Alcance e interferência

Com relação à transmissão dos dados, a principal diferença é que em uma rede wireless o meio de transmissão (o ar) é compartilhado por todos os clientes conectados ao ponto de acesso, como se todos estivessem ligados ao mesmo cabo coaxial. Isso significa que apenas uma estação pode transmitir de cada vez, e todas as estações dentro da área de cobertura recebem todos os pacotes transmitidos da rede, independentemente do destinatário. Isso faz com que a segurança dentro de uma rede wireless seja uma questão sempre bem mais delicada que em uma rede cabeada.

Outra questão importante é que a velocidade da rede decai conforme aumenta o número de micros conectados, principalmente quando vários deles transmitem dados ao mesmo tempo. O número máximo de pontos de clientes simultâneos suportados pelo ponto de acesso varia de acordo com o fabricante e o firmware usado. Muitos pontos de acesso 802.11b antigos eram limitados a 30 clientes, mas os atuais suportam um número maior. O maior problema é que a banda disponível é compartilhada entre todos os clientes, de forma que a velocidade prática da rede cai para níveis cada vez mais baixos conforme novos clientes são conectados.

Uma solução para áreas onde é necessário atender a um grande número de clientes é utilizar múltiplos pontos de acesso. Ao serem configurados com o mesmo SSID, eles formam uma única rede, de forma que os clientes passam a automaticamente se conectarem ao ponto de acesso que oferecer o melhor sinal. Se o objetivo é melhorar a taxa de transferência da rede, o ideal é conectar os pontos de acesso usando cabos de rede e configurá-los para utilizar canais diferentes (veja detalhes a seguir), de forma que lees possam realmente transmitir simultaneamente, sem interferir entre si.

Em situações onde a prioridade é aumentar o alcance da rede, é possível também utilizar repetidores wireless, que permitem extender o sinal do ponto de acesso principal, sem que seja necessário puxar um cabo de rede até eles.

Outra característica das redes wireless é que o alcance da rede varia de forma brutal de acordo com os obstáculos e de acordo com as antenas usadas.

De uma forma geral, o alcance prometido pelos fabricantes para as redes 802.11b ou 802.11g são 100 pés para ambientes fechados e 500 pés para ambientes abertos, o que equivale a, respectivamente, 30 e 150 metros. Devido ao uso de mais transmissores e mais antenas, novo padrão 802.11n oferece um alcance um pouco maior, prometendo 70 metros em ambientes fechados e 250 metros em campo aberto. Entretanto, estes valores são apenas medias estimadas, tiradas em testes padronizados. Em situações reais, podemos chegar a extremos, como links de longa distância, de 30 km e clientes que não conseguem manter uma transmissão estável com um ponto de acesso a apenas 6 ou 8 metros de distância.

Os três fatores que explicam diferenças tão brutais são:

a) O ganho das antenas instaladas no ponto de acesso e no cliente
b) A potência dos transmissores
c) Os obstáculos e fontes de interferência presentes no ambiente

As antenas usadas por padrão na maioria dos pontos de acesso e na maioria das placas e notebooks são antenas dipole com ganho de apenas 2 ou 2.2 dBi, mas existem no mercado antenas com até 24 dBi e antenas especialmente construídas podem superar a marca dos 30 dBi de ganho.

O "ganho" da antena diz respeito ao quanto ela consegue concentrar o sinal transmitido. Quanto maior o ganho, mais concentrado é o sinal e maior a distância que ele consegue percorrer. Para efeito de comparação, uma antena de 26 dBi transmite um sinal 100 vezes mais concentrado do que uma antena de 2 dBi.

Em seguida temos a potência dos transmissores usados nas placas e nos pontos de acesso, cuja potência é medida em milliwatts. Um ponto de acesso típico utiliza um transmissor de 56 milliwatts (17.5 dBm) ou de 63 milliwatts (18 dBm), mas o valor varia de acordo com o fabricante e o modelo (alguns modelos chegam a oferecer 400 milliwatts) e o sinal pode ser amplificado para até 1 watt usando um amplificador externo. Usar uma antena de maior ganho tem um efeito similar a aumentar a potência de transmissão do sinal e vice-versa. É justamente a combinação do uso de antenas de alto ganho (em muitos casos combinadas com amplificadores) dos dois lados da conexão, com um caminho livre de obstáculos que permitem a criação de links de longa distância.

Por outro lado, em redes domésticas você raramente usa amplificadores ou substitui as antenas do ponto de acesso ou dos clientes e é quase impossível oferecer um caminho livre de obstáculos. Como o sinal wireless utiliza uma potência muito baixa, qualquer obstáculo significativo causa uma grande perda, o que nos leva ao outro extremo, os casos em que o sinal mal consegue percorrer uma distância de poucos metros.

Os dois maiores inimigos do sinal são superfícies metálicas, como grades, janelas, portas metálicas, lajes, vigas e até mesmo tintas com pigmentos metálicos. O metal reflete a maior parte do sinal (propriedade que é explorada por muitas antenas) e mas deixa apenas uma pequena parte passar.

