimentação por PoE. Como a fonte de alimentação ligada ao injector de PoE é a normalmente utilizada no RB600A, ligando directamente no router, só tem 18 V, teve-se de alimentar o RB600A directamente com o auxílio de uma extensão eléctrica até à base do poste onde estava montado o router. Fig Especificações de alimentação do Mikrotik RB600A Fig Aspecto da montagem no Lar 6.4 Teste de alinhamento Para testar o alinhamento das antenas, foi configurado o modo de alinhamento em ambos os routers Mikrotik utilizando a aplicação WINBOX. A potência à saída foi limitada a cerca 30 dbm. A figura seguinte mostra como configurar a interface wireless do router para modo alinhamento. Redes Wireless de Banda Larga 87 de 196

114 Fig Janela da interface WLAN1 do RB600A Após clicar em Align, é-nos mostrada a janela do modo alinhamento. Para obter um sinal sonoro referente à força do sinal na recepção, clicamos na opção Settings aparecendo a janela Wireless Alignment Settings. No campo Audio Monitor preenche-se com o MAC Address da interface que queremos escutar. O valor de Audio Min. serve para indicar qual o valor mínimo para o qual o sinal sonoro é activado e Audio Max. para valor máximo. Como mostra a figura seguinte, o sinal sonoro teria uma cadência mais curta quando os valores da força de sinal se aproximassem de -60 db. Fig Janela Wireless Alignment Settings do RB600A Redes Wireless de Banda Larga 88 de 196

115 Configurados os routers para modo alinhamento, procedeu-se ao afino manual das antenas. Inicialmente, afinou-se a antena no Lar, rodando para a esquerda ou direita ou alterando a sua inclinação até encontrar a posição de alinhamento que garantisse maior força de sinal. Seguidamente, mas agora do lado de Santa Margarida, foi realizado o mesmo processo de afinação da antena até se obter a maior força de sinal na recepção. Fig Vista do Lar para a torre de Santa Margarida Para o cálculo teórico 56 da potência de sinal no receptor foi utilizada a seguinte fórmula: Ptx Atx + Gtx APEL + Grx Arx 56 Cálculo teórico com a ajuda de uma folha de cálculo do MS Excel, elaborada pelos responsáveis pela elaboração deste relatório. A folha de cálculo encontra-se em anexo digital. Redes Wireless de Banda Larga 89 de 196

116 Onde Ptx = Potência do dispositivo emissor Atx = Perdas no cabo de antena e conectores do emissor Gtx = Ganho da antena emissora APEL = Atenuação na propagação pelo espaço livre Grx = Ganho da antena receptora Arx = Perdas no cabo de antena e conectores do receptor O APEL é calculado utilizando a fórmula de Friis: APEL = 32, log frequência em MHz + 20 log (distância em Km) A frequência utilizada: 5500 MHz (canal 100) Distância entre antenas: 1,72 Km Ptx: 7 dbm Atx: 1 db (valor estimado por excesso) Gtx: 24 dbi APEL: 32, log (5500) + 20 log (1,72) = 111,96 Grx: 24 dbi Arx: 1 db (valor estimado por excesso) Nota: O PIRE é calculado através de: Ptx + Gtx Atx Com estes valores obtemos um ganho na recepção de -59,96 dbm Este foi o cálculo teórico do ganho na recepção, o que mediante as especificações do rádio Mikrotik R52 seria suficiente para garantir 54 Mbps, pois são necessários pelo menos -71 dbm na recepção para garantir tal largura de banda. Fig Características do Mikrotik R52 Redes Wireless de Banda Larga 90 de 196

117 No terreno verificou-se que o ganho na recepção estava longe do valor teórico. Para se conseguir um ganho suficiente para garantir 54 Mbps foi aumentado o valor de Ptx (potência à saída) para valores que ultrapassavam o PIRE. Concluiu-se então que nestas condições não se garante 54 Mbps. A solução foi trocar as antenas em ambos os locais por antenas Interline Painel 23. Estas são antenas em painel com 23 dbi de ganho. Repetiram-se os processos de montagem e alinhamento das antenas. Verificou-se uma melhoria na recepção mas com valores ainda longe do cálculo teórico. Esses valores registados têm um valor médio de -76 dbm, o que não garante 54 Mbps. É referir que a potência de emissão é de 7 dbm. Mantiveram-se as alturas das antenas: 26 m em Stª. Margarida e 14,5 m no Lar. Fig Montagem da antena em painel com 23 dbi no Lar 6.5 Teste de largura de banda Finalizada a fase de alinhamento, configurou-se o equipamento instalado no Lar (RB600A) para funcionar no modo AP e o equipamento em Santa Margarida para o modo station. Para testar a largura de banda utilizou-se a aplicação JPerf Aplicação encontra-se em: (interface gráfico em Java para o IPerf). Redes Wireless de Banda Larga 91 de 196

118 O PC teste 1, que estava ligado ao Mikrotik RB600A através da LAN3 funcionava como cliente enquanto o PC teste 2 ligado ao Mikrotik RB133 através da LAN3 que estava em Santa Margarida ficou como servidor. Foram estipulados os seguintes testes individuais: Teste A1: 10 segundos, 10 Mbps, porto 5001, UDP Teste A2: 10 segundos, 20 Mbps, porto 5002, UDP Teste A3: 10 segundos, 30 Mbps, portam 5003, UDP Teste A4: 10 segundos, 54 Mbps, porto 5004, UDP Teste B1: 1 Hora, 54 Mbps, porto 6001, UDP Os primeiros testes (testes A) seriam apenas para garantir o normal funcionamento da aplicação JPerf. É de salientar que em ambos PC de teste foi instalada a aplicação SJPhone para comunicação entre as equipas do Lar e de Santa Margarida. Ao fazer o teste A3, deparámo-nos com perdas fora do normal. Trocaram-se os papéis de cliente e servidor. Passou o PC teste 1 a ser servidor e o PC teste 2 a ser cliente. Existiam novamente perdas consideráveis no teste a 30 Mbps. Desligou-se a aplicação SJPhone, pois esta consome, alguma, largura de banda. Continuaram as perdas. Os testes A4 e B1 não chegaram a ser realizados. Para se perceber o que causava as perdas anormais, decidiu-se levar os routers para laboratório para testes mais profundos (as antenas permaneceram pois já estavam alinhadas). Em laboratório, chegou-se à conclusão que o Mikrotik RB133 era o causador das perdas, possivelmente, devido à falta de capacidade de processamento. Testes de laboratório Cabo UTP cat 5e Cabo UTP cat 5e PC Mikrotik RB133 PC Fig Esquema do cenário de testes em laboratório Redes Wireless de Banda Larga 92 de 196

