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Redes WLAN de Alta Densidade
Atualmente os terminais móveis, sejam notebooks, netbooks, tablets ou smartphones, possuem interface
Wi-Fi embarcada o que permite as pessoas estar “On Line” em qualquer ambiente que possua cobertura
Wi-Fi disponível, quer seja remunerada ou sem custo.
A disponibilidade Wi-Fi é cada vez mais comum nos ambientes públicos e muito mais que um serviço ela
é cada vez mais um benefício dado ao cliente ou visitante daquele ambiente.
Este tutorial aborda alguns pontos importantes do uso da tecnologia WLAN em ambientes de grande
concentração de usuários e APs, tais como praças de alimentação de shopping, terminais de
embarque/desembarque de passageiros, teatros, ginásios, escolas e estádios de futebol.
Arnaldo de Carvalho Junior
Engenheiro Eletricista – modalidade Eletrônica pela Universidade Santa Cecilia (Santos, SP – 1991),
possui MBA em Gestão Empresarial pela Fundação Getúlio Vargas (2001), com extensão MBA da
Universidade da Califórnia – Irvine (2001).
Especialista em Telecomunicações, com ênfase em sistemas de acesso rádio GSM, CDMA, 3G, LTE,
WiMAX e Wireless LAN. Possui ainda certificações Gerenciamento de Projetos PMP, WLAN CWNA e
Cisco R&S CCNA e CCNP.
Com experiência de 20 anos em Telecomunicações, atuou em empresas como Cisco, Alcatel-Lucent,
MSI, entre outras, ocupando posições tais como Consultor de Engenharia de Sistemas Wireless, Gerente
de Engenharia de Pré-venda Wireless e Gerencia de Produto.
É professor de disciplinas relacionadas a Telecomunicações e Redes de Computadores no Instituto
Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo – Campi Cubatão desde 1992 e da Universidade
Católica de Santos desde 2003.
Email: [email protected]
Categoria: Redes de Dados Wireless
Nível: Introdutório Enfoque: Técnico
Duração: 15 minutos Publicado em: 12/11/2012
1
Redes WLAN: Introdução
As redes WLAN se proliferam no mundo. No Brasil, com o aumento da penetração de terminais móveis,
tablets e netbooks 3G/Wi-Fi, o calendário de mega eventos de shows e esportivos nos próximos anos,
tende a aumentar muito o acesso a redes públicas de WLAN. Tanto que começam a ganhar atenção
inclusive das grandes operadoras de telecomunicações.
Assim como qualquer rede de células, o projeto de Redes WLAN deve levar em consideração a
COBERTURA, a CAPACIDADE e a INTERFERÊNCIA. Essas 3 variáveis são interdependentes.
Quanto maior a cobertura, maior o número de Access Points (APs) e um plano de frequências bem
planejado é necessário para diminuir a INTERFERÊNCIA. Por outro lado, um aumento do número de
usuários simultâneos (CAPACIDADE) exige maior taxa de transmissão de dados média por AP. A taxa
de transmissão de dados é diretamente dependente da qualidade do canal, da relação sinal-ruído (S/N).
Quanto mais afastado um usuário está de um AP, mais próximo de uma eventual fonte de interferência
(AP vizinho) e menor a potência do sinal servidor ele está. Em consequência, menor Relação S/N.
Aumentar a taxa média de dados do AP implica limitar o alcance de COBERTURA de cada APs, o que
gera um aumento do número de APs e, portanto, maior INTERFERÊNCIA entre eles. Esse é um círculo
vicioso onde somente com um projeto de RF bem planejado pode encontrar o ponto de equilíbrio.
Figura 1: Inter-relação entre COBERTURA, CAPACIDADE e INTERFERÊNCIA
Assim, para o projeto de WLAN de Alta Densidade, deve-se procurar responder as seguintes perguntas:
Qual a área de cobertura a ser atendida pelo serviço WLAN?
Qual é o perfil do ambiente de cobertura (Indoor, Outdoor, Comercial, Escritório, Industrial,...)?
Qual o perfil de tráfego desejado por usuário?
Taxa de pico, taxa média downlink e uplink, BER, entre outros parâmetros?
