Qual a qualidade da cobertura WIFI da FEUP nos locais de trabalho

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1 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Qual a qualidade da cobertura WIFI da FEUP nos locais de trabalho Projeto FEUP 2014/15 MIEEC : Armando Sousa & Manuel Firmino Prof. J. N. Fidalgo jfidalgo@fe.up.pt Equipa 1MIEEC01_06: Supervisor: Prof. Sérgio Reis Cunha Monitor: Inês Machado Vaz Estudantes & Autores: António M. Carreiro up @fe.up.pt Diogo V. Reis up @fe.up.pt Paulo M. Correia up @fe.up.pt Tiago M. Dias up @fe.up.pt João P. Afonso up @fe.up.pt

2 Resumo No âmbito da unidade curricular Projeto FEUP, com o objetivo de dar a conhecer aos alunos a Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP) e o seu ambiente, foi proposto o presente relatório desenvolvido um projeto de investigação para dar resposta à problemática: Qual a qualidade da cobertura WIFI da FEUP nos locais de trabalho?. Para tal, num momento inicial apuraram-se os fundamentos do funcionamento das redes WIFI como base para o progresso da investigação. Seguidamente procedeu-se à planificação da metodologia de recolha de dados para posterior aplicação de testes com vista a apurar a potência dos sinais da rede WIFI (Eduroam 1 ) em diferentes locais da FEUP. O programa InSSIDer 3 for Home proporcionou a plataforma para realização dos testes nos diversos locais da faculdade. Os resultados obtidos foram organizados sob a disposição de Heatmaps onde a gradação de cor reporta as diferentes intensidades do sinal da rede em questão como também através de plantas dos locais analisados onde se encontram discriminados os valores da potência do sinal. Consequentemente foi possível concluir, através da análise dos resultados, que, no geral, o sinal da rede WIFI apresenta uma boa qualidade em todo o domínio da FEUP. 1 Rede WIFI disponibilizada pela Universidade do Porto para os seus estudantes 2/30

3 Palavras-Chave Sinal, Interferência, WI-FI, IEEE ,Dbm, Hotspot, Canal, Projeto FEUP, FEUP, Eduroam. 3/30

4 Agradecimentos Um agradecimento especial ao Professor Supervisor Sérgio Reis Cunha e à Monitora Inês Machado Vaz pela paciência que tiveram ao nos esclarecerem as dúvidas inerentes ao desenvolver do processo. Do mesmo modo agradecemos ao Eng.º Fernando Romão do CICA pelas dicas e ideias que nos deu de boa vontade. 4/30

5 Índice Resumo... 2 Palavras-Chave... 3 Agradecimentos... 4 Índice... 5 Lista de figuras Introdução Características técnicas dos padrões Wi-Fi IEEE ("original") b g n ac Canais Análise dos Resultados Conclusão Recomendações Referências Bibliográficas Anexos /30

6 Lista de figuras Figura 1 - IEEE- Institute of Electrical and Electronics Engineers... 8 Figura 2 - Capacidade de transmissão norma IEEE b... 9 Figura 3 - Canais na frequência 2.4 GHz das normas b/g Figura 4 - Gráfico comparativo de velocidade nas diferentes normas IEEE Figura 5 - Número de canais em função da respetiva frequência /30