119 Os testes efectuados em laboratório para detectar as perdas do teste A3 tiveram os seguintes resultados: Tabela 10 - Teste Iperf - 10 Mbps, durante 60s, médias de 10 em 10 s Interval Transfer Bandwidth Jitter Lost/Total Datagrams 0 10 sec 11,9 MBytes 10 Mbps 0,001 ms 1,4E ,60E sec 11,9 MBytes 10 Mbps 0,001 ms % sec 11,9 MBytes 10 Mbps 0,001 ms % sec 11,9 MBytes 10 Mbps 0,001 ms % sec 11,9 MBytes 10 Mbps 0,001 ms % sec 11,9 MBytes 10 Mbps 0,912 ms % Neste teste não houve perdas. (Valores da última coluna). Tabela 11 - Teste Iperf - 30 Mbps, durante 60s, médias de 10 em 10 s Interval Transfer Bandwidth Jitter Lost/Total Datagrams 0 10 sec 31,6 MBytes 26,5 Mbps 0,279 ms 1,38E (5,4e+006%) sec 33,5 MBytes 28,1 Mbps 0,956 ms (6,4%) sec 33,5 MBytes 28,1 Mbps 0,349 ms (6,3%) sec 33,8 MBytes 28,3 Mbps 0,956 ms (5,6%) sec 31,4 MBytes 26,3 Mbps 0,262 ms (12%) sec 34 MBytes 28,5 Mbps 0,481 ms (4,9%) Neste teste começaram a aparecer perdas ~ 5%. (Valores da última coluna) Tabela 12 - Teste Iperf - 35 Mbps, durante 60s, médias de 10 em 10 s Interval Transfer Bandwidth Jitter Lost/Total Datagrams 0 10 sec 14,6 MBytes 12,2 Mbps 1,18 ms 1,38E (4,7e+006%) sec 14,3 MBytes 12 Mbps 1,263 ms (66%) sec 15 MBytes 12,6 Mbps 2,758 ms (64%) sec 18,8 MBytes 15,8 Mbps 1,325 ms (55%) sec 20,4 MBytes 17,1 Mbps 1,109 ms (51%) sec 20,6 MBytes 17,2 Mbps 1,071 ms (51%) Neste teste as perdas já são consideráveis: ~ 50% (Valores da última coluna) Redes Wireless de Banda Larga 93 de 196

120 Tabela 13 - Teste Iperf - 50 Mbps, durante 60s, médias de 10 em 10 s Interval Transfer Bandwidth Jitter Lost/Total Datagrams 0 10 sec 0,59 MBytes 0,5 Mbps 46,603 ms 1,38E (3,8e+006%) sec 0,56 MBytes 0,47 Mbps 25,597 ms (99%) sec 0,55 MBytes 0,46 Mbps 9,222 ms (99%) sec 0,63 MBytes 0,53 Mbps 9,272 ms (99%) sec 0,62 MBytes 0,52 Mbps 7,368 ms (99%) sec 0,55 MBytes 0,46 Mbps 16,533 ms (99%) Neste teste as perdas são quase totais: ~ 99% (Valores da última coluna) Concluí-se após análise dos resultados que a partir dos 30 Mbps o router Mikrotik RB133 começa a ter perdas muito relevantes. Os dados das tabelas foram obtidos da aplicação Iperf em modo servidor e tratados com um bash script realizado pelos autores deste projecto. Foi igualmente criado um script para DOS que funciona como wizard para introdução dos parâmetros do Iperf, para cliente e para servidor. O código fonte de cada um dos scripts encontra-se no anexo H. Redes Wireless de Banda Larga 94 de 196

121 7 Conclusão Este projecto consistiu na apresentação de uma solução exequível, com a finalidade de disponibilizar o serviço de acesso à internet a toda a freguesia de Memória. Todo este investimento irá, certamente, trazer grandes benefícios para a Freguesia e para os seus habitantes, compensando assim o seu investimento, possibilitando um maior desenvolvimento a nível tecnológico. As escolas utilizarão de certo estas novas tecnologias proporcionando novas técnicas de ensino e de desenvolvimento dos habitantes mais jovens. As empresas poderão utilizar estas tecnologias para se desenvolverem, criando as suas próprias páginas, de forma a divulgar os seus produtos e serviços. Poderão ser criadas salas de computadores, por exemplo, nas colectividades e cafés, facultando o acesso deste serviço a todos os que têm possibilidade de aquisição de equipamento. Num futuro próximo, poderão surgir novas aplicações e utilidades que irão um maior e melhor desenvolvimento da Freguesia. Após a identificação dos objectivos e, analisando as características da freguesia e potenciais utilizadores do serviço, estudámos e investigámos a melhor maneira de criar essa infraestrutura. Ao realizar essa investigação, concluímos que o ponto central da rede será na Junta de Freguesia de Memória onde se fará a conexão à internet, transmitindo-a a todos as localidades. Houve o cuidado de analisar as distâncias entre as localidades e criar pontos com linha de vista que interligassem todas as localidades, para que se conseguisse concretizar o objectivo do presente projecto. Houve ainda o cuidado de respeitar os termos legais impostos pela ANACOM para a construção de uma rede wireless. Concluiu-se, relativamente ao estudo feito neste projecto respeitante a redes mesh, que estas são redes que têm um bom objectivo quanto à partilha de alguns serviços por toda uma região, no entanto, algumas características desta freguesia não são as ideais, como a falta de pontos de acesso à internet, funcionando como gateways, para se conseguir uma boa largura de banda para acesso à internet, como também a falta de pontos de acesso distribuídos por toda a freguesia por haver uma população envelhecida e por isso não haver muitos aderentes e consequentemente poucos nós para constituir uma mesh viável. Redes Wireless de Banda Larga 95 de 196

