Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Título do trabalho: Rede WiFi Relatório Projeto FEUP SubTítulo: Rede WiFi da FEUP 2014/2015 -- MIEEC: Equipa7: Supervisor: Sergio Cunha Monitor: Susana Neves Estudantes & Autores: Luís Teixeira up201406320@fe.up.pt David Figueiredo; João Pinto; Rodrigo Abreu; Miguel; 1
Resumo Este relatório surge no âmbito do projecto FEUP no qual nos foi proposto estudar a rede wi-fi da faculdade com o objetivo de dar a conhecer aos novos estudantes toda a rede disponível da faculdade, como esta se apresenta, o modo como funciona e onde podemos ter acesso a ela, quais os melhores locais para o fazer. Levanta-se uma questão fundamental: Será que a rede WiFi disponivel é suficiente para cobrir toda a faculdade e suportar o acesso de toda a comunidade a mesma? Para tal questão, utilizámos uma aplicação, Wifi Analyzer, que nos permitia reconhecer o sinal e avaliá-lo em varios parametros como a relação sinal ruido e força do mesmo. Estes aspetos facilitaram a elaboração de mapas da destribuição da rede para uma melhor analise e obtenção da informação que realmente importa. Para através de uma só vizualização retirar a nivel qualitativo os dados fundamentais no qual o utilizador poderá recorrer com o fim de desempenhar da melhor forma todas as funçoes de que este prescinde. 2
Agradecimentos Gostariamos de dar os nossos mais sinceros agradecimentos ao professor orientador da disciplina e docente Sergio Cunha e à monitora Susana Neves pelo apoio, pela orientação e disponibilidade prestada durante o decorrer quer da pesquisa de dados, quer do tratamento dos mesmos. Ajudando assim na elaboração deste trabalho. 3
Índice Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto... 1 Resumo... 2 Agradecimentos... 3 Indice... 4 Glossário... 5 1. Introdução... 6 2. Rede WiFi... 7 2.1 Como funciona a rede WiFi?... 7 2.1.1 Gamas, canais de transmissão e interferencias.... 8 3. Metodologia de trabalho utilizada.... 9 4.Resultados... 10 Conclusoes... 11 Registos Bibliograficos...Error! Bookmark not defined. Anexo A... 13 4
Glossário IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers - Uma sociedade profissional que auxilia engenheiros nas áreas de eletricidade e eletrônica com publicações, conferências e desenvolvimento de padrões. o o o 802.11: Uma especificação do IEEE para redes wireless (sem fio) na faixa de freqüência a 2.4 GHz com uma taxa máxima de transferência de dados a 02 Mbps. 802.11a: Uma especificação do IEEE para redes wireless (sem fio) na faixa de freqüência a 5 GHz com uma taxa máxima de transferência de dados a 54 Mbps. A especificação IEEE 802.1a também inclui suporte a QoS (Quality of Service), tecnologia para proteção a dados de voz e multimédia. 802.11b: Uma especificação do IEEE para redes wireless (sem fio) na faixa de freqüência a 2.4 GHz com uma taxa máxima de transferência de dados a 11 Mbps. Access Point (AP): Dispositivo que efetua a interconexão entre os utilizadores da rede e a própria rede. SNR: razão sinal-ruído que calcula a potência de um sinal e a potência do ruído sobrepôsto ao sinal ( SNR = Psinal / Pruido ). 5
