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  1. Estive lendo alguns tópicos interessantes que levantaram muitas discussões em relação as redes sem fio. O que me motivou a escrita foi o fato de tentar utilizar meu conhecimento para esclarecer alguns pontos. Quero afirmar também que respeito muito o Professor Gilvan Enriconi, mas devo confessar que algumas de suas afirmações "insultaram" a minha inteligência (até que me provem o contrário). Pretendo sim estar presente em um dos cursos do Sr. Gilvan, pois com certeza tenho muito o que aprender. A idéia deste texto é contribuir de alguma forma para a construção do conhecimento de cada um dos leitores.

    Antes de mais nada, gostaria de colocar algumas afirmações que considero importantes (novamente, até que me provem o contrário):

    1- Não existe mágica. Existe ilusão;
    2- Interferência existe e pode ser vista (sim, podemos ver com experimentos utilizando luz visível) http://en.wikipedia.org/wiki/Interference_(wave_propagation);
    3- Devemos separar conhecimentos de RF (antenas, acoplamento, ondas eletromagnéticas...) de transmissão de dados (protocolos, camada de enlace...);
    4- Não precisamos saber de tudo, só precisamos saber onde encontrar a informação;
    5- Lençol, cobertor, edredon eletromagnético não existe e não faz sentido, pelo menos em redes Wlan (vai ser explicado);
    6- Não devemos confundir e comparar diferentes tecnologias (telefonia celular com WiFi por exemplo);
    7- Colocar garrafas pet com água em cima do "contador" não irá reduzir sua conta de luz (hehehe);
    8- Teoria é importante e vem a complementar e/ou explicar o que vemos na prática;
    9- Tudo depende do ponto de vista;
    10 - Nem tudo que reluz é ouro;
    11- Ninguém é dono da verdade.

    Tentarei ao máximo utilizar de exemplos simples afim de facilitar o entendimento e não dificultar, apesar dos assuntos abordados neste texto terem uma carga teórica bastante complexa. Aqueles que buscam um aprofundamento maior em relação a cada assunto, sugiro que o façam. Prefiro reduzir o assunto a sua forma mais rudimentar possível, porém suficiente para esclarecer muitas dúvidas.

    Vamos esclarecer a sopa de letrinhas, com textos simples:
    1- STUB: Pedaço de cabo utilizado para acoplamento de antena (maximizar a transferência de potência entre o rádio e a antena);
    2- CAVIDADE RESSONANTE: Um filtro de sintonia que substitui o famoso LC (capacitor, indutor) para altas frequências;
    3- INTERFERÔMETRO: Um parafuso dentro da cavidade ressonante utilizado para mudar a sintonia da antena; Sim, apenas isso. A mágica do interferômetro é o fato de mudar a sintonia da antena atenuando as frequências fora da sintonia. E é aqui que temos a ilusão de eliminar a interferência. Neste caso, o sinal de interferência é menor do que o sinal desejado. Logo, vamos atenuando ambos os sinais até ficar somente com o sinal desejado. Sim, o SNR permanece o mesmo... Se o sinal da interferência for maior ou igual ao sinal que queremos, aí não tem jeito.

    Bom, mas para que serve tudo isso? A resposta simplificada seria: Para evitar perdas de energia. Sim, bem simples.
    Através do stub fazemos um acoplamento entre o rádio e a antena maximizando a transferência de energia do rádio para antena (apesar de ser comprovado matematicamente que para nossa aplicação, não representa um ganho muito significativo: https://under-linux.org/attachments/...a_paranoia.pdf. A cavidade ressonante corretamente sintonizada serve para maximizar a eficiência da antena, sintonizando o canal desejado.

    Logo, tudo isso serve para evitar perdas de energia. Ou seja, tentar enviar para o ar o máximo de energia possível, sem perdas (ou melhor ainda, com poucas perdas). E também é claro ajuda a evitar gastos desnecessários com antenas de maior ganho por exemplo...