122 Há que salientar que este estudo teve uma abordagem eminentemente teórica, por não se encontrar disponível o material necessário para uma implementação prática, para a realização dos testes relativamente à rede mesh. Contudo foi possível realizar testes práticos em relação aos links ponto a ponto entre algumas localidades. Em relação aos equipamentos a utilizar, e após uma primeira interpretação do QNAF 2008, a ideia que havia sobre a utilização destes, funcionando nas bandas livres, era que o equipamento que funciona na gama dos 5 GHz teria de ter uma antena dedicada 58 o que levou à escolha de equipamentos com essas características (Ubiquiti PowerStation5). Após assistirmos ao seminário da ANACOM 59, tivemos a oportunidade de esclarecer a questão referente ao tipo de antenas para equipamentos que funcionam na gama dos 5 GHz. Fomos informados que um equipamento para uma rede Wi-Fi, ou seja, que opere nas bandas livres, pode ter uma antena exterior. É possível ter soluções com um router que contenha vários rádios ligados a várias antenas. Deve-se manter o PIRE dentro dos limites impostos pelo QNAF. Qualquer equipamento Wi-Fi vendido em Portugal está legal sendo, por isso, passível de utilização numa rede Wi-Fi. Assim sendo, as antenas foram também alvo de uma análise aprofundada para decisões acertadas aquando da sua escolha, sabendo para cada tipo de antenas qual o cenário ou situação mais apropriados. Este projecto visa igualmente integrar os aspectos legais da utilização da banda livre e registo para legalização junto da ANACOM de uma rede wireless. Como conclusão final deste projecto em termos teóricos, os objectivos propostos foram cumpridos, foi estudada a tecnologia wireless aplicada a redes mesh com a ajuda de ferramentas apropriadas para o estudo. No entanto a componente prática do cenário não foi totalmente abrangida com pretendíamos, por factores já mencionados a cima. Referimos ainda que o conceito de redes mesh esta ainda em estado embrionário, no aspecto de implementação, contudo é uma tecnologia que num futuro próximo será uma opção viável em ambientes urbanos. 58 Consultar Fig Quadro ANACOM para SRD 59 Seminário realizado a 27 de Maio de 2009 no Anfiteatro D.1 do Campus 2 do IPLeiria intitulado Redes Wireless para exterior: Aspectos técnicos e regulamentares com a presença de José Mário Valente e Miguel Azevedo Nunes da ANACOM Redes Wireless de Banda Larga 96 de 196

123 7.1 Trabalho futuro Um projecto desta envergadura requer, além de um bom planeamento, testes no terreno. Embora o planeamento tenha sido efectuado recorrendo à aplicação Rádio Mobile, existem características físicas e geográficas que a aplicação não consegue prever, por exemplo árvores ou edifícios altos que comprometam a qualidade e fiabilidade das ligações. Do plano de testes referido no ponto 6.1 faltou fazer o teste de acesso à Internet, o teste da rede mesh e o teste de hot-spot s, pelos motivos mencionados na conclusão do relatório. Estes testes em falta são de grande importância, pois só assim se confrontam os resultados do planeamento teórico com os resultados da implementação prática. Como trabalho futuro iremos participar na montagem da rede wireless na freguesia da Memória, embora com algumas alterações em relação à proposta deste relatório, principalmente na não utilização de uma rede mesh, substituídos por ligações ponto-amultiponto. Vamos também proceder ao registo da rede junto da ANACOM. Depois de montado o cenário da rede seria tema para futura investigação a realização de testes em que se relacionassem os testes de largura de banda com as condições climatéricas e período horário. Redes Wireless de Banda Larga 97 de 196

124 Redes Wireless de Banda Larga 98 de 196

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128 Redes Wireless de Banda Larga 102 de 196

129 ANEXOS Redes Wireless de Banda Larga 103 de 196

130 Anexo A Cenários Iniciais

131 Anexo A Cenários Iniciais Anexo A - Cenários Iniciais A.1 CENÁRIOS DE TESTE REALIZADOS NO RÁDIO MOBILE O primeiro cenário realizado no rádio mobile foi feito com o intuito de testar todos os links que eram possíveis realizar, para depois conseguirmos seleccionar os links mais importantes e possíveis, depois de uma análise no terreno. Fig Primeiro cenário dos links realizado no Radio Mobile Redes Wireless de Banda Larga 105 de 196

132 Anexo A Cenários Iniciais O 2º cenário foi obtido depois de se eliminarem alguns links porque a sua implementação seria difícil. Relembramos que a colocação de estações é feita utilizando os edifícios de habitação própria conjugado com a colocação de mastros, o que daria uma altura insuficiente para alcançar as alturas que foram atribuídas às estações no Radio Mobile. Algumas estações necessitavam de ser colocadas a alturas superiores a 10 metros, o que para habitações mesmo com 2 pisos, adicionando um mastro não seria suficiente. Fig Segundo cenário dos links realizado no Rádio Mobile Por fim, chegámos á solução final apresentada no Capítulo 5, com a ajuda do professor Doutor António Pereira, sendo ele um habitante da freguesia e com um vasto conhecimento da zona. Conseguirmos concluir quais seriam as ligações mais importantes a estabelecer para o cenário. Redes Wireless de Banda Larga 106 de 196

133 Anexo B Cuidados na montagem de redes wireless Anexo B Cuidados na montagem de redes wireless B.1 PROTEGER OS CONECTORES Uma das causas mais prováveis de falhas nos links rádio, é provavelmente devido à humidade que entra nos conectores. Deve-se apertar firmemente os conectores, mas não usar alicates ou outras ferramentas para tal, pois os metais expandem e apertam (contraem) de acordo com as mudanças de temperatura. Quando muito apertados, estes podem partir com mudanças extremas de temperatura. Fig Exemplo do arco que o cabo deve formar Uma vez presos, os conectores devem ser protegidos com fita isoladora, por cima uma camada de fita Teflon, e por fim outra camada de fita isoladora. O Teflon vai proteger o conector da água que pode escorrer por ele, enquanto que a última camada de fita isoladora serve para proteger o Teflon dos raios ultravioleta. Os cabos devem formar um arco para evitar que a água escorra para dentro do equipamento [Wnd07b]. B.2 ALINHAMENTO DE ANTENAS NUM LINK DE LONGA DISTÂNCIA Para conseguir um bom alinhamento de antenas a uma longa distância, será necessária a utilização de uma ferramenta que permita uma observação constante da potência de sinal que está ser recebida na recepção do sinal. Assim, é possível fazer pequenas mudanças no alinhamento da antena, enquanto se observa o que acontece ao sinal e com isto fixar a antena quando for encontrada a maior potência de sinal. O melhor conjunto de ferramentas, para o alinhamento das antenas, consiste em ter um gerador de sinal e analisador de espectro, de preferência um em cada link. Com o gerador de Redes Wireless de Banda Larga 107 de 196