7 1. Introdução As redes sem fio foram desenvolvidas com o objetivo de facilitar a partilha de informações entre os diversos dispositivos tecnológicos. É, por isso, da maior importância que se mantenha a rede no seu melhor estado, de modo a proporcionar flexibilidade e ganho de produtividade e satisfação dos seus utilizadores. Este relatório surge, assim, no âmbito do Projeto FEUP, no qual nos foi proposto fazer um trabalho sobre a cobertura do sinal WIFI no campus da FEUP. Para isso realizaram-se inúmeras medições de maneira a obter resultados com a maior precisão e exatidão possível. Desta maneira, conseguimos avaliar o estado da rede na faculdade. O trabalho baseia-se na análise do local, que é importante para levantar informações que ajudarão a determinar a quantidade de routers e a qualidade do sinal que transmitem, além de ajudar a identificar e amenizar a influência negativa de fatores externos. O objetivo é oferecer cobertura adequada e boa qualidade de acesso aos utilizadores. Para a aquisição de dados foram utilizados vários procedimentos e equipamentos conseguindo resultados muito bons. Os equipamentos e softwares utilizados foram: Notebook com tecnologia sem fio g/n. Este serviu para a instalação do software inssider, o qual detetava as redes sem fio mostrando suas identidades, canal, potência do sinal, bem como as principais interferências. A medição foi feita percorrendo todos os pontos principais e essenciais da faculdade: o Bloco B, a Biblioteca, nos pisos de acesso livre a estudantes da faculdade, o auditório do Bloco A e o Bloco I, departamento de Eletrotecnia, que foi o que se revelou mais problemático devido à grande concentração de interferências com a rede Eduroam. Entrámos em todas as salas de aula livres, assim como nas oficinas e laboratórios de modo a garantir resultados o mais precisos possível. 7/30

8 2. Características técnicas dos padrões Wi-Fi IEEE Wi-Fi é uma marca registrada da Wi-Fi Alliance. É utilizada por produtos certificados que pertencem à classe de dispositivos de rede local sem fios (WLAN) baseados no padrão IEEE Por causa do relacionamento íntimo com seu padrão, o termo Wi-Fi é usado frequentemente como sinónimo para a tecnologia IEEE O padrão estabelece normas para a criação e para o uso de redes sem fio. A transmissão deste tipo de rede é feita por sinais de radiofrequência, que se propagam pelo ar e cobrir área maior do que se fosse por meio de cabos. Como existem inúmeros serviços que podem utilizar sinais de rádio, é necessário que cada um opere de acordo com as exigências estabelecidas pelo governo de cada país. Esta é uma maneira de evitar problemas, especialmente interferências. Figura 1 - IEEE- Institute of Electrical and Electronics Engineers ("original") A primeira versão do padrão foi lançada aproximadamente após sete anos de estudo em Por se tratar de uma tecnologia de transmissão por radiofrequência, o IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) determinou que o padrão fosse inserido no intervalo de frequências entre 2,4000 GHz e 2,4835 GHz. Em 1999, foi lançada uma atualização do padrão que recebeu o nome b. Permite velocidades de transmissão de: 1 Mb/s, 2 Mb/s, 5,5 Mb/s e 11 Mb/s. O intervalo de frequências é o mesmo utilizado pelo original (entre 2,4 GHz e 2,4835 GHz). 8/30

9 b Lançada em 1999, permite velocidades de transmissão de: 1 Mb/s, 2 Mb/s, 5,5 Mb/s e 11 Mb/s. O intervalo de frequências é o mesmo utilizado pelo original (entre 2,4 GHz e 2,4835 GHz). A área de cobertura de uma transmissão b pode chegar, teoricamente, a 400 metros em ambientes abertos e pode atingir uma faixa de 50 metros em lugares fechados. É importante frisar, no entanto, que o alcance da transmissão pode sofrer influência de uma série de fatores, tais como objetos que causam interferência ou impedem a propagação da transmissão a partir do ponto em que estão localizados É interessante notar que, para manter a transmissão o mais funcional possível, o padrão b (e os padrões sucessores) pode fazer com que a taxa de transmissão de dados diminua até chegar ao seu limite mínimo (1 Mb/s) à medida que uma estação fica mais longe do ponto de acesso. O contrário também acontece: quanto mais perto do ponto de acesso, maior pode ser a velocidade de transmissão. O padrão b foi o primeiro a ser adotado em larga escala, sendo, portanto, um dos responsáveis pela popularização das redes Wi-Fi. Figura 2 - Capacidade de transmissão norma IEEE b 9/30