    Em relação a transmissão de dados, temos que ressaltar os seguintes pontos:
    1- SNR: Relação sinal ruído (o sinal que realmente é aproveitado);
    2- RUÍDO: Qualquer sinal recebido que não diz respeito ao sinal desejado;
    3- NÍVEL DE SENSIBILIDADE: O mínimo de sinal necessário para o rádio começar a "entender" a mensagem;
    4- SATURAÇÃO: Nível máximo de sinal aceito pelo rádio para continuar "entendendo" a mensagem.

    Para explicar melhor estes termos com exemplos práticos, vamos levar em consideração que estamos em uma sala de aula.
    Digamos que todos os alunos estão ouvindo seu professor e entendendo tudo perfeitamente. Ou seja, todos os alunos estão recebendo um sinal acima de seu NÍVEL DE SENSIBILIDADE.

    Pergunto: Se o professor falar mais alto, isso implicaria em um melhor entendimento dos alunos? Claramente a resposta é não.
    Fazer o professor falar mais alto do que o necessário seria um desperdício de energia. Mas além disso, se o professor falar alto demais, começará a interferir na sala de aula ao lado. Ou seja, a sala de aula ao lado estaria recebendo um RUÍDO.
    Logo, para que serve aumentar a potência de um equipamento além do necessário?

    Outra pergunta: O fato de um aluno que está sentado perto do professor ouvir mais alto do que outro aluno sentado distante do professor, afeta o entendimento geral da turma? Outra vez a resposta é não. Portanto, não faz o menor sentido afirmar que todos os alunos devem ouvir o professor no mesmo volume... Ou seja, os alunos que estão perto não precisam usar um tapa ouvido. A não ser é claro que eles estejam recebendo a um volume extremamente irritante (mas isso é outra história).

    Para explicar a saturação o melhor exemplo que tenho em mente é o da caixa de som. O que acontece quando aumentamos o volume de rádio para um nível no qual a caixa não consegue mais "aguentar"? O som fica distorcido, com a caixa de som "roncando". Neste ponto passamos chegamos a SATURAÇÃO, enviando um nível de sinal que a caixa de som consegue lidar.

    Em um mundo ideal, os professores falariam em um tom aceitável para todos os alunos e que não fosse incômodo para as outras salas de aula. Mas como existem pessoas que querem sempre falar mais alto...

    Na transmissão de dados é muito parecido. Todo equipamento possui um nível de sensibilidade (que varia de acordo com a velocidade de transmissão) e um nível de saturação de sinal. Somente um detalhe a ser ressaltado: Para garantir um comunicação eficiente, o valor de nível de sinal deve estar usualmente em torno 15db acima do nível de sensibilidade do rádio (ou acima do nível de ruído captado pelo rádio). Este sinal a mais é necessário para evitar a queda da conexão devido a perdas de sinal causadas por condições climáticas e outros fatores.

    Para a próxima pergunta, vamos criar um cenário real. Temos um enlace de 5 Km entre dois rádios de mesmas características. Queremos que este enlace opere em 11Mbps (802.11b). Digamos que a sensibilidade do rádio seja de -86dBm. Como precisamos de um sinal de 15db acima, temos que nossos equipamentos precisam receber -71dBm de sinal. Neste cálculo consideramos o nível de ruído como nulo.

    Pergunta: Se o nível de sinal aumentar para -50dBm ou cair para -75dBm, vai fazer alguma diferença? Novamente NÃO.
    A transmissão de dados não será mais eficiente ou menos eficiente. O equipamento ainda vai estar operando a 11Mbps normalmente.

    Se este mesmo exemplo fosse aplicado para um sistema multiponto onde temos um AP e dois clientes. Um dos clientes está recebendo um nível de sinal de -71dBm e outro cliente está recebendo -50dBm.