134 Anexo B Cuidados na montagem de redes wireless sinal de um lado e o analisador de espectro do outro, é possível observar a potência recebida do sinal em tempo real, de acordo com as várias posições da antena. Assim que a potência máxima for encontrada, em função do posicionamento da antena, devemos trocar as ferramentas de lado e repetir o teste. O uso de um gerador de tráfego tem vantagem em ao uso do próprio rádio wireless do equipamento, já que o gerador pode emitir um constante envio de radiofrequências, enquanto que um rádio de um equipamento emite muitos pacotes discretos de informação, ligando e desligando muito rapidamente o transmissor. Isto pode ser difícil de ser verificado com um analisador de espectro, especialmente, em áreas de muito ruído. Apesar de o custo de um gerador de tráfego ser elevado, existem muitas ferramentas que podem ser utilizadas na sua substituição que são freeware [Wnd07b]. B.3 PROCEDIMENTO PARA O ALINHAMENTO DA ANTENA Deve haver duas equipas, idealmente constituídas por um mínimo de duas pessoas, em que uma fará a leitura dos sinais, comunicando-a para a equipa do ponto contrário. Esta estará a manipular a antena. 1. Teste o equipamento todo previamente. Antes de separar e preparar o material para o transporte, ligue todos os equipamentos, conecte todos os cabos e antenas e certifique-se que todos estão funcionais e que consegue conexão entre dispositivos. Inclui também fazer um cenário com as mesmas características das que vão ser implementadas no terreno, com o intuito de preparar todas as configurações necessárias para o cenário real, Para que no local da montagem não seja necessária uma nova configuração dos equipamentos, pois estes deverão ter sido configurados aquando da preparação do material. 2. Tenha equipamentos de reserva para a comunicação. Mesmo que os telemóveis sejam o suficiente para o trabalho em cidades, a recepção pode ser má ou inexistente em áreas rurais. Deve ter consigo um rádio FRS ou GMRS potente. O trabalho à distância pode ser frustrante se tiver constantemente de comunicar para a equipa do outro lado. Redes Wireless de Banda Larga 108 de 196

135 Anexo B Cuidados na montagem de redes wireless 3. Leve uma máquina fotográfica. Reserve algum tempo para documentar a localização da torre, incluindo a vista em redor do local e possíveis obstruções. Isto pode ser útil para depois determinar a viabilidade de um novo link no mesmo local, sem que seja necessário uma nova deslocação ao local. Caso seja a primeira viagem ao local, também deve marcar as coordenadas num GPS, assim com a sua elevação. 4. Começar por fazer uma estimativa da direcção e da elevação da antena Para começar, as equipas devem usar triangulações (usando coordenadas fornecidas por um GPS ou mapa), para ter uma ideia base da posição do link oposto. Com a ajuda de uma bússola, faça um alinhamento prévio da antena. Ter um ponto de referência também ajuda a direccionar a antena. Uma vez estimada a direcção, comece a fazer a leitura da potência do sinal. 5. Se tudo falhar, construa o seu próprio ponto de referência Em alguns tipos de terrenos, torna-se difícil determinar a direcção do link oposto. Caso a construção do link seja numa área com poucos pontos de referência, pode construir um, com um balão de sinalização, fogo de artificio ou até mesmo sinais de fumo. Não é necessariamente obrigatório o uso de um GPS para ter uma ideia de qual a direcção para onde vai apontar a antena. 6. Teste o sinal em ambas as direcções, mas não simultaneamente. Uma vez feitas as estimativas em ambas as extremidades do link, aquela que tiver a antena de menor ganho deve ser fixada. E usando uma boa ferramenta de monitorização (como Kismet, Netstumbler, InSSIDer, Xirrus Wifi Inspector, ou um cliente wireless integrado), a equipa com a antena de maior ganho deve direccioná-la lentamente na posição horizontal observando a força do sinal. Quando a melhor posição for alcançada deve tentar alterar a elevação da antena. Depois de ser conseguido o melhor sinal, a antena deve ser fixada. Será feito o mesmo para o ponto oposto. Este processo deve ser repetido algumas vezes até que seja encontrada a melhor posição possível para as duas antenas. 7. Não toque na antena enquanto estiver a fizer leituras de sinal. Não deve tocar na antena. Não deve ficar em frente da antena pois irá afectar a irradiação da antena, enquanto estiver a fazer leituras da potência de sinal. Redes Wireless de Banda Larga 109 de 196

136 Anexo B Cuidados na montagem de redes wireless 8. Não deve ter medo de mover a antena para além do melhor sinal recebido. Os padrões de radiação podem ter muitos lóbulos menores, alem do lóbulo principal. Se o sinal recebido for muito pequeno, podemos ter encontrado um lóbulo lateral, então devemos continuar a mover lentamente para além desse lóbulo com o fim de conseguir detectar o lóbulo principal. 9. O ângulo da antena pode parecer completamente errado O lóbulo principal da antena muitas vezes irradia ligeiramente para um lado ou outro diferente do centro visual da antena. Alguns dos pratos das parabólicas podem parecer apontar muito para baixo, ou mesmo para o chão. Não se preocupe com a aparência da antena, a principal preocupação deve ser encontrar a posição que transmita uma maior potência de sinal. 10. Verifique a polarização em ambas as antenas. A polarização deve ser discutida antes da saída para o terreno mas, no caso de um link apresentar um sinal que após o acerto na direcção continue fraco, uma nova verificação da polarização é aconselhável [Wnd07b]. B.3 PROTECÇÃO CONTRA DESCARGAS ELÉCTRICAS E RAIOS Fig Exemplo da montagem de um pára-raios Redes Wireless de Banda Larga 110 de 196