Quantidade de Usuários na Área?
Tipo de Dispositivo do Cliente?
Qual o Espectro de Frequências a ser utilizado?
Essas perguntas ajudarão a definir o raio médio por AP, as Bandas e Planos de Frequência, o tipo de AP,
Antena a ser utilizada, etc., e a quantidade de usuários por AP.
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Redes WLAN: Espectro de Frequências e Bandas
Um dos atrativos das redes WLAN é que utilizam faixa de frequências não licenciadas. No Brasil, de
acordo com a Resolução 506/08 da Anatel, as seguintes faixas de frequências estão disponíveis:
2400 – 2483MHz, que suporta 11 canais de 20MHz, sobrepostos, deslocados de 5MHz cada, ou no
máximo 3 canais não sobrepostos (1, 6, 11).
5150 – 5350 MHz, somente para aplicações Indoor e EiRP abaixo de 200mW (23dBm)
5470 – 5725 MHz, indoor ou outdoor, com restrições de potência máxima, e com uso de DFS (Dynamic
Frequency Selection) e TPC (Transmit Power Control) preferencialmente para evitar interferências com
Radar.
5725 – 5850 MHz, para sistemas Ponto-a-Ponto e Ponto-Multiponto, redes MESH, etc.
Apesar de existirem 663MHz de espectro não licenciado para WLAN, restrições existem, seja em número
de canais, potência máxima (ou EiRP dependendo da banda) permitida ou aplicação destinada (indoor,
outdoor, redes locais, ponto-multiponto, …).
A tecnologia empregada é outro fator limitante. Os padrões 11g (2.4GHz) e 11a (5GHz) utilizam canais
de 20MHz, já o padrão 11n suporta canais de 20 e 40MHz, em 2.4 e 5GHz.
Tabela 1: Número Máximo de Canais por Faixa de Frequências
FAIXA DE FREQUÊNCIAS
(MHz)
NÚMERO DE CANAIS
20MHz 40MHz
2400 - 2483 3 (3) 1
5150 - 5350 8 (8) 3
5470 - 5725 11 (8) 5 (3)
5725 - 5850 5 (4) 2
A tabela 1 acima mostra o número máximo de canais não sobrepostos por faixa de frequências disponível.
Os números entre Parênteses referem-se ao número de canais prático devido a outras limitações tais como
Domínio Regulatório, Limitações de Hardware ou Firmware dos APs, restrições em outros países, etc. É
fundamental observar as especificações do fornecedor do AP e dos dispositivos do cliente para saber qual
é o número de canais disponível por faixa de frequências, já que mesmo que o produto tenha sido
homologado para operar no Brasil, é possível que ele não suporte a faixa toda disponível no país.
A faixa de 2.4GHz é a mais restritiva em número de canais, justamente a mais utilizada e mais poluída de
interferência, pois todos os dispositivos WLAN suportam essa faixa, compartilhada com outros
dispositivos tais como Câmeras e Telefones s/ Fio, Fornos de Micro-ondas, Controle Remoto de
Videogames, etc.
Então deve-se utilizar somente a faixa de 5GHz, que possui mais canais, inclusive de 40MHz, para
utilizar a tecnologia 11n, de maior velocidade máxima? Não necessariamente. Quanto maior a frequência,
menor o alcance do AP e nem todos os terminais suportam essa faixa. Os terminais móveis (smartphones,
tablets, etc.) possuem restrições de autonomia de bateria e muitos não suportam a faixa de 5GHz. Quando
operam nas bandas de 2.4 e 5GHz, podem não suportar canais de 40MHz, que exigem múltiplos
transmissores / receptores (tecnologia MIMO) e, portanto, maior consumo de bateria.
3
Diferentemente das tecnologias celulares 2G/3G que são FDD (usam par de frequências, cada uma
transmitindo em um sentido da comunicação, Full-Duplex), o WLAN é TDD (mesma frequência é
utilizada para transmissão em cada sentido). Assim, o WLAN funciona analogamente a um
“Barramento”, ou Hub, onde em um instante se transmite do AP p/ cliente e em outro instante, de um
cliente para o AP.