1. Introdução Século XXI, o mundo está em constante mudança, criam-se certas necessidades às quais é fundamental responder. A rede wi-fi surge em resposta a uma dessas necessidades. É de conhecimento geral que a invenção da internet revolucionou o mundo, mas apenas podia ser utilizada com as devidas ligações. Ora, tal facto, impedia ao utilizador movimentar-se e a possuir todos os seus aparelhos ligados fisicamente á rede. Em solução a este e a mais alguns problemas surge a rede wi-fi, permitindo um acesso eficaz e com qualidade, sem qualquer tipo de cabos e a distâncias superiores em relação a fonte. Nos dias de hoje a rede wi-fi é utilizada diariamente por milhões de pessoas em vários locais, tais como, cafés, restaurantes, centros comerciais, parques ao ar livre, chegando mesmo aos transportes públicos. Claro que não poderia faltar as escolas, pois cada vez mais a internet é utilizada como uma ferramenta de estudo e de trabalho. Partindo disto, elaborámos um trabalho sobre a rede wi-fi da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP) com o intuito de ficar a conhecer como se destribui o sinal da rede, onde tem melhor qualidade, as áreas que abrange, velocidade de download, possiveis zonas de interferencias etc. 6
2. Rede WiFi Cada vez mais se torna facíl aceder a internet. Por vezes surgem situações inesperadas como perder um comboio e não ter como saber quando será o próximo, ou simplesmente estar com um grupo de amigos e surgir uma duvida sobre algum tema. Nos dias de hoje basta ter um dispositivo móvel e questões desta ordem já não serão problema, o acesso a internet e a circulação de informação é cada vez maior. Estima-se que entre 2000 e 2010, houve um aumento em 444% no numero de pessoas com acesso a internet em todo o mundo, correspondendo a cerca de dois mil milhões de utilizadores. Este aumento deve-se a facilidade com que a internet está disponível. Todo este aumento significativo corresponde em grande parte a existência da rede WiFi, com a facilidade como é implementada por via de hotspot s, não sendo um sistema muito complexo, e acima de tudo pela relação baixo custo e qualidade do sinal emitido, proporcionando assim imensos beneficios não só ao utilizador mas também as operadoras responsáveis pela distribuição do sinal. (wikipédia 2014) 2.1 Como funciona a rede WiFi? Uma rede WiFi corresponde a uma rede sem fios no qual se transmite informação através de ondas de radio numa gama de frequências superior ao que costumamos utilizar por telemóvel ou televisão (Imagem 1). A comunicação é baseada num sistema wireless (sem fios) sendo identica a transmissão via radio (emissor-recetor). Da seguinte forma: O computador traduz e emite a informação através de ondas de radio segundo uma antena. A informação é recebida e descodificada pelo router que vai enviar esta mesma informação para a Internet usando uma ligação fisica Ethernet com fios. Acontecendo também o processo inverso no qual o utilizador pode ser também um recetor de informação. (Marshall Brain 2014) 7
Imagem 1 - Comparação da gama de frequencia de diferentes tipos de transmição de informação. 2.1.1 Gamas, canais de transmissão e interferencias. A rede WiFi transmite-se numa gama de frequências bem definida pelo IEEE no intervalo de 2,4 a 2,5 GHz e dividida por canais (como podemos verificar na imagem 2). Cada operadora transmite sinal numa dada área, num respetivo canal. Por vezes ocorrem interferencias com outros sinais transmitidos, que ao cruzarem-se com o sinal esperado (e no qual o utilizador está conectado) por serem de frequências diferentes, o primeiro vai sobrepor-se ao segundo, atenuando assim a força do sinal esperado. Por vezes pode mesmo ocorrer a anulação da onda que transporta a informação para o dispositivo. (wikipédia 2013) Relação sinal/ruído: onde P é a potência média e A é o valor quadrático médio (RMS) da amplitude. Imagem 2 distribuição dos canais pela gama de frequencias 2,4 a 2,5 GHz. 8