10 g O padrão g foi disponibilizado em 2003 e é tido como o "sucessor natural" da versão b, visto que este é totalmente compatível com o seu antecessor, sendo a velocidade de comunicação limitada ao máximo de velocidade suportada pelo padrão antecessor. A atração principal deste novo padrão é poder trabalhar com velocidades de transferência de até 54 Mb/s n O desenvolvimento deste padrão teve início em 2004 e teve término em setembro de O n também é o sucessor do b. Uma das configurações mais comuns neste caso é o uso de APs que utilizam três antenas (três vias de transmissão) e STAs com a mesma quantidade de recetores. Somando esta característica de combinação com o aprimoramento das suas especificações, o padrão n é capaz de fazer transmissões na faixa de 300 Mb/s e, teoricamente, pode atingir taxas de até 600 Mb/s. Em relação à sua frequência, o padrão n pode trabalhar com as faixas de 2,4 GHz e 5 GHz, o que o torna compatível com os padrões anteriores, inclusive com o a (pelo menos, teoricamente). Cada canal dentro dessas faixas possui, por padrão, uma largura de 40 MHz. Alguns estudos indicam-nos que a área de cobertura desta norma pode passar de 400 metros em espaços abertos e em espaços fechado pode chegar aos 70 metros. Figura 3 - Canais na frequência 2.4 GHz das normas b/g 10/30

11 ac O "sucessor" do n é o padrão ac, o padrão do futuro, cujas especificações foram desenvolvidas quase que totalmente entre os anos de 2011 e 2013, com a aprovação final de suas características pelo IEEE devendo acontecer somente em A principal vantagem do ac está na sua velocidade, estimada em até 433 Mb/s no modo mais simples. Mas, teoricamente, é possível fazer a rede superar a casa dos 6 Gb/s (gigabits por segundo) num modo mais avançado que utiliza múltiplas vias de transmissão (antenas) - num máximo de oito. O padrão IEEE teve (e terá) outras versões além das mencionadas anteriormente, que não se tornaram populares por diversos motivos, como por exemplo utilidade demasiado específica. Figura 4 - Gráfico comparativo de velocidade nas diferentes normas IEEE /30

12 2.2 Canais O número de canais utilizáveis para a frequência dos 2,4 GHz são 13. Os canais variam de frequência para frequência e podem ocorrer interferências entre eles, tal como se encontra ilustrado na figura abaixo. Figura 5 - Número de canais em função da respetiva frequência As interferências numa ligação são facilmente evidenciadas quando um dispositivo tem dificuldade em conectar-se à rede ou a ligação se torna lenta. As interferências são causadas por Access Points diferentes, ligados ou não à mesma rede a partilhar mesmo canal e, ainda, em AP diferentes, também, ligados ou não à mesma Rede que se sobrepõem, overlapping, ou seja, canais diferentes em que as suas larguras de gama se intersetam. Como podemos verificar, a partir do gráfico, no canal 1 haverá interferência com qualquer Access Point que tenha, como seu canal, o 2,3,4 ou 5. Para maximizar a potencialidade da internet num local amplo como a FEUP, existem três canais que, quando colocados em três AP diferentes, não causam interferências: os canais 1,6 e 11. Esta particularidade está bem patente na Faculdade e será mais detalhadamente tratada em seguida. 12/30

