Cálculo de perdas e ganhos nas instalações físicas Link Budget ( Contabilidade do Link) Ewaldo Luiz de Mattos Mehl Universidade Federal do Paraná Departamento de Engenharia Elétrica mehl@eletrica.ufpr.br Link Budget Elementos Básicos de um Enlace Potência dos APs Perdas em conectores e pigtails Perdas em cabos coaxiais s das antenas Perdas em protetores de surtos Perda no espaço livre Fórmula de Friis Sensibilidade de recepção dos APs Planilha Ações de melhoria RF + + Antena - Perdas de Propagação Antena RF 1. Potência efetivamente irradiada: P irradiada = P AP P perdas +G antena [db] [dbm] [db] [dbi] RF - PERDAS + conectores + Potência Transmitida - PERDAS + es RF 2. Perdas de propagação: Atenuação do espaço livre: P espaço [db] 3. Sensibilidade efetiva do receptor: S efetiva = G antena P perdas -S AP [db ] [dbi] [db] [dbm] 1
Requisito mínimo: P irradiada + P espaço + S efetiva > 0 Margem de Desvanecimento (FADE MARGIN): valor de segurança para garantir um bom funcionamento do enlace: Mínimo: 6 db ----- 10 db Potência dos Access Points Conversão Potência dbm dbm = decibel relativo a 1mW Fórmula de conversão: [ dbm] P[ W ] = 10 log 0,001 Transceptores de WiFi (2,4 GHz): Valor típico de um Cartão PCMCIA: 15 dbm (=32 mw) Access Points: D-LINK DWL-G700AP AirPlus G: 15 dbm (=32 mw) Alpha AIP-W608: 18 dbm (=63 mw) Alpha AWUS036H: 27dBm (=500 mw) P Conversão de dbm para watts Perdas em conectores e s es 0,2 db a 0,5 db Evitar a entrada de umidade! 1,5 db 2
Perdas nos cabos coaxiais Alguns valores em 2,45 GHz RG 58: 1,05 db/m RG 213: 0,5 db/m RG 174: 2 db/m Aircom : 0,21 db/m Aircell : 0,38 db/m LMR-400: 0,22 db/m s Coaxiais RG58 RG213 Em 5,8 GHz as perdas são MAIORES: RG 58: 1,7 db/m RG 213: 0,93 db/m s das Antenas Principais antenas para 2,4 GHz Dipolo de Access Point: 2 dbi Antena Setorial: 12 dbi Antenas Omnidirecionais: 8 dbi / 15 dbi Antena parabólica sólida de 45 cm: 20 dbi Antena parabólica sólida de 60 cm: 23 dbi Antena parabólica sólida de 150 cm: 32 dbi Antena com refletor em grade: 21 dbi / 25 dbi Perdas em es contra Surtos descarregador a ar ou gás, para proteção contra surtos de tensão (não protegem contra descargas atmosféricas diretas). Perdas: entre 1,5 db e 2,5 db 3
Exemplo: Potência efetivamente irradiada Perda no Espaço Livre: Fórmula de Friis P irradiada = P AP P perdas + G antena [db] [dbm] [db] [dbi] Elemento Perda/ Acess Point + 18 dbm - 1,5 db - 2,0 db 10 m cabo RG213-5 db 2 conectores do cabo - 1 db Antena tipo grade + 23 dbi Potência efetivamente 31,5 db irradiada Equivale a aprox. 1,5 W L fs [L fs ] = db [d] = km [f] = GHz 4 π d = 20log 10 [d] = m λ Expressão prática: L fs = 92,5 + 20log10 [L fs ] = db [λ] = m ( d f ) Exemplo: Link de 2,45 GHz / distância de 6 km: L fs = 115,9 db O sinal negativo indica que trata-se de PERDAS Sensibilidade de Recepção dos Access Points A sensibilidade é variável conforme o tipo de modulação (portanto, de acordo com a taxa de transmissão) Geralmente expressa para um certo valor de BER (bit error ratio) Exemplos: Access Point b/g Placa PCI b/g 54 Mpbs (64QAM): - 76 dbm 48 Mbps (64QAM): - 71 dbm 36 Mpbs (16QAM): - 78 dbm 54 Mbps OFDM: - 68 dbm 11 Mbps CCK: - 86 dbm 1Mb Mbps BPSK: - 92 dbm 24 Mbps (16QAM): - 80 dbm 18 Mbps (QPSK): - 81 dbm 12 Mpbs (QPSK): - 82 dbm 9 Mbps (BPSK): - 85 dbm 6 Mbps (BPSK): - 91 dbm Cálculo simplificado de perdas e ganhos 4
Ações para ampliar a Fade Margin Usar cabos coaxiais com perdas mais baixas Instalar o AP próximo da antena Usar antenas com maior ganho Usar amplificadores de potência Exemplo: aproximar o AP Problemas associados Custos Dificuldade de instalação Falta de homologação para muitas antenas Limites legais para a potência efetivamente irradiada Cálculo de perdas e ganhos nas instalações físicas Link Budget Conclusões: O projeto de enlaces deve levar em conta as atenuações introduzidas pelos vários elementos das instalações físicas. Caso não sejam levadas em conta todas as atenuações, o sinal pode chegar muito fraco ao receptor, diminuindo a taxa efetiva de transmissão de dados (ou até mesmo impossibilitando o enlace). Ações de melhoria encontram geralmente empecilhos legais e de custos. 5