    Outra pergunta: Vai fazer alguma diferença se um dos clientes está com sinal mais forte? Absolutamente NÃO.

    Logo, não se iludam com a idéia de lençol eletromagnético sendo criado com todos os clientes tendo o mesmo sinal... Isso não existe. O pior é querer afirmar que deixando os clientes com mesmo sinal fará com que o AP acredite que todos eles estão a mesma distância! Desculpe, mas isso é piada. E podemos provar isso facilmente na prática através do ajuste do ACK timeout em links de 5.8Ghz por exemplo. Experimente deixar o mesmo valor de ACK para um cliente a 500 metros e outro a 4 Km, e claro, deixando os dois com o mesmo sinal (atenuando o sinal daquele cliente a 500 metros).

    Aqui vão as dicas para atenuar o sinal do cliente:
    - Através do "desalinhamento" da antena;
    - Colocando uma antena de menor ganho;
    - Através do interferômetro;
    - Através de um atenuador de sinal;

    Pergunta: Quem aqui acredita que diminuindo o nível de sinal do cliente que está a 500 metros alterará a velocidade de propagação do sinal do AP até este cliente, sendo similar ao tempo que o sinal levaria para chegar ao cliente que está a 4 km?

    O que existe e faria diferença em desempenho, seria no caso de algum dos clientes estarem recebendo um nível de sinal baixo, de -87dBm por exemplo. Considerando a sensibilidade do rádio como -92dBm a 1Mbps, este cliente não teria condições de trafegar em 11Mbps (sensibilidade de -86dBm) e aí sim afetaria o desempenho da rede, pois este cliente estaria operando a 1Mbps.

    Em um mundo ideal, os provedores teriam seus POP mais condensados e com níveis de potência adequados para uma transmissão eficiente. Mas alguns querem conquistar o mundo e colocar uma Omni com amplificador de 10Watts para cobrir 50Km de raio e pendurar 200 clientes em apenas um rádio... (Sem exageros... hehehe).

    CONTINUA...

  2. CONTINUAÇÃO...

    O QUE FAZER CONTRA INTERFERÊNCIA

    Desculpe Gilvan, mas interferência existe sim. Interferência é o apelido dado para a Superposição de ondas eletromagnéticas de frequências iguais ou próximas. Esta interferência pode ser construtiva ou destrutiva. Caso interessante: É através deste princípio de "interferência" que muitas antenas funcionam por exemplo. Mas vamos ao que interessa.

    Como podemos lutar contra a interferência? (Peço ajuda aos amigos leitores que ajudem a alimentar este tópico)
    - Mudar o canal;
    - Polarização do sinal;
    - Posicionamento da antena (dependendo da direção do sinal de ruído);
    - Qualidade da antena e diretividade;
    - Recebendo um sinal mais forte e atenuando-o, juntamente com o ruído;

    Aqui não existe magia! Se o sinal que interfere for de intensidade igual ou maior ao sinal que se quer receber, não existe solução!
    E tem mais: A maioria das soluções acima são para antenas direcionais (links ponto a ponto ou clientes). Se estivermos falando de um POP por exemplo, onde temos antenas Omni e painéis, a coisa complica muito mais... Se seu AP estiver sendo interferido, não há nada que você possa fazer nos clientes para resolver o problema (levando-se em conta que vc já trocou o canal, polarização, posição...). Até existe uma solução que seria aumentar a potência de todos os clientes afim de superar a interferência. Mas aí o seu vizinho provavelmente fará o mesmo...

    Falando em complicação, agora com esta moda de instalar rádios nos clientes com antenas integradas do tipo painel, o pesadelo se torna ainda maior. Se já não basta o Access Point estar enviando e recebendo em múltiplas direções, agora os clientes também o fazem sem sentido, pois a única direção que interessa é o Access Point e a diretividade é uma das armas contra a interferência.


    PERFORMANCE DO SISTEMA, QUANTOS CLIENTES EM UM ACCESS POINT, ETC...