13 3. Análise dos Resultados Ao longo das medições foram notados alguns problemas que afetavam a qualidade da cobertura da rede WIFI na FEUP. De facto, deparou-se com inúmeras interferências, quer internas quer externas, que diminuem a qualidade da rede Eduroam. Com efeito, as amostras revelaram interferências internas numa parte significativa das salas de aula e auditórios, isto é, ocorriam interferências entre routers de canais diferentes, assim como routers do mesmo canal, o que dificultou o Notebook em obter endereço IP, pois não conseguia escolher a qual router se ligar. Por outro lado, não tanto nas salas de aula e sim mais nas áreas de estudo, como por exemplo a biblioteca, e laboratórios no Bloco I, foram encontradas diversas interferências externas com origem em Hotspots criados por dispositivos móveis, que funcionam na mesma gama de frequências que a rede Eduroam, ou seja, 2.4GHz. Assim, é necessário tentar diminuir a quantidade destas interferências, para se obter um melhor proveito da rede na faculdade. Com base nos dados disponíveis em anexo (pág.19 a 25), relativos ao bloco B, rapidamente se infere que todos os pisos têm uma boa qualidade de sinal, sendo que esta tende a ser melhor nos pisos superiores, 2 e 3, comparativamente aos inferiores, 0 e 1, onde tende a ser mais fraca. Estes são resultados convenientes visto que é nos pisos superiores que se localizam as salas de computadores e de estudo nas quais é frequente os estudantes a utilizarem os seus próprios computadores portáteis. Na realidade, o facto de a qualidade da rede ser inferior nos pisos 0 e 1 não é significativo, visto que além de a diferença ser diminuta, as próprias salas são, na sua maioria, salas de aula de componente teórica, não sendo, por esta razão, um fator determinante para o funcionamento da aula. Quanto ao espaço pertencente à biblioteca da FEUP, os dados extraídos sugerem uma certa homogeneidade em termos de potência do sinal. Feitas as medições, houve uma ligeira discrepância no piso 4 do edifício, tendo a média das potências de sinal sido ligeiramente inferior à dos restantes pisos. No piso 2, constatou-se um valor pico de -84 dbm o qual se deve, provavelmente, a existência de interferências de Hotspots. Relativamente aos pisos 1, 3 5, estes demonstram uma qualidade de sinal bastante aceitável rondando sempre a casa dos -65 dbm. Deste modo deduz-se que estes três pisos são os que possibilitam uma melhor qualidade de acesso à rede Eduroam. 13/30

14 Seguidamente, analisámos o bloco I, visto ser este não só o departamento do nosso curso, mas também aquele que, segundo o Eng.º Fernando Romão do CICA, é a causa da maior parte dos problemas relacionados com o acesso rede da faculdade. Assim sendo, depreende-se da análise das medições feitas neste bloco que a qualidade do sinal é bastante inferior em comparação com os pavilhões mencionados em cima. É de notar, nos pisos 0 e 3, a presença evidente das tonalidades amarela e vermelha, como se pode ver nas páginas 28 e 29 do anexo, o que revela uma baixa potência de sinal. Por outro lado, nos pisos 1 e 2, a qualidade do sinal é relativamente melhor, estando, no entanto, ainda longe dos valores observados tanto no bloco B como na biblioteca, e auditório como se verá já a seguir. Finalmente, decidimos analisar a qualidade da rede WIFI no auditório já que este é o sítio onde são dadas as palestras podendo os oradores necessitar da utilização de recursos que utilizem a internet para tornar as suas apresentações mais dinâmicas. Com efeito, o auditório é um espaço com uma área bastante superior às salas nas quais efetuámos as restantes medições e, por isso, achámos pertinente e sensato fazer mais do que uma medição neste sítio. Assim, foram feitas quatro medições: no topo do auditório, no centro, na região mais baixa e, por fim, no palco. Verificámos que, apesar de não haver grande significância, a potência do sinal tende a aumentar à medida que se vai descendo o auditório, tendo na zona baixa uma potência de sinal bastante boa, -51 dbm. Analisando as interferências de rede existentes em todo o campus da FEUP, verificase que muitas delas são temporárias, ou seja, Hotspots portáteis. Através da recolha de dados na biblioteca observou-se que existiam, em grande número, interferências temporárias, principalmente nos pisos 2 e 4. Por conseguinte pôde-se constatar que estas interferências são responsáveis pela redução da qualidade da rede Eduroam. O bloco B, na sua generalidade, não apresenta interferência de Hotspots portáteis, no entanto, no Departamento I encontrou-se um elevado número de redes que se sobrepõem à rede Eduroam, como por exemplo: oceansys_wifi, robisnet, systec-fof, hidden, LSTS, linksy s, hidden, mobilelab. 14/30

15 4. Conclusão Em suma, após a análise das mais de 200 medições realizadas em toda a Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto pode concluir-se, com relativa certeza, que a FEUP tem uma boa cobertura de rede WIFI mesmo até nos sítios mais problemáticos (Bloco I) onde se verificam algumas interferências. Terminado este trabalho no âmbito do Projeto FEUP, foi possível assimilar o funcionamento dos padrões WIFI, interferências, assim como dos routers e dos canais. Concluído este estudo, sabemos ainda que a locais recorrer com vista à obtenção da qualidade possível de acesso à internet na FEUP, aquando da realização de trabalhos. Uma solução para melhorar a qualidade de acesso à internet será a utilização de cabos de rede que permitem uma diminuição da saturação da rede wireless. Futuramente, poder-se-á expandir este estudo a toda a Universidade do Porto, de modo a perceber quais as principais interferências em cada faculdade e fazer os melhoramentos necessários nas infraestruturas da rede Eduroam. 15/30