4
Redes WLAN: Cobertura
O alcance ou raio que permitirá o cálculo da área de cobertura do AP depende de vários fatores, tais
como: características do AP (tipo de antena, potência máxima, sensibilidade, tecnologia,...),
características do terminal do usuário considerado (potência, sensibilidade, tecnologia, …), velocidade
mínima na borda da cobertura, relação sinal-ruído e características do ambiente (obstáculos, frequência
utilizada, altura relativa entre Tx e Rx, …).
Para um projeto de AP dual band, é desejável que a cobertura de 2.4GHz coincida com a cobertura de
5GHz, caso contrário a cobertura em 5GHz apresentará buracos, já que a maior frequência sofre maior
atenuação na via. Como a faixa de 5GHz é pouco mais que 2x a frequência da faixa de 2.4GHz, uma
opção é experimentar limitar a velocidade mandatória mínima de 2.4GHz aproximadamente 2x a da faixa
de 5GHz. Por exemplo, limitar a velocidade mandatória mínima de 2.4GHz em 12Mbit/s (MCS 1) e a de
5GHz em 6Mbit/s (MCS 0) ou a de 2.4GHz em 24Mbit/s e a de 5GHz em 12Mbit/s. Ao fazer isso,
dispositivos 11b não poderão ganhar acesso no sistema por não suportarem estas velocidades. Baixar a
potência do rádio de 2.4GHz do AP não é a melhor solução, pois ela somente auxilia na direção de
downlink (AP=>Cliente) e não na direção oposta (Cliente=>AP). Já utilizar antenas de maior ganho na
faixa de 5GHz do que na de 2,4GHz é uma boa opção, já que a antena melhora a performance nas duas
direções (downlink e uplink).
Para o planejamento de sistemas de rádio enlace utiliza-se o cálculo de balanço do enlace (link budget) e
uso de modelos matemáticos de propagação para estimativa do raio e área de cobertura. Infelizmente é
muito difícil obter dados detalhados e precisos de dispositivos WLAN cliente (laptops, tablets, telefones
celulares,...) e as vezes até mesmo de alguns fabricantes de APs.
O ambiente onde será instalado o sistema WLAN também varia muito. Assim, em ambientes onde se
utilizará vários APs, é extremamente recomendável a realização de um Radio Survey e Site Survey.
Nesses levantamentos, posiciona-se o AP em uma posição típica de instalação e realizam-se medições de
cobertura e tráfego com software de teste de campo e/ou com dispositivo típico de cliente. Estas medições
auxiliarão a determinar o raio “prático” de cobertura e a estimativa de APs necessários para a área total do
ambiente. Estes testes devem ser realizados em vários pontos dentro da área de cobertura do AP, com a
configuração prevista de funcionamento (velocidade mínima mandatória na borda), potência do AP e
antena a ser empregada e são muito mais confiáveis do que o uso de simulações de cobertura com
modelos matemáticos puramente teóricos.
Existem modelos matemáticos para condição sem obstrução como o Modelo do Espaço Livre (note que
não somente a linha de visada entre Tx e Rx existe, mas também não há obstáculos dentro da primeira
zona de Fresnel), modelos para ambientes externos como Okumura-Hata e modelos para ambiente indoor
(Residencial, escritórios, empresas/armazéns) como o ITU-R P1238-3.
A tabela 2 abaixo apresenta um cálculo de Link Budget típico utilizando especificações de um AP
comercial e também de um terminal (USB dongle) comercial. Com estas características e utilizando-se
alguns modelos de propagação é possível realizar um cálculo simplificado de Link Budget e assim
determinar o raio e a área de cobertura de um AP. É importante salientar que uma investigação de rádio
(Radio Survey) no local de cobertura é sempre recomendada, pois os modelos teóricos levam em
consideração apenas parâmetros básicos (frequência, perda média, …) e não as características intrínsecas
(obstáculos, materiais reflexivos, …) de cada ambiente. Através dos resultados da tabela abaixo, percebe-
se que o alcance pode variar muito dependendo do ambiente de propagação.
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Tabela 2: Exemplo de Link Budget empregando AP e
dongle USB dual-band típicos com antena embutida.