    Agora podemos falar um pouco sobre performance da rede, quantos clientes um access point "aguenta" e etc.

    Lamento desapontar, pois não existe uma resposta definitiva para este caso, se tratando de frequência livre e tecnologias como 802.11a/b/g/n que utilizam o CSMA/CA como padrão de controle de colisão (ou melhor, evitar colisão).

    Em tecnologias que utilizam TDMA (multiacesso por divisão no tempo) ou polling por exemplo, esta questão é muito mais fácil de responder. Afinal, nestas tecnologias existe um controle pŕe-definido de conversa entre AP e clientes e não existem colisões. Agora, o que acontece com o CSMA/CA?

    Nada melhor que voltar ao exemplo da sala de aula, por se tratar de um padrão para ambientes Indoor. Basicamente o sistema CSMA/CA consiste na seguinte máxima: "Quando um burro fala, os outros abaixam as orelhas".

    E esta é a principal razão para este protocolo funcionar bem em ambientes indoor, onde todos os participantes de uma conversa escutam todos os outros participantes. Quando isto acontece, dificilmente haverá colisão nos dados.

    O problema acontece quando um ou vários participantes não escutam uns aos outros. Pensem comigo: Se a regra diz que eu só posso falar quando ninguém mais está falando, mas eu não consigo escutar alguém que está longe demais e portanto não sei se ele está falando, posso achar que ninguém está falando e assim causar a colisão de informações no ouvinte central, correto?

    Para exemplificar:
    Imagine que você está em um campo de futebol. Ao centro temos o juíz. Nos dois extremos do campo, temos dois goleiros. O juíz consegue ouvir e falar com os dois goleiros, mas os dois goleiros não conseguem se falar (um não ouve o outro) devido a grande distância.
    O que acontece se os dois goleiros resolvem falar ao mesmo tempo?

    Mas claro que o CSMA/CA não trabalha de uma forma tão simplória assim. Mas é uma visão bem resumida e rudimentar.

    Como podemos então, melhorar a performance da rede sem fio (802.11a/b/g/n)? (Peço ajuda aos amigos leitores que ajudem a alimentar este tópico)
    - Idealmente, todos os equipamentos deveriam estar operando na mesma velocidade. Se fixar em 11 Mbps (802.11b) por exemplo, aumenta a performance mas reduz o raio de cobertura;
    - Garantir uma margem de segurança de SNR para evitar que uma pequena queda de sinal comprometa a velocidade escolhida;
    - Utilizar o RTS/CTS quando existem muitas colisões. Aqui outro problema.. Não podemos afirmar qual seria o valor ideal para utilizar o RTS/CTS. Ele pode ajudar ou atrapalhar, devido ao comportamento da camada de enlace que utiliza o quadro ACK para qualquer quadro transmitido (vale aqui um estudo mais aprofundado do funcionamento do protocolo 802.11).

    Como o sistema é controlado pelo CSMA/CA, ele é imprevisível. Se você quiser, poderá utilizar de modelos matemáticos de probabilidade para tentar calcular qual seria o desempenho da rede com um determinado número de estações... Portanto não podemos responder claramente a pergunta de quantos clientes podemos conectar em um AP. O que podemos é recomendar um número baseado em experiência pessoal e da capacidade de hardware do access point para gerenciar a rede sem fio.

    Aqui cabe novamente um detalhe importante: Se seu AP estiver sendo interferido, toda a sua rede irá sofrer com as consequências.

    Enfim, espero ter contribuído de alguma forma com a comunidade. A intenção era de tentar resumir algumas teorias complexas e desmistificar algumas "magias" e idéias estranhas apontadas por algumas pessoas. Mas volto a afirmar que a teoria é muito importante. E em redes sem fio, é preciso entender um pouco de cada coisa (RF e rede). É preciso entender sobre teoria básica de antenas para não cair no engano de que uma antena de maior ganho é melhor que uma de menor ganho (as antenas Omni são o caso mais clássico).

