Distância Vs Sensibilidade

Adaptado de Luis Angosto R. (disponível em: http://www.guw.cl.).
Por Rogério de Moura Assis


Ao projetarmos uma rede wireless para comunicação a certa distancia nos preocupamos basicamente com: a potencia dos transmissores, ganho das antenas e perdas com cabos e conectores. Raras vezes consideramos a sensibilidade do receptor.

Esse parâmetro significa o quanto debilitado pode ser o sinal recebido sem prejudicar o processamento. Este valor e expresso geralmente em dBm com relação a uma velocidade de dados. Por exemplo, -82 dBm @ 11 Mbps.

Para simplificar a explicação recorremos ao gráfico, gerado utilizando informações técnicas extraídas dos folhetos publicados pelos fabricantes dos equipamentos. Neste caso para melhor exemplificação consideramos um e Access Point e um Adaptador USB, ambos fabricados pela Dlink e um cartão PCMCIA, fabricado pela Engenius. Os dois primeiros equipamentos foram selecionados ao acaso e o terceiro, porque pensamos se tratar de uma boa amostra, para os efeitos deste artigo.



No gráfico, o eixo X indica a distancia em Km. O eixo Y indica o ganho do sistema de antenas incluindo as perdas com cabos e conectores de ambos os lados do enlace. Considerou-se ainda a potencia de transmissão de 15dBm ou 30 miliwatts.

A curva de cor branca corresponde ao cartão Engenius, modelo NL-2511 CD+ EXT2 que tem uma sensibilidade de -98 dBm @ 11 Mbps, a curva Azul corresponde ao adaptador USB Dlink modelo DWL-120+, cuja sensibilidade é de -84 dBm @ 11 Mbps, e a curva de cor laranja representa o Access Point Dlink modelo DL-624 com sensibilidade de -82 dBm @ 11 Mbps.

Qualificados os elementos que constituem o gráfico, traçamos uma linha reta imaginaria paralela ao eixo X com inicio no ponto 20. este ponto nos indica que a ganância do sistema de antenas será de 20 dBm. Esta reta imaginaria corta a curva Laranja na seção 1.5. A interseção da curva Azul se dá no ponto 1.8. A curva branca e interceptada no ponto 3.1.
Isto significa que, dependendo do equipamento usado, teoricamente poderíamos estabelecer um enlace a 1.5, 1.8, ou 3.1 km., respectivamente.

Fazendo a mesma analise, agora partindo do ponto 30 as distancias alcançadas seriam respectivamente de 4.7, 5.6 e 9.9 km.
Iniciando-se agora pelo ponto 35, conseguiremos: 8.4, 10 e 17.6 km. e assim sucessivamente.

As analises nos permitem concluir que, para os parâmetros definidos no primeiro gráfico, é muito importante considerar a sensibilidade do receptor em nossos projetos, pois a diferença favorável de 2dB no receptor, nos permite um enlace 16% maior em distancia, se esta diferença a favor for de 6 dB então duplicaremos esse ganho.


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Relação Sinal Ruído (SNR).

Traduzido e Adaptado de: Luis Angosto R. (disponível em: http://www.guw.cl.).
Por Rogério de Moura Assis.


Muitos equipamentos wireless trazem em seus programas de configuração na sua função “Site Survey” um valor identificado como SNR (relação Sinal/Ruído) cuja interpretação não é clara e não sabemos realmente sua utilidade.

Quando realizamos testes de enlace, frequentemente nos preocuparmos em obter níveis de sinal suficientes para obter a conexão, ou, na melhor das hipóteses conseguir a melhor velocidade de transmissão (Throughput) possível. Muitas vezes ignoramos o valor da relação sinal-ruído, este valor é muito importante com veremos a seguir:

Como o nome indica, esta relação estabelece a diferença entre o nível de sinal recebido e o ruído presente no canal utilizado. O nível de sinal recebido pelo equipamento pode ser calculado ou medido pela estabilidade relativa ao longo do tempo. Com o ruído não ocorre o mesmo, esta é uma variável incontrolável, pois é gerada por diversas fontes de vários tipos e intensidades, sobre as quais não temos controle, podendo causar grandes variações em nosso sinal é ser uma fonte de problemas em nosso enlace.

