Modelos de cobertura em redes WIFI

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1 Departamento de Engenharia Electrotécnica Secção de Telecomunicações Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores Comunicação sem fios 2005/2006 Grupo: nº e Modelos de cobertura em redes WIFI 1

2 Introdução Nos sistemas de comunicações sem fios, devido às características do meio de comunicação é necessário recorrer a técnicas de planeamento de rádio frequência visando a optimização da cobertura efectuada por cada antena emissora. Dependendo da aplicação concreta e da gama de frequências utilizada, existem uma grande variedade de modelos teóricos e semi-teóricos disponíveis, que podem ser aplicados para a previsão de cobertura. Esta variedade deve-se ao facto do meio apresentar características de atenuação e propagação distintas para frequências diferentes. Também os fenómenos de reflexão e difracção nos obstáculos dependem fortemente da gama de frequências utilizada. Finalmente a atenuação introduzida pelos diferentes materiais que se encontram no percurso da onda rádio depende fortemente do tipo de material e frequência de emissão. Embora os modelos de propagação usados em ferramentas de projecto contabilizem estes aspectos, normalmente o resultado do planeamento teórico restringe-se à distribuição espacial do nível de potência previsto em cada ponto da área de cobertura pretendida, não frisando aspectos como o nível de ruído e potência das interferências co-canal e de canal adjacente. Convêm frisar que normalmente, situações anómalas relativas às interferências e ruído só podem ser detectadas, testando a qualidade da rede assim dimensionada, mediante a realização de medições apropriadas. No entanto, existem situações em que os modelos disponíveis, não reflectem as características específicas dos vários meios em presença. Tal facto verificou-se em Portugal durante a fase de implementação do GSM (Global System for Mobile Communication), onde os modelos em que se baseavam as diversas ferramentas de projecto em RF, não reflectiam a especificidade de certas zonas de Lisboa, nomeadamente, Alfama, Bairro Alto e Baixa Pombalina. Nestas situações, é necessário realizar medições precisas do nível de potência e qualidade da ligação em diversos pontos de forma a corrigir as falhas introduzidas pelo modelo de propagação adoptado. Consegue-se desta forma, conjugando o planeamento com as medições no terreno, optimizar o tipo de cobertura realizada por cada antena emissora. 2

3 No contexto concreto das redes locais sem fio, pode-se recorrer a ferramentas de software para realizar o planeamento. No entanto, em situações onda a zona de cobertura não tem dimensões apreciáveis é usual recorrer a técnicas de medição, com vista a identificar os melhores pontos de colocação dos diversos pontos de acesso. Torna-se evidente que numa medição, à que contabilizar aspectos como nível de potência do sinal, nível de potência do ruído, valor da relação sinal/ruído e ritmo efectivo de transferência de dados, de forma a identificar correctamente as zonas de cobertura óptima e de cobertura deficiente. Objectivos No contexto concreto deste trabalho, o ambiente típico de propagação é o ambiente indoor, cujo o canal é usualmente classificado como canal em linha de vista se o emissor e receptor estão em linha de vista ou obstruído em caso contrário. O modelo de propagação indoor, tem de contabilizar o tipo de edifício em questão e efeitos dos vários obstáculos presentes (paredes, portas, divisórias, etc), sendo o mais exacto o Attenuation Factor model em que a atenuação da potência do sinal com a distância é descrita por d PL( d) = PL( d [ ] + 0 ) db 10nsf log + FCi (1) d 0 i onde se têm as seguintes grandezas relevantes: PL ( d) - Atenuação da potência com a distância PL ( d 0 ) - Atenuação da potência à distância de referência d 1m 0 = nsf - Parâmetro dependente da transmissão se realizar entre pisos distintos ou no mesmo piso. FC i - Factor de correcção de ordem i. Entre estes há que considerar factores relativos à propagação entre pisos, à presença de vidros, à 3

4 propagação entre salas e outros ambientes típicos de propagação indoor. Além dos factores de correcção já mencionados, quando existem diversos pontos de acesso a operar em simultâneo no mesmo canal, a SNR (Signal Noise Ratio) resultante vem atenuada, uma vez que existe um termo de interferência resultante da interferência co-canal e de canal adjacente. Para simulação desse cenário serão colocados 4 pontos de acesso a operar em simultâneo na sala 3.3. Embora a transmissão nas redes WIFI se processe na banda dos 2.2 GHZ, podem-se considerar como aceitáveis os valores referentes a 1.9 GHz, uma vez que os fenómenos de reflexão, difracção e propriedades dos materiais são semelhantes para ambas as frequências. Como objectivo do trabalho pretende-se definir os factores de correcção mais relevantes para adaptação, do modelo de propagação considerado, ao cenário que se pretende caracterizar. Para esse efeito, será necessário realizar uma campanha de medições da qualidade de cobertura fornecida pelos pontos de acesso, colocados de forma a contemplarem os vários cenários possíveis de cobertura em ambiente indoor. Em qualquer uma das situações pretende-se que a campanha de medições obedeça aos seguintes critérios: 1. Identificação dos diversos cenários de medição possíveis. 2. Medição dos valores da potência de sinal, ritmo efectivo, potência de ruído e relação sinal/ ruído, nas linhas de medição definidas nas plantas. Nos corredores, consideram-se para efeitos de medição pontos distanciados de 1 metro ao longo das linhas assinaladas a vermelho nas plantas e uma cota de 1.5 metros. 3. Construção dos gráficos relativos aos valores medidos no ponto anterior. 4. Comparação para os diversas pontos de medição, dos resultados obtidos com os previstos pelo modelo de propagação descrito pela expressão (1). 4

5 5. Identificar os factores de correcção do modelo de propagação, relativos a cada área de medição e cenário considerado. Todos os grupos deverão entregar um relatório abrangendo os seguintes tópicos: 1. Introdução 2. Identificação das diversas zonas de medição e adaptação do Modelo de propagação. Cálculo da atenuação teórica e gráficos da potência 3D e 2D para cada uma das áreas de medição. 3. Apresentação da metodologia de medição e dos resultados obtidos para cada uma das áreas de medição. 4. Comparação dos resultados teóricos com os resultados práticos. 5. Estimativa do nível/efeito de interferência co-canal (ambiente da sala 3.3), devido à presença de outras estações a operar no mesmo canal. 6. Conclusões. Como elementos adicionais, é fornecido, a cada grupo, um adaptador para Wireless Lan b/g e o software necessário para as medições. Nos trabalhos devem ainda constar os seguintes elementos: - Relatório do trabalho realizado em ficheiro 5

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