Calculo de Link Budget
Frequência (GHz) 2,45 5,2
Especificações AP=>
Terminal
Terminal
=>AP
AP=>
Terminal
Terminal
=> AP
Potência de Transmissão (dBm) 20 13 20 13
Ganho da Antena (dBi) 4 2 3 2
Perdas (dB) 0 0 0 0
EiRP (dBm) 24 15 23 15
Sensibilidade Recepção
(11n, MCS 1, 20MHz) (dBm)
-82 -85
Sensibilidade Recepção
(11 n, MCS 0,20MHz) (dBm)
-82 -89
Ganho da Antena (dBi) 2 4 2 3
Perdas de Penetração (dB) 0 0 0 0
Margem de Interferência (dB) 3 3 1 1
Margem de Desvanecimento (dB) 5 5 5 5
Potência Recebida (dBm) -76 -81 -78 -86
Perda de Propagação (Path Loss) (dB) 100 96 101 101
Perda de Propagação Utilizada (dB) 96 101
Se o ambiente de alta densidade de usuários é um Estádio, ou Ginásio, é importante também verificar o
tipo de antena a ser utilizada, o seu padrão de radiação e ângulo de abertura vertical. Se o AP for instalado
em uma altura relativa superior a 5m do usuário (caso de ginásios com pé direito elevado ou em partes
altas do anel superior do Estádio), o ângulo de abertura vertical da antena deve ser grande, caso contrário
o usuário próximo ao AP não receberá cobertura de sinal. Já se o ambiente de alta densidade for uma
escola, com a instalação do AP no teto, talvez o modelo ITU-R P1238-3 possa ser empregado para as
estimativas iniciais.
Para se perceber a diferença entre os modelos:
Modelo de Propagação do Espaço Livre, para os dados da tabela 2 acima:
LpFSL(dB) = 32,44 + 20*log10(F) + 20*log10(d), onde F em MHz e d em km.
o Raio para faixa de 2,45GHz ~ 615m.
o Raio para faixa de 5,25GHZ ~ 510m.
Modelo ITU-R P1238-3, Indoor, primeiro piso, perda de penetração 10dB p/ 1 parede, ambiente de
escritórios
o Lp (dB) = 20*log10(F) + N*log10(d) + Lf(n) – 28, onde F em MHz e d em m.
o Para 2,45GHz: Lf(1) = 15dB; N = 30; Raio ~ 11m.
o Para 5,25GHz: Lf(1) = 16dB; N = 30; Raio ~ 8,4m.
Daí a importância de se realizar um levantamento de campo (Radio Survey e Site Survey)!
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Redes WLAN: Interferência
Infelizmente a faixa de 2.4GHz (mais utilizada e com mais dispositivos) possui poucos canais úteis
(isolados e sem sobreposição), que são os canais 1, 6 e 11. Nesta faixa, qualquer projeto deve prever um
plano de frequências de reuso 3, posicionando corretamente os APs e limitando a cobertura dos mesmos,
para minimizar interferências. Pode-se limitar a cobertura do AP com a velocidade mandatória mínima.
Por exemplo, ao invés de utilizar a velocidade de 1Mbit/s (11b), se for configurado para velocidade
mandatória mínima de 12Mbit/s (11g), o usuário precisará estar mais próximo do AP, com melhor relação
sinal-ruído, para poder se associar e acessar a rede.
A figura 2 apresenta um plano de frequências para um andar de escola, onde cada AP está posicionado
para cobrir 4 salas de aula. Se cada sala de aula atende 30 alunos + 1 professor, cada AP poderá ter até
124 clientes associados e uma % deles trafegando dados simultaneamente. É interessante alternar também
na vertical. Assim, o próximo andar poderia ter a sequência 11-1-6 e o seguinte 6-1-11, para minimizar a
interferência co-canal na vertical.
Figura 2: Posição e Plano de Frequências para
1 andar de Escola com 12 salas e antenas Omni
A figura 3 apresenta o exemplo em um Estádio nos anéis das arquibancadas, a uma cobertura aproximada
de 200 a 400 expectadores. Aqui as antenas precisam ser direcionais (painel ou Yagi) para concentrar a
energia sobre a área desejada. A mesma ideia de alternância de canais na vertical também se faz
necessária neste caso.