    Como o mundo seria mais perfeito se funcionasse com a teoria manda...

    PS: Respondendo algumas perguntas que talvez alguns leitores possam estar mentalmente fazendo neste momento:
    Não, não estou promovendo nenhum curso. Pelo menos, ainda não. hehehehe

    Um abraço!



  3. Que merda! O Gilvan Enricone mudou de nome?!?!?!?!?

  4. Parabens pelo texto !!

    fiz alguns "rascunhos" sobre CSMA/CA e ambiente outdoor... e no que este outro parametro podeira ajudar.

    Como estamos falando em ambiente outdoor, existem (alem da interferencia) outros 2 fatores que devemos considerar sobre performance:

    - hidden node (nó oculto), que foi lembrado e exemplificado como juiz de futebol e goleiros...
    - colisão / retransmissão

    o problema do "nó oculto" já foi bem explicado... so que discordo de uma coisa apenas, uma estação com uma antena com abertura maior, tem maior chance de escutar um numero maior de estações 'falando'... mas também concordo que há maior possibilidade de recebimento de ruídos .. talvez cairemos naquela "quem nasceu primeiro ? ovo ou a galinha ?"

    sobre as colisões, em qualquer sistema de transmissão, é um problema. A cada colisão, todos os pacotes envolvidos (assim digamos) são descartados, novamente estes pacotes serão transmitidos, em uma velocidade menor.. praticamente impossivel elimitar colisões em redes wireless multi-ponto. Neste sentido é que o RTS/CTS vai ajudar, tentando chegar a quase "0" de colisões.

    Engano de muitos (senão a maioria), em ativar no Access Point. Deve ser ativado nas estações, que provoca as colisões são as estações e não o AP, a notação TX seria 1:N (1 para N) e RX seria N:1 (N para 1)... (na visão do ap, claro)...

    Seguindo esta linha, o AP so tem capacidade de falar com 1 estação.. mas várias estações falam com o ap ao mesmo tempo;

    Ativando o RTS/CTS pode sim melhorar a performance (é o esperado), antes de transmitir, a estação vai emviar um RTS para o AP, (Ready to Send ?), o ap vai responder para esta estação com um CTS (Clear to Send). A frase "Enquanto um burro fala, os outros abaixam a orelha" torna-se válida..

    Agora, qual o tamanho do pacote ?
    Código :
    TAMANHO      QTDE      %
    1 a 75     24774     54,79034
    76 a 150     3189     7,052813
    151 a 255     2101     4,646585
    226 to  300     281     0,621461
    301 to  375     318     0,703291
    376 to  450     904     1,999292
    451 to  525     912     2,016985
    526 to  600     642     1,419851
    601 to  675     293     0,648001
    676 to  750     223     0,493188
    751 to  825     190     0,420205
    826 to  900     157     0,347222
    901 to  975     183     0,404724
    976 to 1050     145     0,320683
    1051 to 1125     181     0,400301
    1126 to 1200     147     0,325106
    1201 to 1275     344     0,760793
    1276 to 1350     107     0,236642
    1351 to 1425     97     0,214526
    1426 to 1500+     10028     22,17799
     
     
     
    TOTAL     45216     100
    para não sair no erro e acerto, fiz a medição do tamanho dos pacotes em um período de tempo... veja que 54% dos pacotes tem 1 a 75 bytes.. e ja descartei a possibilidade de ativar RTS para estes pacotes (overhead wins !!)

    sobramos com 46% !! sendo 22% pacotes com tamanho acima 1426 bytes !! então é por aqui que devo fazer os testes ! mas ainda não conclui !! e acredito que com este tópico poderemos chegar em um entendimento..
    Última edição por alexandrecorrea; 31-01-2010 às 23:54.



  5. Muito bom Guilherme e com linguagem bastante clara. Parabéns!!






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