Calculando a distância

Calculando a distância

O sinal transmitido pelo ponto de acesso é espalhado por uma grande área, de forma que apenas uma pequena quantidade da energia irradiada é efetivamente captada pela antena receptora. Vamos então a uma outra tabela, dessa vez com a perda teórica em um ambiente livre de obstáculos:

500 m	-94.4 dB
1 km	-100.4 dB
2 km	-106.4 dB
4 km	-112.4 dB

Como disse, estes números são puramente teóricos, a começar pelo fato de que não temos (pelo menos não dentro da atmosfera do nosso planeta) um ambiente completamente livre de obstáculos, já que a própria umidade do ar atenua o sinal em certa intensidade.

Em um ambiente real, você poderia calcular uma perda de 117 dB para uma distância de 2 km em campo aberto, com um acréscimo de 6 a 9 dB cada vez que a distância dobra.

A margem é necessária, pois em uma situação real você raramente consegue obter um alinhamento perfeito das antenas e fatores ambientais, como o vento e a chuva podem balançá-las (tirando-as da posição ideal). Além disso, variações da umidade afetam o sinal, de forma que o sinal é mais atenuado em dias chuvosos, o que é um dos grandes problemas dos provedores que oferecem acesso wireless. Sem uma boa margem de tolerância, sua rede poderá funcionar bem nos dias de tempo bom, mas ficar instável nos dias nublados ou durante as chuvas.

Subtraindo a perda da potência inicial do sinal, obtemos o valor que chega até o cliente. Se a potência inicial (incluindo o ganho da antena) é de 19 dBm e a perda causada pelo percurso (incluindo os obstáculos) é de 117 dB, por exemplo, significa que o cliente receberá um sinal de apenas -98 dBm. Se a potência de transmissão fosse aumentada para 26 dBm, ele receberia -91 dBm e assim por diante.

Veja que aqui estamos falando em valores negativos, que consistem em apenas uma pequena fração de milliwatt. Como vimos, um sinal de 1 milliwatt equivale a 0 dBm e precisamos dobrar a potência do sinal para cada 3 dBm adicionais. Da mesma forma, cada vez que dividimos a potência do sinal pela metade, subtraímos 3 dBm, de forma que -3 dBm equivalem a 0.5 milliwatt, -6 dBm correspondem a 0.25 e assim por diante. Se você fizer a conta, vai ver que -98 dBm corresponde a um valor realmente muito baixo.

Ao receber o sinal, o cliente precisa amplificá-lo, de forma que ele possa ser processado. Entra em cena então outra especificação importante, que é a sensibilidade de recepção (receive sensitivity), que corresponde ao nível mínimo de sinal que o cliente precisa para receber os dados, com um volume aceitável de erros de recepção.

Ao criar um link de longa distância, é importante usar pontos de acesso e placas com a maior sensibilidade possível. Tenha em mente que uma diferença de apenas 6 dB na recepção permite obter o dobro do alcance, utilizando as mesmas antenas. Este acaba sendo o principal diferencial entre placas de diferentes fabricantes, mesmo quando elas são baseadas no mesmo chipset.

Uma dica é que os pontos de acesso e placas 802.11g atuais oferecem em geral uma recepção melhor do que produtos antigos, baseados no padrão 802.11b (mesmo se utilizadas as mesmas antenas), devido a melhorias nos chipsets.

Os aparelhos baseados no 802.11n oferecem uma taxa de transferência muito maior a curtas distâncias, devido ao uso do MIMO, mas esta característica é praticamente inútil em links de longa distância, onde normalmente utilizamos uma única antena. O 802.11n oferece algumas melhorias adicionais no sistema de correção de erros e na transmissão do sinal, que reduzem o overhead da transmissão em relação ao 802.11g, resultando em um certo ganho na taxa de transmissão (mesmo com uma única antena), mas não espere muito. Note também que um grande número de pontos de acesso 802.11n utilizam antenas fixas, o que os tira da lista de opções.

Você encontra a relação entre o nível mínimo de sinal para cada taxa de transferência nas especificações da placa ou do ponto de acesso. A maioria dos dispositivos trabalha com um valor mínimo de -92 dBm e alguns chegam a -95 dBm (note que a sensibilidade de recepção não está necessariamente relacionada à potência de transmissão). Entretanto, esse valor corresponde à taxa de transmissão mínima, a 1 megabit. Para que a rede possa trabalhar a velocidades mais altas, é necessário um sinal mais forte. Aqui vai uma tabela de referência para que você possa ter uma idéia. Os valores podem variar em até 6 dBm, de acordo com a marca e o modelo da placa:

1 mbps	-92 dBm
2 mbps	-91 dBm
5.5 mbps	-90 dBm
9 mbps	-88 dBm
12 mbps	-87 dBm
18 mbps	-86 dBm
24 mbps	-83 dBm
36 mbps	-80 dBm
48 mbps	-74 dBm
54 mbps	-72 dBm

Pela tabela podemos ver que um sinal de -98 dBm é muito baixo, mesmo para criar um link de apenas 1 megabit. Para cada redução de 3 dB no sinal, temos uma redução de 50% na potência, de forma que -98 dBi corresponde a apenas um quarto de -92 dBi, que seria o mínimo para estabelecer a conexão, dentro das especificações da tabela.

Como citei anteriormente, o ganho da antena afeta também a habilidade de recepção do cliente, de forma que seria possível estabelecer a conexão com sucesso usando uma antena de maior ganho no cliente, que permitisse elevar o sinal de -98 dBm até o nível mínimo necessário.

Uma simples antena setorial ou yagi com 8 dBi de ganho, devidamente apontada para a antena do ponto de acesso remoto, seria suficiente para elevar o sinal ao nível mínimo (a 1 megabit), mas seria necessário usar uma antena com pelo menos 26 dBi para ter uma chance de efetuar a conexão na velocidade máxima, a 54 megabits.

Uma antena de 26 dBi de ganho seria muito cara e volumosa, e a instalação seria difícil, já que tanto ganho resulta em um sinal muito focalizado. Nesse caso, seria muito mais simples usar uma antena de maior ganho no ponto de acesso, mantendo o cliente com uma antena de 8 ou 12 dBi.

No exemplo, estamos emitindo um sinal de 19 dBi, o que corresponde à potência inicial do ponto de acesso, usando a antena padrão, de 2 dBi. Se a substituíssemos por uma antena de 16 dBi a potência do sinal já subiria de 19 (17+2) para 33 dBi (17+16). Descontada a atenuação, o cliente recebia (em teoria) um sinal de -84 dBi, o que reduziria e muito o ganho necessário para chegar nos -72 dBi necessários para efetuar a conexão a 54 megabits.

A fórmula para calcular o sinal que chega efetivamente ao receptor é:

Potência de transmissão + ganho da antena - perda de sinal + ganho da antena receptora