Já para a faixa de 5GHz há um pouco mais de flexibilidade. Com pelo menos 8 canais de 40MHz
(20+20), conforme a tabela 1 apresentada anteriormente, pode-se empregar outros planos de reuso de
frequências, de modo a minimizar a interferência entre os APs e usuários nesta faixa.
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Figura 3: Posicionamento de AP com antenas diretivas e
Plano de Frequências de 2.4GHz para um Estádio.
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Redes WLAN: Capacidade
É obvio que em uma rede pública haverá diferentes tipos de terminais, com diferentes capacidades e
características que influenciam diretamente a sua performance. Todavia é importante definir como
premissa qual o tipo de terminal que mais caracteriza a maioria dos usuários para se definir a rede
corretamente.
Como mostrado na tabela 3, dependendo da tecnologia utilizada, pode-se ter diferentes taxas de
transmissão de pico e agregada típica por AP. A tabela 3 acima assume os usuários igualmente
distribuídos pela área de cobertura do AP, desconta o overhead do protocolo, interferência típica,
considera ainda que todos os usuários na área de cobertura do AP estão operando com a mesma
tecnologia, etc. Se houver mistura de usuários 11b e 11g ou 11n e 11g no mesmo AP, a Taxa Agregada
Típica será menor em função do maior overhead e das diferenças de velocidade (tempo de canal ocupado)
dos usuários de tecnologias diferentes.
Para Redes WLAN de Alta Densidade, pode-se adotar como premissa, por exemplo, eliminar o suporte à
tecnologia 11b. Apesar de o 11b permitir o maior alcance, um usuário 11b ocupará um tempo muito
maior na interface aérea do que um usuário 11n MIMO 2x2, para transmitir/receber o mesmo volume de
informação, por exemplo, conforme mostrado na tabela 4 mais adiante.
Tabela 3: Taxa de Dados Máxima Teórica (capacidade do canal, dada a tecnologia)
e Agregada Típica (somando-se as direções de downlink e uplink).
TECNOLOGIA TAXA MÁXIMA
TEÓRICA
(Mbit/s)
TAXA
AGREGADA
TÍPICA (Mbit/s)
11b 11 7,0
11g 54 25
11a 54 25
11n (20MHz) 1x1 (800ns) 65 30
11n (20MHz) 1x1 (400ns) 72,2 33
11n (40MHz) MIMO 1x1 (400ns) 150 66
11n (40MHz) MIMO 2x2 (400ns) 300 85
11n (40MHz) MIMO 3x3 (400ns) (*) 450 89
11n (40MHz) MIMO 4x4 (400ns)
(**)
600 96
Notas:
(*) APs MIMO 3x3 estão disponíveis comercialmente, porém terminais de usuários MIMO 3x3
somente disponíveis em Notebooks topo de linha comercial.
(**) Apesar de o Standard 802.11n suportar não há previsão do mercado de lançar produtos (APs
ou Terminais de Usuários) MIMO 4x4.
A tabela 4 a seguir apresenta o tempo necessário para a transmissão de um Beacon de diferentes
tamanhos, em diferentes velocidades (Esquema de Modulação e Codificação – MCS), das diferentes
tecnologias 802.11. Nota-se que um usuário 11g, operando na interface aérea com velocidade disponível
de 12Mbit/s, ocupa praticamente 1/10 do tempo de um usuário operando em 11b, a 1Mbit/s, para
transmitir o mesmo quadro (ou Beacon) de 100 Bytes de tamanho. Considerando-se que a tecnologia 11b
9
já existe a mais de 10 anos e que em se tratando de redes de Alta Densidade, pode-se pensar em não
suportar usuários deste padrão. As consequências desta decisão podem ser que o alcance do AP será
menor, porém a velocidade média agregada será maior, já que os usuários estarão mais próximos do AP.
É possível ainda que alguns terminais de dados, como leitores de código de barras ainda só operam em
11b e deixarão de funcionar nessa rede.