Em seguida temos materiais densos, como concreto e pedra, que por sinal são a matéria prima básica das construções modernas. Paredes leves, feitas com tijolo furado (tijolo baiano) absorvem muito menos sinal do que paredes de construções antigas, feitas com tijolos maciços e lajes ou vigas de concreto com armação metálica absorvem mais ainda. O efeito é cumulativo, de forma que quanto mais paredes pelo caminho, mais fraco é o sinal que chega do outro lado.

Outro obstáculo importante são corpos com grandes concentração de líquido, como aquários, piscinas, caixas d'agua e até mesmo pessoas passeando pelo local (nosso corpo é composto de 70% de água). Ao contrário dos metais, que refletem o sinal, a água o absorve, o que acaba tendo um efeito ainda pior.

Além dos obstáculos, temos também focos de interferência, que competem com o sinal do ponto de acesso, prejudicando a recepção por parte dos clientes (assim como duas pessoas tentando falar ao mesmo tempo).

Fornos de microondas operam a 2.4 GHz, na mesma freqüência das redes wireless, fazendo com que, quando ligados, eles se transformem em uma forte fonte de interferência, prejudicando as transmissões num raio de alguns metros. Um forno de microondas é justamente um transmissor de rádio, de altíssima potência, que opera na mesma faixa de freqüência das redes wireless, mas que serve para cozinhar alimentos ao invés de transmitir dados. Se você pudesse aumentar a potência de transmissão de uma placa wireless em 10.000 vezes, você teria um forno de microondas portátil.

Este é um dos motivos para a existência de normas que limitam a potência de transmissão dos transmissores wireless domésticos a um máximo de 1 watt. No caso do forno de microondas, é usada uma grade de metal para evitar que o sinal de rádio escape. Ela é suficiente para evitar que ele cozinhe as pessoas em volta, mas uma pequena porção do sinal, mais do que suficiente para interferir com as redes wireless próximas acaba escapando.

Telefones sem fio, além de transmissores bluetooth e outros aparelhos que operam na faixa dos 2.4 GHz, também interferem, embora em menor grau. Os telefones sem fio quase sempre utilizam o modo FH (Frequency Hopping), onde a freqüência de transmissão varia em uma sequência pré-definida, em intervalos de apenas alguns milissegundos. Com isso o telefone interfere com a rede em alguns momentos, quando as freqüências se cruzam (causando uma queda momentânea na taxa de transferência e algumas retransmissões de pacotes), mas raramente o problema é crônico. De qualquer forma, em escritórios e outros ambientes onde vários aparelhos de telefone sem fio precisarem conviver com a rede wireless, é recomendável utilizar aparelhos que trabalham na faixa dos 900 MHz.

Existe ainda a questão da interferência entre diferentes redes instaladas na mesma área. Imagine um grande prédio comercial, com muitos escritórios de empresas diferentes e cada uma com sua própria rede wireless. Os pontos de acesso podem ser configurados para utilizarem freqüências diferentes, divididas em 16 canais. Devido à legislação de cada país, apenas 11, 13 ou 14 destes canais podem ser usados e destes, apenas 3 podem ser usados simultaneamente, sem perdas.

Ou seja, com várias redes instaladas próximas umas das outras, os canais disponíveis são rapidamente saturados, fazendo com que o tráfego de uma efetivamente reduza o desempenho da outra.

A combinação de todos esses fatores faz com que o alcance varie muito de acordo com o ambiente. Você pode conseguir pegar o sinal de um ponto de acesso instalado na janela de um prédio vizinho, distante 100 metros do seu (campo aberto), mas não conseguir acessar a rede do andar de cima (a armação de ferro e cimento da laje é um obstáculo difícil de transpor). Para compensar grandes distâncias, obstáculos ou interferências, o ponto de acesso reduz a velocidade de transmissão da rede, como um modem discado tentando se adaptar a uma linha ruidosa. Os 54 megabits do 802.11g podem se transformar rapidamente em 11, 5.5, 2 ou até mesmo 1 megabit.

Uma última observação é que muitos pontos de acesso possuem problemas com a temperatura. Nos dias muito quentes, o ponto de acesso superaquece e o calor prejudica a recepção do sinal, reduzindo o alcance da rede, ou mesmo tirando-a do ar completamente. Ao desligar o ponto de acesso da tomada e ligá-lo novamente pouco depois, tudo volta a funcionar por um certo tempo, até que ele superaqueça e o problema se repita.

Se desconfiar do problema, experimente abrir o ponto de acesso e colocar um ventilador próximo a ele para refrigerá-lo. Se o sinal parar de cair, significa que o problema é mesmo a temperatura. Experimente então adaptar algum tipo de exaustor sobre o ponto de acesso. Como os pontos de acesso dissipam pouca energia (a maioria dissipa 5 watts ou menos), qualquer ventilação ativa é suficiente para resolver o problema.

Você pode usar o exaustor de um cooler antigo ligado a uma fonte de celular de 5 ou 6V, por exemplo. A tensão mais baixa fará o exaustor girar mais devagar, de forma a refrigerar.

Confira a segunda parte em: http://www.guiadohardware.net/tutoriais/padroes-wireless/