137 Anexo B Cuidados na montagem de redes wireless Existem duas maneiras pelas quais as descargas eléctricas podem prejudicar os equipamentos: atingindo directamente nas torres ou antenas ou por indução, quando o raio atinge locais próximos ao equipamento. A protecção de redes wireless contra raios não é uma ciência exacta e não existe garantia que um raio não causará danos, mesmo que todas as precauções sejam tomadas. Muitos dos métodos ajudam a prevenir tantos raios directos como por indução. Mesmo que não seja necessário usar cada método de protecção, quantos mais forem usados, maior a probabilidade do equipamento estar protegido. Os requisitos nestas instalações é fornecer um curto-circuito para o radioeléctrico e fornecer um circuito para que o excesso de energia seja dissipado. Na montagem de antenas omnidireccionais que costumam estar no topo dos mastros, deve-se colocar a antena uma dezena de centímetros abaixo do topo do mastro, pois assim as descargas não incidirem directamente sobre elas, atingindo primeiro o topo do mastro [Wnd07b]. Redes Wireless de Banda Larga 111 de 196

138 Anexo C Especificações técnicas dos equipamentos Redes Wireless de Banda Larga 112 de 196

139 Anexo C Especificações técnicas dos equipamentos Anexo C Equipamentos wireless C.1. Access Points (AP s) Os access points mais usados em pequenas redes, como as redes domésticas ou numa PME, são normalmente pequenos e compactos, compostos essencialmente por uma ou mais portas Ethernet, um transmissor de rádio e antena. [Mit08] Muitas vezes estes equipamentos são mais do que simples access points. As suas funções vão para além de permitir ligações de clientes. Muitos destes equipamentos também são routers ADSL/CABO wireless. Ou seja, permitem a interligação de várias redes, normalmente a nossa rede doméstica e a Internet. Alguns também funcionam no modo Ad-Hoc permitindo que sejam um nó de uma rede peerto-peer. Outra funcionalidade presente em muitos destes equipamentos é o modo bridge. Para garantir a segurança alguns incluem Firewall, controlo de acessos, NAT e encriptação das comunicações. Fig AP EnGenius ECB Fig Router ADSL2+ wireless D-Link WAG200G 61 Existem porém access points para um segmento mais profissional. Vêm equipados com processadores mais potentes, mais memória, sistema operativo, rádios mais potentes e sensíveis e possibilidade de terem vários rádios. Alguns são montados em caixas preparadas para colocação no exterior ou nalguns casos em que se adquire o equipamento às peças (board e caixa), temos a opção de caixa para interior ou exterior. Algumas destas caixas trazem incorporada uma antena, normalmente, um painel. 60 Página do produto: em Página do produto: 2&pagename=Linksys%2FCommon%2FVisitorWrapper em Redes Wireless de Banda Larga 113 de 196

140 Anexo C Especificações técnicas dos equipamentos Fig AP exterior Engenius EOC-3220 com antena painel integrada 62 Fig AP Mikropoint im2x com dois rádios 63 C.2. Placas PCI PCI é um tipo de encaixe (slot) muito utilizado, presente essencialmente em qualquer placa mãe de um computador pessoal. A sua instalação é relativamente fácil mas requer algum conhecimento em instalação de hardware. Apresentamos duas placas de rede Wi-Fi que se podem encontrar no mercado. C.2.1. SMC SMCWPCI-G2 Normas Wi-Fi: IEEE g, b Modos de funcionamento: Infra-estrutura, Ad-Hoc Potência de transmissão: 14dBm Fig SMC SMCWPCI-G Página do produto: em Página do produto: p-335.html em Redes Wireless de Banda Larga 114 de 196

141 Anexo C Especificações técnicas dos equipamentos C.2.2. DLINK DWA-547 Normas Wi-Fi: IEEE n (draft), IEEE g, IEEE b Frequência: 2412 a 2472 MHz (Europa) Potência de transmissão: 17 dbm Fig DLINK DWA Página do produto: 2 em Página do produto: PT%2FDLProductCarousel&cid= &p= &packedargs=ParentPageID%3 D %26TopLevelPageProduct%3DConsumer%26locale%3D %26packe dargs%3dproductparentid%253d &pagename=dlinkeurope-pt%2fdlwrapper em Redes Wireless de Banda Larga 115 de 196

142 Anexo C Especificações técnicas dos equipamentos C.3. Placas minipci Este formato não é tão conhecido como o PCI mas está presente em quase todos os computadores portáteis. As suas dimensões são mais pequenas do que o PCI e consome menos energia. Também se encontra este tipo de encaixe em soluções de access points profissionais como os Mikrotik. C.3.1. Engenius SenaoEMP-8602 Plus-S Normas Wi-Fi: IEEE a, IEEE g, IEEE b Potência de transmissão: 2.4GHz Potência de transmissão: 5GHz Fig Engenius SenaoEMP-8602 Plus-S Página do produto: em Redes Wireless de Banda Larga 116 de 196

143 Anexo C Especificações técnicas dos equipamentos C.4. Placas PCMCIA / PCI Express Card Estes formatos são encontrados em computadores portáteis e são uma forma de adicionar uma placa de rede a este equipamentos. Mostramos duas placas, uma sem antena e outra com antenas exteriores. C.4.1. Linksys WPC54G Funciona no espectro de frequência de 2,4Ghz com débito até 54 Mbps Norma IEEE g e é compatível com os produtos IEEE b Encriptação WEP até 128 bits Compatível com o Windows 98SE, Me, 2000 e XP Fig Linksys WPC54G 67 C.4.2. Ubiquiti SR71-X Chipset: Atheros AR9280 Radio Operation: IEEE a/n, 5GHz, b/g/n 2.4GHz Antenna Ports: Dual MMCX Connectors Antenna: (2) 6dBi omni laptop swivel antenna (included) Fig Ubiquiti SR71-X Página do produto: em Página do produto: em Redes Wireless de Banda Larga 117 de 196