Tabela 4: Tempo de Ocupação do Canal para 1 Beacon em diferentes tecnologias 802.11
TECNOLOGIA VELOCIDADE
(Mbit/s) MCS
100
BYTES
250
BYTES
350
BYTES
11b 1 DBPSK/Barker 896 2096 2896
11b 5,5 DQPSK/CCK 241 460 605
11b 11 DQPSK/CCK 169 278 351
11a/g 6 0 153 353 487
11a/g 12 2 87 187 253
11a/g 24 4 53 103 137
11a/g 54 7 35 57 72
11n MIMO 2x2 (40MHz) 300 15 23 27 29
Tempo (µseg) =>
A tabela 4 também revela outra informação importante. É muito comum a mesma rede física WLAN
anunciar diferentes redes virtuais (múltiplos SSIDs no mesmo canal e mesmo AP). Cada SSID precisa ser
anunciado, mesmo que seja oculto o nome da rede, o que significa que quanto mais SSIDs virtuais
criados na rede, maior o tempo gasto anunciando eles, gerando maior overhead na rede e diminuindo o
tempo total para os usuários, diminuindo assim a performance.
Qual será o terminal típico da rede? A tabela 4 abaixo mostra algumas características típicas de diferentes
tipos de terminais. Se os usuários forem tipicamente móveis, provavelmente haverá muitos Smartphones.
Já se for ambiente educacional é possível a predominância de Tablets e se for ambiente mais executivo,
haverá um mix entre Smartphones, Tablets e possivelmente Notebooks.
Tabela 5: Configuração Típica dos Terminais WLAN
TERMINAL BANDA (GHZ) LARGURA CANAL MIMO
Notebook High End 2.4 / 5.0 20 / 40 3x3 (2x2 típico)
Notebook Low End 2.4 20 1x1
Tablet High End 2.4 / 5.0 20 1x1
Tablet Low End 2.4 20 1x1
Smartphone 2.4 20 1x1
Apesar da propaganda associada ao padrão 802.11n e APs que podem atingir até 450Mbit/s (40MHz /
MIMO 3x3), na prática somente os Notebooks mais avançados podem se beneficiar desta tecnologia. A
grande maioria dos dispositivos móveis somente opera com canais de 20MHz de largura, utilizando 1
transmissor / receptor (SISO). De acordo com a tabela 2 anteriormente, isso dá uma velocidade máxima
do enlace de 72,2Mbit/s e agregada típica do AP de 33Mbit/s. Mesmo assim, é importante utilizar APs
11n MIMO, pois os N transmissores e receptores combinados podem oferecer um ganho de diversidade,
proporcionando melhor cobertura em downlink e uplink.
10
A velocidade média por usuário dependerá da aplicação a ser utilizada. Navegação WEB e acesso a e-
mails podem exigir velocidades baixas, já streaming de vídeo pode exigir velocidades de transmissão
maiores, além de maior QoS (menor latência, menor jitter, etc.).
Agora já se pode começar a dimensionar a capacidade de uma rede WLAN. Por exemplo:
80% terminais 2.4GHz somente
20% terminais dual band
Suporte 11n 20/40MHz somente na faixa de 5GHz.
Velocidade Média por usuário 1Mbit/s DL / 300kbit/s UL, ou valor agregado de 1,3Mbit/s.
Número Típico de Usuários por Banda por AP:
De acordo com os dados da tabela 2, Velocidade Agregada Típica de 33Mbit/s / 1,3Mbit/s = 25
usuários na banda de 2.4GHz.
Considerando-se 80% e 20%, se todos os usuários dual band operarem em 5GHz, haverá neste caso um
total de 31 usuários por AP, 25 (80%) no canal de 20MHz e 6 (20%) no canal de 5GHz.
Em espaços de concentrações muito altas de pessoas, porém nem todos sendo usuários, pode-se utilizar
uma sobreposição (overbooking) ou penetração do serviço. Por exemplo, se apenas 10% do público de um
Estádio de Futebol estará acessando a rede WLAN no mesmo instante, e o Estádio possui capacidade de
40000 expectadores, pode-se chegar à estimativa de número de APs necessários, do ponto de vista de
tráfego:
40000 expectadores x 10% = 4000 usuários WLAN simultâneos
4000 usuários / (31 usuários / AP) = 129 APs
Sendo que cada AP deve cobrir uma área equivalente a 310 expectadores. Para isso, pode ser necessário
utilizar antenas direcionais, ao invés das antenas Omni convencionais que acompanham a maioria dos
APs. Eventualmente mais APs podem ser necessários para cobertura de áreas como Restaurantes,
administração, vestiários dos jogadores, serviços diversos, estacionamento, etc.
