Interferências em Ambiente Aberto (Outdoor)

Em ambiente aberto, o tipo de interferência comumente encontrado será o de outros transmissores. Isto pode ocorrer pela proximidade de rádios FHSS ou DSSS ou mesmo do próprio sistema.

Como foi abordado no capítulo 2, o sistema 802.11 usa o mecanismo CSMA/CA para controle de acesso e minimizar colisões. Se uma unidade detecta que um transmissor envia na mesma freqüência que ele pretende usar para transmitir, o transmissor aguardará até que os demais finalizem. Esta é uma etiqueta definida pelo padrão 802.11, que traz consigo o compartilhamento do espectro. Sistemas 802.11 são baseados em pacotes, assim cada transmissor tem acesso ao meio somente durante um pequeno período de tempo. Sistemas FH e DS não são compatíveis, mas eles utilizam o mesmo método de acesso CSMA/CA e podem compartilhar o espectro

Além das interferências mais comuns, outras não menos importantes figuram como aspectos relevantes a serem considerados em uma avaliação de enlace sem fio em ambiente aberto. A seguir, abordaremos sucintamente aspectos que contribuem para causar interferências em um enlace wireless e que ferramentas se poderá utilizar para minimizá-las.

3.2.1 Outros Sistemas de Rádiofreqüência DSSS ou FHSS

Este tipo de interferência é um problema que ocorre quando o transmissor DS está próximo a uma unidade ou estação base FH, sendo que o impacto da interferência depende basicamente em como o tráfego está ocorrendo no sistema DS. Como o sistema DS transmite em uma faixa fixa do canal e o sistema FH utiliza salto de freqüência, haverá uma competição pelo espectro no tempo em que o salto de freqüência ocorrer no canal DS.

Testes de laboratório mostram que neste cenário, o maior impacto na performance de um sistema DS sobre um FH é somente de 13 % [BUD01]. Para a mesma situação, o impacto de um FH sobre o DS, em termos de perda da largura de banda é algo em torno de 17 %.

3.2.2 Pelo Próprio Equipamento

É possível que interferências causadas pelo próprio equipamento ocorram quando o referido dispositivo não está configurado adequadamente. Pode-se ter, por exemplo, a utilização da mesma seqüência de saltos em todos os rádios ou a instalação inadequada de antenas na estação base. Se diversos transmissores coexistem, este é um caso típico para adoção de estação base setorizada. Aa antenas necessitam de uma instalação e espeçamento adequados, para que se obtenha o menor nível de interferência possível.

3.2.3 Multicaminho (Multi-Path)

A interferência por multicaminho ocorre quando um sinal refletido chega ao seu destino por diferentes direções, sofrendo atenuações e atrasos, conforme ilustração da Figura 25. A soma do sinal recebido, provavelmente terá como resultado um sinal atenuado. Se a atenuação é maior do que o valor do SNR (relação entre sinal e ruído) requerido para recebimento de um pacote sem erros, então a ocorrência de erros é certa.

Figura 25 - Reflexão Causada por Multicaminho (Multi-path)

O multicaminho também causa ISI (Inter Symbol Interference) no rádio receptor. Quando sinais multicaminho chegam com atraso no receptor, o resultado são vários ecos do sinal original (os ecos são os sinais refletidos viajando por caminhos mais longos). Se os atrasos ou ecos são severos, o receptor não reconhecerá os bits de dados originais e produzirá uma forma de erro. A solução adotada para minimizar esse efeito é a adoção de um equalizador adaptativo. O equalizador pode acomodar atrasos de até 250 ns.

Rádios DSSS 802.11b são severamente afetados por ISI em função da necessidade de convergência na transmissão dos bits a uma taxa de 11 Mbps. Neste caso, o sistema pode resolver somente pequenos atrasos ou ecos, próximos aos 100 ns. Para reduzir os efeitos do ISI, o sistema de rádio DSSS necessita utilizar grandes antenas direcionais. A antena maior não modifica o tempo de atraso de um sinal por multicaminho, mas reduz dramaticamente o nível de eco no sinal.

3.2.4 Atenuação do Sinal por Obstrução

A atenuação de um sinal também pode ser causada por outros fatores além da interferência por multicaminhos. Árvores, edifícios e obstruções parciais do caminho do sinal são motivo de preocupação e trazem a necessidade de observância de alguns conceitos.

TRANSMISSOR

RECEPTOR

OBSTÁCULO

receptora e transmissora do link. Uma linha de visada livre de obstáculos existe quando nenhum objeto obstrui a visão entre as antenas. Uma onda de rádio se propaga livre de obstáculos se a área próxima a linha óptica de visada está livre de obstáculos. Em resumo, a interferência depende da altura que existe entre o componente direto (antena) e a superfície refletora do caminho. Está relação teórico-prático de interferência é conhecida como zona de Fresnel.

As zonas de Fresnel formam uma série de círculos concêntricos imaginários entre o transmissor e o receptor. A posição das zonas depende do comprimento de onda. Cada zona possui componentes que viajam por caminhos que não têm mais que meia onda de diferença entre si, em todo o comprimento. Todo caminho de propagação está rodeado de um número ilimitado de zonas de Fresnel. As zonas se enumeram desde o centro do trajeto para fora. O caminho que passa pela primeira zona de Fresnel varia até meio comprimento de onda relativo ao caminho direto do sinal. A distância do trajeto pela segunda zona varia entre meia onda e uma onda completa, e assim sucessivamente. Cada número de zona corresponde a um número de meio comprimento de onda na distância total do trajeto.

É de extrema importância calcular o raio da primeira zona de Fresnel como ponto crítico da zona, pois a partir deste cálculo pode-se determinar a altura da antena, liberando a primeira zona de Fresnel, o que resultará num melhor aproveitamento do enlace sem fio. A Figura 26 ilustra a zona de Fresnel representada pela área do circulo próxima a linha de visada, e a Equação 6 representa o cálculo do raio da primeira zona de Fresnel. TRANSMISSOR SITE A RECEPTOR SITE B R

D . 2 1

R = λ

Equação 6 - Cálculo do Raio da Primeira Zona de Fresnel

Onde:

R = Raio da primeira zona de Fresnel;

λ = Comprimento de onda (0,125 m para 2,4 GHz). D = Distância entre sites.

Quando 80 % da primeira Zona de Fresnel é livre de obstáculos, a perda da propagação é equivalente ao espaço livre [BRE99], conforme ilustra a Figura 27. Desta forma, conhecendo as alturas das antenas do link pré-existente, as alturas dos obstáculos, se existirem, distâncias entre sites e obstáculos (medidos com GPS) e o cálculo do raio da primeira zona de Fresnel, torna-se simples calcular, aplicando alguns conceitos trigonométricos, a altura das antenas visando uma propagação de onda livre de obstáculos.

Figura 27 - Zona de Fresnel Livre de Obstáculos

3.2.5 Condições do Tempo

Diversas interferências de ordem natural podem afetar um enlace sem fio em ambiente aberto, tais como: fortes ventos, tempestades, chuva intensa etc. O vento, por exemplo, pode causar atenuação do sinal pelo deslocamento da antena. Uma alta intensidade de chuva (150 mm/h), pode causar fadiga no sinal de RF, provocando uma