144 Anexo C Especificações técnicas dos equipamentos C.5. Adaptadores de rede USB Este tipo de dispositivos pode ser ligado a qualquer computador que possua uma porta USB. A grande difusão deste tipo de ligação (USB) faz destes equipamentos de rede muito fáceis de utilizar, pois não é necessário grande conhecimento sobre hardware para o instalar. Mostramos dois tipos de equipamentos de rede em formato USB: um tipo Pen, outro de secretária. C.5.1. TP-Link TL-WN422G Normas Wi-Fi: IEEE g, IEEE b Frequência: GHz Antena: 4dBi Omnidireccional Modo de funcionamento: Ad-Hoc, Infra-estrutura Fig TP-Link TL-WN422G Página do produto: em Redes Wireless de Banda Larga 118 de 196

145 Anexo C Especificações técnicas dos equipamentos C.5.2. Engenius Senao NUB-9701 EXT2 Normas Wi-Fi: IEEE802.11b, IEEE802.11g, n Frequência: 2.4 a GHz. Modo de funcionamento: Ad-Hoc, Infra-estrutura Fig Engenius Senao NUB-9701 EXT2 70 C.6. Impressoras e print-servers As impressoras são equipamentos bem conhecidos. Permitem imprimir documentos, fotos, etc. Longe vão os tempos em que a única interface para as impressoras era a porta paralela (LPT). Hoje em dia, com a evolução das redes wireless, estes equipamentos não podiam deixar de estar equipados com tecnologia wireless. Para uma solução de impressão em rede, podemos recorrer a um print-server. Estes também já incluem tecnologia wireless e a habitual interface Ethernet. Apresentamos de seguida alguns destes equipamentos com suporte para redes wireless. 70 Página do produto: S=0&PID= &CATNO0=B&CATNO1=B23&CATNO2=B232&CNT=2 em Redes Wireless de Banda Larga 119 de 196

146 Anexo C Especificações técnicas dos equipamentos C.6.1. HP All-in-One Photosmart C8100 Impressora, scanner e copiadora. Jacto de tinta a cores. A4 até 34 ppm. Normas Wi-Fi: IEEE g/b. Fig HP All-in-One Photosmart C C.6.2. Linksys WPSM54G WIRELESS-G Printserver Normas: IEEE 802.3, IEEE 802.3u, IEEE g, IEEE b, USB 1.1, USB 2.0 Portas: USB, Ethernet Fig Linksys WPSM54G Página do produto: em Página do produto: em Redes Wireless de Banda Larga 120 de 196

147 Anexo C Especificações técnicas dos equipamentos C.7. Consolas de jogos As consolas de jogos estão cada vez mais evoluídas, tal como os jogos. Potentes processadores, comandos wireless, disco rígido incorporado e rede wireless, quer seja para interactividade entre consolas, quer para acesso à Internet. Apresentamos algumas dessas consolas de jogos. C.7.1. Sony PSP Norma Wi-Fi: IEEE b Cartão Memory Stick DUO Discos UMD Fig Sony PSP 73 C.7.2. Sony PlayStation 3 A PS3 oferece uma nova geração de entretenimento interactivo. Filmes em Blu-ray Disc, jogos revolucionários em Alta Definição, facilidade de armazenamento de música, vídeo e fotografia, acesso gratuito à PlayStation Network e muito mais. Normas Wi-Fi: IEEE b ou g. Fig Sony PlayStation Página do produto: em Página do produto: em Redes Wireless de Banda Larga 121 de 196

148 Anexo C Especificações técnicas dos equipamentos C.8. SmartPhone, PDA e telemóveis A utilização de um telefone móvel massificou-se independentemente das funcionalidades presentes. Passamos do simples telemóvel que permite fazer e receber chamadas aos PDA com touch screen com uma série de características que há alguns anos atrás seriam impensáveis. Quem imaginaria consultar o correio electrónico no seu telemóvel/pda? Nos dias que correm existem modelos para todos os gostos, estilos e necessidades. Apresentamos de seguida alguns exemplos. C.8.1. D-Link Wi-Fi Phone DPH-540 Este equipamento apenas utiliza Wi-Fi. Normas Wi-Fi: IEEE g e IEEE b VoIP: SIP v2.0, Coding: G.711 u / A-Law, G.729A / B Rede: IPv4, TFTP, DNS, DHCP Client, NAT Transversal; Static NAT, UPnP Segurança: WEP, WPA, WPA2 Fig DLink DPH Página do produto: em Redes Wireless de Banda Larga 122 de 196

149 Anexo C Especificações técnicas dos equipamentos C.8.2. Nokia N810 Normas Wi-Fi: IEEE b/g Receptor GPS integrado Fig Nokia N C.8.3. HTC Touch HD Rede HSDPA/WCDMA: Europa/Ásia: 900/2100 MHz Quad-band GSM/GPRS/EDGE: Europa/Ásia: 850/900/1800/1900 MHz Norma Wi-Fi: IEEE b/g Fig HTC Touch HD Página do produto: em Página do produto: em Redes Wireless de Banda Larga 123 de 196

150 Anexo C Especificações técnicas dos equipamentos C.9. Câmaras IP As câmaras IP estão a ser muito utilizadas em sistemas de segurança/monitorização. Permitem o acesso directo através de uma rede IP. As suas características são diversas, podendo ser fixas ou rotativas, fazer zoom, etc. Apresentamos de seguida algumas. C.9.1. VIVOTEK IP 7154 Normas Wi-Fi: b/g Two-way Audio via SIP Protocol Fig VIVOTEK IP C.9.2. AXIS 207W Servidor Web embutido Microfone embutido para áudio sincronizado Ethernet e IEEE g sem fio Fig AXIS 207W Página do produto: em Página do produto: em Redes Wireless de Banda Larga 124 de 196

