Site Survey: Projetando a qualidade de um link de rádio

Definição

        Quando um projeto requer o uso de transmissão de dados sem fio (wireless), é necessário projetar todo o caminho que as ondas de radio-frequência passam.

        Um site survey para radio-frequencia é o primeiro passo de um projeto de transmissão sem fio (Wireless), e através desse teste é possível garantir a operação desejada do enlace (link). Esse teste é um processo de verificação de vários itens para facilitar o entendimento do comportamento da RF (Radio-frequencia) nesse enlace, incluindo áreas de cobertura do sinal, modelo de antenas, especificação de antenas e potência a ser emitida pelo equipamento (TX Power).

        Existem ainda cinco grandezas que precisam ser definidas ANTES de um site survey adequado, sendo eles: Disponibilidade, Escalabilidade, Gerenciabilidade, Interoperabilidade e Área de cobertura desejada.

        Explanando mais sobre essas grandezas, é muito diferente os requerimentos do projeto de um enlace com baixa disponibilidade (por exemplo 95%) de um projeto com alta disponibilidade (99,995%). Os equipamentos, localização das torres, modelo e posicionamento das antenas são apenas alguns dos pontos a serem analisados para uma das grandezas citadas acima (disponibilidade).

        Em uma rede indoor (dentro de um escritório), o site survey é simples em comparação com redes outdoor (que interligam prédios ou torres a dezenas de quilometros). A quantidade de equipamentos variam também, entre eles estão:

        Uso indoor:

• Access Point (AP) com antena
• Notebook (Laptop) com cartão wireless
• Softwares de medição de sinal

        Uso Outdoor:

Imagem de um aparelho de GPS profissional para Site Survey

• Binóculo
• Notebook com softwares de topografia
• Cartas Topográficas e Mapas Geográficos
• Softwares de Cálculo de RF
• GPS com Altimetro Barométrico
• Bussola Magnética
• Câmera Digital (para registro dos locais)
• Analisador de Espectro
• Especificação detalhada dos equipamentos, cabos e antenas.

        Enquanto um Site Survey em um escritório pode ser feito por um técnico ou um usuário avançado de informática, o site survey outdoor pode requerer uma equipe especializada para tal. Por exemplo, um Site Survey de enlace de 80km depende do clima (provavelmente haverá serração, neblina ou fumaça que impedem a visualização do ponto remoto).

O que planejar durante um Site Survey Outdoor?

        Fatores que devem ser considerados durante um Site Survey Outdoor:

• Área de Fresnel (Zona de Fresnel ou Fresnel Clearance Zone): O sinal de RF é transmitido, porém não é apenas um feixe como um laser, e sim existe um espalhamento que cria uma "barriga" no sinal que deve ser deixada livre de prédios, arvores ou outras obstruções naturais ou não.
• Reflexão e Difração: Sinais de RF quando encontram objetos maiores que seu comprimento de onda podem refletir (ser jogado de volta ou desviar sua direção) ou difratar (ser atraído de forma a fazer um desvio ou curva no sinal).
• Margem de Operação do Sistema (System Operation Margin ou SOM): O espaço entre as antenas é um atenuante natural do sinal (reduz ou impede a passagem do sinal). Outros fatores como chuva, nevoeiro, granizo ou fumaça podem também causar atenuação. Esses fatores devem ser levados em consideração para que o sinal que chegue ao receptor remoto seja suficiente para que haja a comunicação e que eventuais quedas estejam dentro do especificado na grandeza "disponibilidade".
• Piso de Ruído (Noise Floor): Outro fator que atrapalha a comunicação é o ruído. São outros sinais de RF com a uma frequencia que se mistura ao sinal enviado. O efeito colateral é que o receptor não conseguirá distinguir o sinal original e separá-lo do que não é a mensagem original. Em termos práticos seria o equivalente a uma conversa dentro de um lugar com muito barulho ou música alta.
• Relação Sinal Ruído (Signal to Noise Ratio): Uma vez que o sinal (calculado em SOM) seja subtraído do ruído e da sensibilidade do receptor (valor existente na especificação do produto), a diferença é o chamado de Relação Sinal Ruído. O sinal resultante será o suficiente para que o receptor entenda a mensagem.

        Esta medida, o SNR necessário, varia de equipamento para equipamento. E é causa de grande discussão no mundo de redes sem fio. Para um exemplo clássico, um equipamento Wireless 2.4GHz 802.11b ou 5.8GHz 802.11a requer cerca de 20dB de SNR para uma boa qualidade de recepção, porém pode aumentar dependendo do TXRate ou da necessidade da disponbilidade do link. Um SNR muito alto também pode ser prejudicial à médio prazo e ainda pode levar a um superdimensionamento das antenas e potência dos equipamentos. Valores de SNR superiores a 50 à 60dB ou inferiores a 20dB devem ser evitados.

Como fazer um Site Survey Indoor?

        Um site survey indoor é mais simples de ser efetuado e normalmente o objetivo é garantir a cobertura de uma casa grande, escritório ou planta de uma indústria.

        Entendemos que em um ambiente desse a cobertura será feita com Wireless padrão 802.11a, 802.11b, 802.11g ou 802.11n (MIMO). Vejamos alguns passos importantes:

Pode-se começar com uma pesquisa dos requerimentos necessários nessa rede wireless, como áreas de abrangência necessária, número de clientes conectados e demanda por throughtput.

Obter a planta do local e entender quais salas estão próximas, locais por onde pode passar cabos (de rede), locais para colocar os Access Points (APs) e antenas.

Inspeção visual do local em busca de potenciais problemas a serem tratados, como por exemplo paredes, quadros de energia de alta tensão, locais com muito ferro, etc.

Verificar a infraestrutura de rede atual de forma a determinar se ela precisa ser ampliada para comportar os novos usuários de rede sem fio.

Predeterminar a localização de Access Points e escolher os modelos mais adequados, incluindo os tipos de antenas (omni direcional, setorial, direcional, etc).

Colocar 1 equipamento de teste e seguir andando pelos locais onde a cobertura é requerida e juntamente com um software de análise de sinal para determinar o SNR suficiente. Se não for suficiente, mudar as antenas ou localização dos pontos de acesso.

Documentação é uma parte muito importante que muitos deixam de lado. Em uma rede wireless nesse documento estará os parametros de configuração, qualidades de sinal observados e throughtput. Em caso de problemas no futuro, pode-se verificar se a rede diminuiu de "velocidade" ou se a exigencia de banda dos usuários aumentou.

Monitoração, Gerenciamento e Manutenção Preventiva para garantir que tudo continue sempre funcionando. Uma rede com boa manutenção garante a continuidade e disponibilidade do acesso.

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         Fontes:
http://www.cisco.com/application/pdf/paws/68666/wireless-site-survey-faq.pdf
http://www.wireless-nets.com/resources/tutorials/conduct_wireless_site_survey.html
http://www.terabeam.com/support/calculations/som.php
http://www.terabeam.com/support/calculations/fresnel-zone.php#meters
http://under-linux.org/forums/attachments/enlaces-de-longa-distancia/1884d1204833866-duvidas-no-radio-mobile-imagem-1.jpg
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