3. Metodologia de trabalho utilizada Partindo da planta da Faculdade de Engenharia da Univerdidade do Porto instituímos os locais de lazer com acesso a rede wifi da faculdade. Um dos nossos critérios usados, foi precisamente a relação entre o número de medições e o número de locais mais frequentados, ou seja, quanto mais frequentados forem os locais de lazer, mais medições foram neles realizadas. Assim podiamos obter conclusões mais precisas e realistas sobre os locais que realmente interessam a comunidade universitaria. Para a realização concreta da medição foram utilizados dois dispositivos móveis com a aplicação Wifi Analyzer neles instalados que nos permitiram obter os seguintes valores: Rácio sinal/ruído (SNR); Velocidade de receção de sinal; Intensidade de sinal; Interferências. Para a obtenção dos resultados no terreno, recorremos ao seguinte procedimento: Resultados exibidos após cálculo da média dos valores apresentados durante 20s; Distância média entre pontos - 15 passos; Anotação dos resultados num mapa/esboço para facilitar a analise dos resultados e futura construção de um mapa; 9
4.Resultados Contagem total: 100 medições. Para além das medições expostas foram realizadas na cantina 9, no pavilhão desportivo 2 e nos parques de estacionamento 14, nos quais o sinal era muito fraco e por vezes até mesmo impossível de se conectar ao access point mais próximo. Interferências - Por toda a Feup foi obtida uma interferência entre o access point da eduroam e o da feup.conferencias, na qual a diferença da potência oscilava entre os 5 e 10 dbm. Para além disto, era também frequente encontrar-se uma rede criada por um utilizador anonimo dentro do alcance da eduroam. Através dos resultados construimos um mapa no qual tivemos em consideração três aspetos a analisar, velocidade de download, SNR e intensidade de sinal. Imagem 3 Mapa da cobertura da rede WiFi. Qualidade de sinal: Azul-escuro boa; azul razoável; azul-claro fraca. As medições efectuadas e organizadas por zonas encontram-se disponiveis no anexo A. 10
Conclusões A realização deste trabalho foi util para o grupo de trabalho em varios parametros, permitiu uma analise mais aprofundada sobre a rede WiFi, desde como esta é distribuida até aos fatores que podem influenciar a qualidade de receção do sinal. Permitiu uma interação com estudantes da nossa area, mais precisamente com a monitora que nos auxiliou não só na elaboração de todo o trabalho mas também em questões sobre o curso e todo o percurso academico que temos pela frente. Foi uma grande ajuda para a nossa inserção na FEUP. Quanto a questão inicial: Será que a rede WiFi disponivel é suficiente para cobrir toda a faculdade e suportar o acesso de toda a comunidade à mesma? Podemos concluir que existe falhas em pontos fundamentais como a cantina e outras areas de lazer que tem fraca qualidade de sinal. Assim, torna-se mais facil melhorar futuramente a distribuição do sinal pela faculdade. 11