151 Anexo C Especificações técnicas dos equipamentos C.10. NAS / Media-players / disco externo A utilização de armazenamento fora do habitual computador está a crescer a olhos vistos. Partilham-se ficheiros em rede sem ser necessário ter um computador ligado, contendo os discos, para o efeito. Vêem-se filmes em alta definição, utilizando a tecnologia Wi-Fi de acordo com a nova tendência de Home Cinema. Seguem-se alguns exemplos. C Caixa para Disco Rígido Asus WL-HDD2.5 Não inclui disco rígido. Normas Wi-Fi: b, g. Modo AP: 64/ 128 bit WEP, WPA Modo de Cliente: 64/128 bit WEP Disco Rígido de 2.5 Fig Asus WL-HDD C Linksys Media Center Extender DMA2200 Normas Wi-fi: Draft dual band n, g, b (2.4GHz e 5GHz) 3 antenas para n-DualBand 2.4 e 5GHz Fig. 109 Linksys DMA Página do produto: em Redes Wireless de Banda Larga 125 de 196

152 Anexo C Especificações técnicas dos equipamentos C Acer Aspire easystore 10/100/1000 Ethernet, auto MDI/MDIX Normas Wi-Fi: b/g RAID 0, 1, 5, JBOD Fig Acer Aspire easystore Página do produto: PT%2FDLProductCarousel&cid= &p= &packedargs=ParentPageID%3 D %26TopLevelPageProduct%3DConsumer%26locale%3D %26packe dargs%3dproductparentid%253d &pagename=dlinkeurope-pt%2fdlwrapper em Página do produto: em Redes Wireless de Banda Larga 126 de 196

153 Anexo C Especificações técnicas dos equipamentos C.11. Outros Existem vários tipos de equipamentos que fazem uso da tecnologia Wi-Fi. Não são componentes essenciais numa rede. Tiram partido de uma conectividade Wi-Fi para facilitar a utilização. Apresentamos alguns desses equipamentos. C Addlogix InternetVue 2100 Este equipamento permite ligar um televisor, ecrã ou projector via Wi-Fi. Normas Wi-Fi: IEEE b/g DVII Interface 10/100M Fast Ethernet Até 1024 x 768 XGA resolução gráfica Fig Addlogix InternetVue Página do produto: em Redes Wireless de Banda Larga 127 de 196

154 Anexo C Especificações técnicas dos equipamentos C D-Link DSM " Wireless Internet Photo Frame Esta é uma moldura digital que, para além do leitor de cartões para aceder às fotos, possui interface Wi-Fi. Norma Wi-Fi: g 1x 10/100 LAN Port 1x USB 2.0 Port 3-in-1 Flash Card Reader Fig D-Link DSM Página do produto: em Redes Wireless de Banda Larga 128 de 196

155 Anexo D Especificações técnicas dos equipamentos Redes Wireless de Banda Larga 129 de 196

156 Anexo D Especificações técnicas dos equipamentos Redes Wireless de Banda Larga 130 de 196

157 Anexo D Especificações técnicas dos equipamentos Anexo D - Especificações técnicas dos equipamentos D.1 Power Station 5 Redes Wireless de Banda Larga 131 de 196

158 Anexo D Especificações técnicas dos equipamentos Redes Wireless de Banda Larga 132 de 196

159 Anexo D Especificações técnicas dos equipamentos D.2 Picostation 2 Redes Wireless de Banda Larga 133 de 196

160 Anexo D Especificações técnicas dos equipamentos D.3 Mikrotik RB600 Redes Wireless de Banda Larga 134 de 196

161 Anexo D Especificações técnicas dos equipamentos D.4 Mikrotik RB133 Redes Wireless de Banda Larga 135 de 196

162 Anexo D Especificações técnicas dos equipamentos D.5 Antena Painel 23dBi/5GHz Redes Wireless de Banda Larga 136 de 196

163 Anexo E - Formulário para início da oferta de redes e serviços de comunicações electrónicas Anexo E - Formulário para início da oferta de redes e serviços de comunicações electrónicas Redes Wireless de Banda Larga 137 de 196

164 Anexo E - Formulário para início da oferta de redes e serviços de comunicações electrónicas Redes Wireless de Banda Larga 138 de 196

165 Anexo E - Formulário para início da oferta de redes e serviços de comunicações electrónicas Redes Wireless de Banda Larga 139 de 196

166 Anexo E - Formulário para início da oferta de redes e serviços de comunicações electrónicas Redes Wireless de Banda Larga 140 de 196

167 Anexo E - Formulário para início da oferta de redes e serviços de comunicações electrónicas Redes Wireless de Banda Larga 141 de 196

168 Anexo E - Formulário para início da oferta de redes e serviços de comunicações electrónicas Redes Wireless de Banda Larga 142 de 196

169 Anexo E - Formulário para início da oferta de redes e serviços de comunicações electrónicas Redes Wireless de Banda Larga 143 de 196

170 Anexo F - Análise teórica dos links ponto-a-ponto Redes Wireless de Banda Larga 144 de 196

171 Anexo F - Análise teórica dos links ponto-a-ponto Anexo F Análise teórica dos links ponto-aponto Neste ponto, vão ser analisados em detalhe os links de todos os troços do projecto. Cada um é analisado em separado tendo em conta a localização das antenas para que o sinal chegue ao destino. Vão ser apresentadas imagens do Radio Mobile que apresentam as características de uma ligação entre os dois extremos. Ligação Farraposa S. Margarida Fig Ligação Farraposa S. Margarida Tabela 14 - Características do Link Farraposa - S. Margarida Características do link Farraposa S. Margarida Frequência central 5597,5 MHz Distância 1,33 Km Ganho da Antena 22dBi Transmit Power 8dBm Rx real -65,7 dbm Perdas no meio (10% forest) 116,7 db Redes Wireless de Banda Larga 145 de 196

172 Anexo F - Análise teórica dos links ponto-a-ponto Tabela 15 - Configuração das antenas Farraposa - S. Margarida Farraposa S. Margarida Ligação S. Margarida Lagares Ângulo de elevação 1,788º -1,8º Ângulo de elevação Azimute 42,1º 222.1º Azimute Altura 6 15 Altura Fig Ligação S. Margarida Lagares Tabela 16 - Características do Link S. Margarida - Lagares Características do link S. Margarida - Lagares Frequência central 5597,5 MHz Distância 0,91 Km Ganho da Antena 22dBi Transmit Power 8dBm Rx real -62,7 dbm Perdas no meio (10% forest) 113,7 db Tabela 17 - Configuração das antenas S. Margarida - Lagares S. Margarida Lagares Ângulo de elevação -9,58º 9,572º Ângulo de elevação Azimute 50,7º 230,7º Azimute Altura 15 6 Altura Redes Wireless de Banda Larga 146 de 196

