Propagação das ondas de rádio (802.11)

Fevereiro 2017

Propagação das ondas de rádio

É necessário ter uma cultura mínima sobre a propagação das ondas hertzianas a fim de poder instalar uma arquitectura rede sem fios, e nomeadamente dispor os limites de acesso (ponto de acesso) de maneira a obter um alcance óptimo.

As ondas de rádio (notadas RF para Radio Frequency) propagam-se em linha recta em várias direções. A velocidade de propagação das ondas no vazio é de 3.108 m/s.

Em qualquer outro meio, o sinal sofre um enfraquecimento devido

  • à reflexão
  • à réfração
  • à difração
  • à absorção

Absorção das ondas de rádio

Quando uma onda de rádio encontra um obstáculo, uma parte da sua energia é absorvida e transformada em energia, uma parte continua a propagar-se de maneira atenuada e uma parte pode eventualmente ser reflectida.

Chama-se atenuação de um sinal à redução da potência deste aquando de uma transmissão. O enfranquecimento é medido em bels (cujo símbolo é B) e equivale ao logaritmo base 10 da potência à saída do suporte de transmissão, dividido pela potência à entrada. Prefere-se geralmente utilizar o decibel (cujo símbolo é dB) que corresponde a um décimo do valor Bels. Sendo que Bel representa 10 decibéis a fórmula passa a ser :

R (dB) = (10) * log (P2/P1)


Quando R é positivo, trata-se de amplificação, quando é negativo trata-se de atenuação. No caso das transmissões sem fios trata-se geralmente de atenuações.

atenuação de um sinal


A atenuação aumenta com o aumento da frequência ou a distância. Aquando da colisão com um obstáculo, o valor da atenuação depende muito do material que compõe o obstáculo. Geralmente, os obstáculos metálicos provocam uma forte reflexão, enquanto a água absorve o sinal.

Reflexão das ondas de rádio

Quando uma onda rádio encontra um obstáculo, a totalidade ou parte da onda é reflectida, com uma perda de potência. A reflexão é tal quanto o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão.



Por definição, uma onda de rádio pode propagar-se em várias direcções. Por reflexões sucessivas, um sinal fonte pode ser levado a atingir uma estação ou um ponto de acesso seguindo caminhos múltiplos (fala-se de multipath).

andamentos múltiplos de uma onda rádio



 

A diferença de tempo de propagação (o chamado prazo de propagação) entre dois sinais que seguiram caminhos diferentes pode provocar interferências a nível do receptor, porque os dados recebidos sobrepõem-se.

Estas interferências tornam-se cada vez mais importantes quando a velocidade de transmissão aumenta porque os intervalos de tempo entre os dados são cada vez mais curtos. Os caminhos de propagações múltiplos limitam assim a velocidade de transmissão nas redes sem fios.

Para remediar este problema as placas Wi-Fi e pontos de acesso integram duas antenas por emissor. Assim, graças à acção do AGC (Aquisition Gain Controller), que comuta imediatamente de uma antena à outra segundo a potência dos sinais, o ponto de acesso é capaz de distinguir dois sinais que provêm da mesma estação. Os sinais recebidos por estas duas antenas não estão correlacionados (são independentes) se forem separados de Lambda/2 (6,25 cm a 2.4GHz).

Propriedades dos meios


O enfraquecimento da potência do sinal deve-se em grande parte às propriedades dos meios atravessados pela onda. Eis um quadro que dá os níveis de atenuação para diferentes materiais:


MateriaisEnfraquecimentoExemplos
ArNenhumEspaço aberto, pátio interior
MadeiraFracoPorta, pavimento, divisória
PlásticoFracoDivisória
VidroFracoVidraças não matizadas
Vidro matizadoMédioVidraças matizadas
ÁguaMédioAquário, fonte
Seres vivosMédioMultidão, animais, humanos, vegetação
TijolosMédioParedes
ParedesMédioDivisórias
CerâmicaElevadoMosaicos
papelElevadoRolos de papel
BetãoElevadoParedes mestras, andares, pilares
Vidro à prova de balaElevadovidros a prova de bala
MetalMuito ElevadoBetão armado, espelhos, armário metálico, gaiola de elevador

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