Referências Bibliográficas Marshall Brain, Tracy V. Wilson and Bernadette Johnson. How WiFi works. 2014. http://computer.howstuffworks.com/wireless-network4.htm (acedido em outubro de 2014). wikipédia. Relação sinal-ruído. 2013. http://pt.wikipedia.org/wiki/rela%c3%a7%c3%a3o_sinal-ru%c3%addo (acedido em outubro de 2014).. Uso da Internet no mundo. 2014. http://pt.wikipedia.org/wiki/uso_da_internet_no_mundo (acedido em outubro de 2014). 12
Anexo A Tabela de Resultados Dep. G.I. e Mec. (entrada) Velocidade de sinal 65 65 Rácio Sinal/Ruído 14 15 Intensidade de Sinal -70-70 Dep. G.I. e Mec. (café) Velocidade de sinal 39 26 19 Rácio Sinal/Ruído 5 2 9 Intensidade de Sinal -79-76 -84 Dep. Eletro (entrada) Velocidade de sinal 58 65 Rácio Sinal/Ruído 11 11 Intensidade de Sinal -68-75 CICA Velocidade de sinal 65 Rácio Sinal/Ruído 12 Intensidade de Sinal -58 Pátio entre eletro e Cica Velocidade de sinal 19 Rácio Sinal/Ruído 6 Intensidade de Sinal -8 Corredor (departamentos) Velocidade de sinal 54 63 39 65 65 26 Rácio Sinal/Ruído 10 10 7 14 9 9 Intensidade de Sinal -67-65 -75-69 -70-78 Dep. Civil Velocidade de sinal 65 65 26 Rácio Sinal/Ruído 14 12 2 Intensidade de Sinal -70-62 -78 13
Dep. Minas Velocidade de sinal 65 65 Rácio Sinal/Ruído 11 12 Intensidade de Sinal -63-55 Dep. Química (entrada) Velocidade de sinal 65 Rácio Sinal/Ruído 12 Intensidade de Sinal -70 Dep. Química (café) Velocidade de sinal 26 Rácio Sinal/Ruído 12 Intensidade de Sinal -75 Bar de minas (exterior) Velocidade de sinal 16 25 20 36 39 Rácio Sinal/Ruído 8 13 13 10 10 Intensidade de Sinal -84-80 -80-78 -75 Entrada da FEUP Velocidade de sinal 65 65 65 65 65 65 Rácio Sinal/Ruído 12 12 12 9 10 10 Intensidade de Sinal -50-60 -65-78 -82-80 Corredor B Velocidade de sinal 58 39 50 65 65 58 Rácio Sinal/Ruído 6 8 12 13 10 12 Intensidade de Sinal -70-73 -70-60 -57-70 Velocidade de Sinal 52 65 32 65 65 65 Rácio Sinal/Ruído 10 12 2 5 3 10 Intensidade de Sinal -61-65 -80-65 -77-58 Velocidade de sinal 65 65 65 Rácio Sinal/Ruído 14 12 10 Intensidade de Sinal -55-52 -60 Biblioteca (Exterior) Velocidade de sinal 26 39 19 26 39 52 Rácio Sinal/Ruído 11 11 6 10 13 13 Intensidade de Sinal -80-73 -85-78 -73-70 14
Velocidade de sinal 65 65 31 Rácio Sinal/Ruído 14 12 10 Intensidade de Sinal -65 65-70 Bar Biblioteca Velocidade de sinal 21 36 20 24 Rácio Sinal/Ruído 12 12 13 11 Intensidade de Sinal -85-80 -84-82 AEFEUP(interior) Velocidade de sinal 52 65 65 65 65 65 Rácio Sinal/Ruído 11 12 14 12 9 12 Intensidade de Sinal -70-55 -59-53 -63-58 AEFEUP (esplanada) Velocidade de sinal 58 39 62 39 65 58 Rácio Sinal/Ruído 10 8 10 5 11 11 Intensidade de Sinal -70-75 -70-72 -60-65 Velocidade de Sinal 39 39 Rácio Sinal/Ruído 8 10 Intensidade de Sinal -78-77 Entrada da FEUP (exterior) Velocidade de sinal 39 39 58 65 Rácio Sinal/Ruído 9 11 14 13 Intensidade de Sinal -74-75 -70-68 Jardim Velocidade de sinal 65 60 39 45 26 39 Rácio Sinal/Ruído 8 10 11 6 4 7 Intensidade de Sinal -63-70 -71-73 -79-76 Velocidade de sinal 32 26 26 19 65 52 Rácio Sinal/Ruído 8 5 8 3 10 6 Intensidade de Sinal -78-81 -76-84 -64-75 Velocidade de sinal 65 65 58 65 65 55 Rácio Sinal/Ruído 11 12 10 10 11 10 Intensidade de Sinal -59-65 -62-63 -70-70 15
Velocidade de sinal 26 22 19 19 Rácio Sinal/Ruído 7 7 5 6 Intensidade de Sinal -75-77 -80-81 Bar de minas (interior) Velocidade de sinal 19 26 22 Rácio Sinal/Ruído 6 9 8 Intensidade de Sinal -80-72 -76 Velocidade de sinal - Mbps Rácio Sinal/Ruído - db Força de Sinal - dbm 16