Muitos APs permitem um número de usuários associados maior do que o número de usuários
efetivamente cursando tráfego. No exemplo acima, dependendo do AP e arquitetura de rede (sistema de
autenticação, controladora de APs, etc.) é possível que os 40000 expectadores estejam associados à rede e
com possibilidade de navegar na Internet via WLAN, porém a estimativa considera que apenas 10%
estariam fazendo uso da rede no mesmo período de tempo.
Outros métodos de dimensionamento de tráfego mais precisos podem ser utilizados, como os que
consideram vários serviços diferentes (WEB, e-mail, FTP, VoIP,...) e usuários em diferentes condições de
rádio, para simulação de tráfego total downlink e uplink e consequente dimensionamento de número de
usuários. Entretanto estes métodos são complexos e exigem uso de ferramentas computacionais
complexas não facilmente encontrados no mercado e mesmo muitas vezes somente disponíveis em
ambientes de pesquisa ou alguns poucos fabricantes.
11
Redes WLAN: Considerações finais
A instalação e configuração de apenas 1 AP é geralmente simples e possível de ser realizada até mesmo
por usuários leigos. No entanto, quando há adensamento de usuários e áreas de cobertura complexas é
necessário o conhecimento técnico de rádio, da escolha e definição do modelo de AP mais indicado,
levantamentos de campo, planejamento de frequências, estudo e seleção do tipo de antena ideal, do
correto posicionamento dos APs e correta configuração dos mesmos, para que o resultado final atenda aos
requisitos do projeto.
Antena é um caso a parte. APs 11n MIMO necessitam de uma antena para cada conjunto Tx/Rx e para
cada banda. Para minimizar o número de antenas, eventualmente alguns fabricantes utilizam antenas dual-
band. As antenas para a faixa de 2.4GHz podem possuir ganhos diferentes da faixa de 5GHz. A abertura
vertical pode ser de menos de 30 graus, o que dificulta a cobertura caso o AP seja posicionado muito mais
alto que o nível dos usuários. O diagrama de radiação pode apresentar pontos de nulo vertical ou
horizontal que podem provocar o aparecimento de buracos de cobertura. Se a antena for posicionada
longe do AP, as perdas do cabo e dos conectores devem ser consideradas nos cálculos e testes de
cobertura. Tanto as antenas (no caso de antenas destacáveis) quanto os APs devem ser homologados pela
Anatel para poderem ser comercializados e instalados no Brasil.
Também, dada a quantidade de APs nos projetos de alta densidade de usuários é recomendável o emprego
de elementos de controle dos APs, para centralização do tráfego e ponto único de acesso à rede, além de
funcionalidades avançadas do conjunto, tais como: gerencia centralizada, gerenciamento de recursos de
rádio (planos de frequência automatizados, balanceamento de cobertura em caso de falha de 1 AP, seleção
dinâmica de frequências – DFS e controle de potência de transmissor – TPC para minimizar interferências
com sistemas de RADAR na faixa de 5GHz), mecanismos de segurança (detecção de AP falso na rede,
ataques, etc.), gerenciamento de mobilidade (roaming do usuário entre APs sem a necessidade de
reautenticação e reassociação), etc.
O uso de dispositivo de controle de APs e gerencia centralizada também facilitarão e muito a
configuração dos APs mediante a criação de perfil único para vários APs, operação e manutenção da rede,
a rápida identificação de eventuais problemas e detecção de pontos que podem ser melhorados na rede.
Nem todos os APs apresentam a mesma performance, mesmo quando aparentemente possuem as mesmas
características, tipo 11n, MIMO 2x2, dual-band. Diferenças de potência, sensibilidade, capacidade de
processamento e memória, funcionalidades específicas de cada fabricante, etc., podem impactar a máxima
quantidade de clientes associados, de tráfego simultâneo, etc.