173 Anexo F - Análise teórica dos links ponto-a-ponto Ligação Lar Memória Oeste Fig Ligação Lar - Memória Oeste Tabela 18 - Características do Link Lar - Memória Oeste Características do link Lar - Memória Oeste Frequência central 5597,5 MHz Distância 0,92 Km Ganho da Antena 22dBi Transmit Power 8dBm Rx real -61,3 dbm Perdas no meio (10% forest) 112,3 db Tabela 19 - Configuração das antenas Lar - Memória Oeste Lar Memória Oeste Ângulo de elevação 0,041º 9,572º Ângulo de elevação Azimute 206,4º 230,7º Azimute Altura 10 6 Altura Redes Wireless de Banda Larga 147 de 196

174 Anexo F - Análise teórica dos links ponto-a-ponto Ligação Lar Memoria Este Fig Ligação Lar - Memória Este Tabela 20 - Características do Link Lar - Memória Este Características do link Lar - Memória Este Frequência central 5597,5 MHz Distância 0,80 Km Ganho da Antena 22dBi Transmit Power 8dBm Rx real -64,7 dbm Perdas no meio (10% forest) 115,7 db Tabela 21 - Configuração das antenas Lar - Memória Este Lar Memória Este Ângulo de elevação 0,373º -0,38º Ângulo de elevação Azimute 96,4º 276,4º Azimute Altura 10 m 6 m Altura Redes Wireless de Banda Larga 148 de 196

175 Anexo F - Análise teórica dos links ponto-a-ponto Ligação Coucões 1- Coucões 2 Fig Ligação Coucões 1 Coucões 2 Tabela 22 - Características do Link Coucões 1 Coucões 2 Características do link Coucões 1 Coucões 2 Frequência central 5597,5 MHz Distância 0,40 Km Ganho da Antena 22dBi Transmit Power 8dBm Rx real -58,2 dbm Perdas no meio (10% forest) 109,2 db Tabela 23 - Configuração das antenas Coucões 1 Coucões 2 Coucões 1 Coucões 2 Ângulo de elevação 3,711º -3,715º Ângulo de elevação Azimute 152,5º 332,5º Azimute Altura 9 m 7 m Altura Redes Wireless de Banda Larga 149 de 196

176 Anexo F - Análise teórica dos links ponto-a-ponto Ligação Coucões 1 Ruge Agua Fig Ligação Coucões 1 - Ruge Água Tabela 24 - Características do Link Coucões 1 - Ruge Água Características do link Coucões 1 - Ruge Água Frequência central 5597,5 MHz Distância 1,14 Km Ganho da Antena 22dBi Transmit Power 8dBm Rx real -63,7 dbm Perdas no meio (10% forest) 114,7 db Tabela 25 - Configuração das antenas Coucões 1 - Ruge Água Coucões 1 Ruge Água Ângulo de elevação 0,626º -0,637º Ângulo de elevação Azimute 83,2º 263,2º Azimute Altura 7 m 7 m Altura Redes Wireless de Banda Larga 150 de 196

177 Anexo F - Análise teórica dos links ponto-a-ponto Ligação Coucões 1 Barrosa Fig Ligação Coucões 1 Barrosa Tabela 26 - Características do Link Coucões 1 - Barrosa Características do link Coucões 1 - Barrosa Frequência central 5597,5 MHz Distância 1,33 Km Ganho da Antena 22dBi Transmit Power 8dBm Rx real -65,0 dbm Perdas no meio (10% forest) 116,0 db Tabela 27 - Configuração das antenas Coucões 1 - Barrosa Coucões 1 Barrosa Ângulo de elevação -0,280º 0,268º Ângulo de elevação Azimute 8,3º 188,3º Azimute Altura 6 m 6 m Altura Redes Wireless de Banda Larga 151 de 196

178 Anexo F - Análise teórica dos links ponto-a-ponto Ligação Coucões 1 Picoto Fig Ligação Coucões 1 Picoto Tabela 28 - Características do Link Coucões 1 - Picoto Características do link Coucões 1 - Picoto Frequência central 5597,5 MHz Distância 1,19 Km Ganho da Antena 22dBi Transmit Power 8dBm Rx real -64,8 dbm Perdas no meio (10% forest) 115,8 db Tabela 29 - Configuração das antenas Coucões 1 - Picoto Coucões 1 Picoto Ângulo de elevação 0,015º 0,026º Ângulo de elevação Azimute 278,3º 98,3º Azimute Altura 7 m 6 m Altura Redes Wireless de Banda Larga 152 de 196

179 Anexo F - Análise teórica dos links ponto-a-ponto Ligação Coucões 1 Lar Fig Ligação Coucões 1- Lar Tabela 30 - Características do Link Coucões 1- Lar Características do link Coucões 1- Lar Frequência central 5597,5 MHz Distância 1,20 Km Ganho da Antena 22dBi Transmit Power 8dBm Rx real -64,4 dbm Perdas no meio (10% forest) 115,4 db Tabela 31 - Configuração das antenas Coucões 1- Lar Coucões 1 Lar Ângulo de elevação 1,567º -1,578º Ângulo de elevação Azimute 238,5º 58,5º Azimute Altura 6 m 10 m Altura Redes Wireless de Banda Larga 153 de 196

180 Anexo F - Análise teórica dos links ponto-a-ponto Ligação Memória Oeste Toco Fig Ligação Memória Oeste Toco Tabela 32 - Características do Link Memória Oeste - Toco Características do link Memória Oeste - Toco Frequência central 5597,5 MHz Distância 1,44 Km Ganho da Antena 22dBi Transmit Power 8dBm Rx real -66,1 dbm Perdas no meio (10% forest) 117,1 db Tabela 33 - Configuração das antenas Memória Oeste - Toco Memória Oeste Toco Ângulo de elevação -1,162º 1,150º Ângulo de elevação Azimute 341,9º 161,9º Azimute Altura 8 m 11,5 m Altura Redes Wireless de Banda Larga 154 de 196