Algumas fontes geradoras de ruído:

• Forno de Microondas;
• Outros transmissores de radio;
• Motores elétricos;
• Etc.

Como podemos observar as fontes geradoras de ruídos são diversas, e o impacto em nosso enlace, dependerá entre outros fatores, da distancia e potencia com que os ruídos são emitidos.

Se nosso programa de configuração nas trás esse indicador, podemos usar, o programa “Netstumbler” para verificar o nível de sinal ruído que temos e observaremos que este é variável e com magnitudes distintas. Esta situação e notória quando a antena esta instalada em altura.

Estas imagens mostram um link com ótima conexão, cuja relação sinal-ruído é de 47 dB, ou seja, o ruído pode ser aumentado em ate 47 dB que o enlace não será interrompido.



As imagens abaixo representam um link com ótimo nível de sinal recebido, contudo a relação sinal-ruído é menor, portanto, menos confiável.




Sendo assim podemos concluir que quanto menor o SNR maior a possibilidade de nosso link ser prejudicado.

Para que um link de radio se estabeleça, o sinal recebido deve ser igual ou superior a sensibilidade do receptor.

Esta sensibilidade mínima e determinada pelo ruído gerado pelos circuitos eletrônicos do aparelho. Se o receptor estiver ligado a uma antena externa e ainda ficar em altura, a fim de chegar mais longe, estamos expondo o nosso sistema a “captura” de mais ruído e, portanto “dessensibilizamos” o mesmo, uma vez que, o ruído é mais elevado que a sensibilidade do receptor. Para efeitos práticos, vamos ter um receptor menos sensível que as especificações dadas pelo fabricante. O que o torna problemático uma vez que a sensibilidade do sistema se torna variável.

Como mencionado, para que o enlace se estabeleça o sinal recebido deve ser igual ou maior que a sensibilidade do receptor, mas como podemos calcular o nível necessário para estabelecer o enlace, se a sensibilidade do receptor está mudando?.

Uma possibilidade para resolução do problema é estimar o nível Maximo de ruído que vamos encontrar, com base na experiência e utilizar esse valor para calcular o nível de sinal necessário para o enlace, mesmo que este calculo nos leve a implementar uma solução mais completa e onerosa que a necessária.

Outra forma de resolver o problema e medir o nível de sinal do enlace e o sinal-ruído presente e estabelecer a relação entre eles. Assim conseguimos perceber a diferença e se ela for grande o suficiente para “absorver” as mudanças no nível de ruído.
Se a diferença é pequena, as chances de nosso enlace ser interrompido e alta. Se pelo contrario a diferença e grande nosso enlace se manterá estável. Esta é uma das razoes pela qual um enlace bem desenhado, deve conter uma margem segura visando evitar que por razoes externas venha a ser comprometido.

Fazendo uma analogia com um som, para que duas pessoas possam estabelecer uma conversa em uma casa silenciosa, basta que quem fala produza um nível de potencia sonora igual ou maior que a sensibilidade do ouvido do receptor. Se introduzirmos uma fonte de ruído variável no contexto e esta fonte gerar um ruído maior que a sensibilidade do ouvido do receptor, quem esta falando, necessariamente devera subir seu nível de voz para superar o ruído e manter o enlace com seu interlocutor.

Fenômeno similar se apresenta em um enlace de radio.





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Inauguração

Bem vindos ao knxblog!

Criei esse blog com o intuito de compartilhar conhecimento com o maior numero de pessoas, participo de diversas comunidades on-line e por isso vou concentrar aqui tutoriais, dicas, review’s, e varias outras informações.

Hoje estréio o blog com dois artigos sobre Wireless: Um versa sobre a Sensibilidade dos equipamentos e o outro sobre Sinal Ruído, espero que sejam de grande proveito a todos.

Um grande Abraço,

Rogério