Várias características podem facilmente confundir um leigo: por exemplo:
AM MIMO 3x3, porém com máxima taxa de 300Mbit/s. O AP neste caso pode estar utilizando
neste caso apenas 2 transmissores e 3 receptores e portanto a taxa de 300Mbit/s.
AP 11n MIMO 2x2, porém com interface padrão 10/100 Ethernet. Neste caso o AP pode até
possuir as características de rádio para atingir 300Mbit/s de pico agregado, porém a interface física
permitirá no máximo 200Mbit/s (Fast Ethernet full duplex).
Também é importante considerar o AP recomendado para cada ambiente, se o AP é do tipo Indoor ou
Outdoor (pode ser útil um AP mecanicamente robusto para ambientes como Estádios, por exemplo,
contra vandalismo), se ele permite conexão com antena externa, o uso de alimentação PoE (Power over
Ethernet) para simplificar a instalação física, a quantidade total e a velocidade agregada de todos os APs
12
para dimensionamento dos switches, a distância máxima dos cabos Ethernet para respeitar o limite de
100m e da conexão de backbone para acesso da Internet do provedor de serviço, etc.
Referências
COLEMAN, D. D.; WESTCOTT, D. A; HARKINS, B. E.; JACKMAN, S. M. CWSP – Certified
Wireless Security Professional – Official Study Guide. SYBEX, 2010.
COLEMAN, D. D.; WESTCOTT, D. A.CWNA – Certified Wireless Network Administrator – Official
Study Guide. SYBEX, 2009.
Cisco WLAN Design Guide. Disponível em:
www.cisco.com/web/strategy/docs/education/cisco_wlan_design_guide.pdf
Acessado em 03/01/2012 às 16:00hs.
Documento técnico da Aruba Networks. Disponível em:
www.arubanetworks.com/pdf/technology/DG_HighDensity_VRD.pdf
Acessado em 27/01/2012 às 17:00hs
Documento técnico da Intelbras. Disponível em :
www.intelbras.com.br/arquivos/index.php?id=708&idm=1&count=1
Acessado em 28/01/2012 às 14:00hs
Documento técnico da China Academy of Telecommunication Research, disponível em:
www.catr.cn/radar/itur/201007/P020100714449862602917.pdf
Acessado em 30/01/2012 às 16:30hs
VIEIRA ROCHA, JOÃO WILSON. Redes WLAN de Alta Velocidade, tutorial do Portal Teleco.
Disponível em:
www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialredeswlanII/default.asp
Acessado em 16/06/2011 às 22:00hs
BUDRI, AMAURY; BONILHA, CAIO. Wireless LAN (WLAN), tutorial do Portal Teleco. Disponível
em:
www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialwlan/default.asp
Acessado em 16/06/2011 às 22:00hs
DUFFLES TEIXEIRA, EDSON RODRIGUES. Wireless Mesh Networks, tutorial do Portal Teleco.
Disponível em:
www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialwmn/default.asp
13
Acessado em 16/06/2011 às 22:00hs
CARVALHO JUNIOR, ARNALDO DE. Redes 3G: Redução do Tráfego de Dados (3G Offload).
Disponível em:
www.teleco.com.br/tutoriais/tutorial3goffload/default.asp
Acessado em 30/01/2012 às 19:00hs
14
Redes WLAN: Teste seu entendimento
1. Qual combinação gera o maior número de canais 802.11g de 20MHz não sobrepostos na faixa de
2,45GHz?
1, 6 e 10
2, 5 e 11
1, 6 e 11
11 canais
2. Um projeto de WLAN de alta densidade deve ser planejado levando-se em consideração:
cobertura, interferência e capacidade
cobertura, interferência e aparência
capacidade, tráfego e número de usuários
plano de frequências, número de usuários e interface Ethernet
3. Para um Access Point padrão 11n MIMO 2x2, operando com canal de 40MHz, quantas vezes a
taxa máxima agregada pode ser superior a um AP 11a/g?
2 vezes
4 vezes
8 vezes
5,5 vezes
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