16 5. Recomendações Com base nos estudos realizados e visto que a biblioteca da FEUP é o local preferido dos alunos para estudar, recomenda-se que para aceder à internet na Biblioteca da FEUP os alunos tentem recorrer ao uso dum cabo de rede, visto que em muitos dos locais da biblioteca junto das tomadas de corrente existe uma porta de rede. A utilização destas portas de rede também ajuda a que a rede wireless esteja menos saturada e mais acessível a quem não tem possibilidade de utilizar cabos de rede. 16/30

17 6. Referências Bibliográficas Pinto, Pedro. (2009). Wireless sem colisões. [em linha], [consultado a 16/10/2014]. Disponível em: ; Electromagnetic interference at 2.4 GHz. [em linha], [consultado a 23/10/2014]. Disponível em ; ISM Bands. [em linha], [consultado a 23/10/2014]. Disponível em: ; List of WLAN Bands. [em linha], [consultado a 24/10/2014]. Disponível em: ; Emerson Alecrim. (2008). O que é Wi-Fi (IEEE )?. [em linha], [consultado a 24/10/2014]. Disponível em: ; 17/30

18 Anexos Auditório -63dBm -51dBm -76dBm 18/30

19 Bloco B Piso 0-69dBm -69dBm -62dBm -62dBm -64dBm -74dBm -67dBm -71dBm -81dBm -77dBm -67dBm -73dBm -74dBm -71dBm -66dBm -76dBm -65dBm -73dBm 19/30

20 -66dBm -66dBm -66dBm -71dBm -77dBm -67dBm -76dBm -69dBm -74dBm -76dBm -77dBm 20/30

21 Bloco B Piso 1-71dBm -73dBm -79dBm -75dBm -64dBm -78dBm -83dBm 21/30

22 -73dBm -74dBm -78dBm -81dBm -73dBm -71dBm Bloco B Piso 2-62dBm -67dBm -64dBm -63dBm -80dBm -64dBm -54dBm -76dBm 22/30

23 -62dBm -62dBm -67dBm -63dBm -80dBm -54dBm -64dBm -76dBm -64dBm -67dBm -67dBm -54dBm -67dBm -56dBm -54dBm -64dBm -56dBm -66dBm 23/30

24 Bloco B Piso 3-62dBm -62dBm -56dBm -63dBm -76dBm -64dBm -54dBm -67dBm -63dBm -54dBm -62dBm -76dBm -80dBm -64dBm -56dBm 24/30

25 -63dBm -62dBm -62dBm -63dBm -73dBm -54dBm -56dBm -64dBm -67dBm Biblioteca Piso 1-55dBm -65dBm -62dBm -57dBm 25/30

26 Biblioteca Piso 2-84dBm -71dBm -63dBm -65dBm -64dBm Biblioteca Piso 3-57dBm -66dBm -60dBm -57dBm -74dBm 26/30

27 Biblioteca - Piso 4-79dBm -71dBm -69dBm -73dBm -75dBm -74dBm -76dBm Biblioteca Piso 5 27/30

28 Departamento de Eletrotecnia Bloco I Piso 0-67dBm -73dBm -77dBm -81dBm -69dBm -80dBm Departamento de Eletrotecnia Bloco I Piso 1-73dBm -76dBm -66dBm -80dBm -75dBm -80dBm -69dBm -63dBm -63dBm 28/30

29 Departamento de Eletrotecnia Bloco I Piso 2-63dBm -74dBm -62dBm -67dBm Departamento de Eletrotecnia Bloco I Piso 3-76dBm -76dBm -66dBm -71dBm -75dBm -71dBm -69dBm 29/30

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