Antenas Wireless!


Por Ricardo Guilemond
Este é um assunto muito pouco discutido em Informática.
Mas para se falar em redes sem-fio (wireless) ou Internet via rádio, este assunto é demasiadamente importante, Antenas!

Tenho certeza de que você não faz idéia do quanto uma simples "antena" pode colocar seu projeto de rede sem-fio na lama, seja em casa, no escritório ou numa grande empresa.

Não dispense a pesquisa por antenas e saiba fazer a escolha correta para não comprometer seu trabalho.
           
           
Aqui você não ficará sabendo de tudo,
por que eu mesmo não arriscaria que
alguém poderia saber tudo sobre
antenas e o que as envolve, pois é um
assunto extenso demais.

Mas, só de você ler este artigo tenho certeza que
ficará tão perplexo como eu fiquei há alguns
anos atrás quando montei minha primeira rede
sem-fio na minha própria casa.

É claro que eu tenho em minha casa uma rede
não só sem-fio, mas mesclada, uma parte
utiliza cabos UTP e outra parte utiliza a rede
sem-fio, todos os 5 (cinco) PCs conectados a um
roteador TrendNet TEW 432BRP
(o mesmo que aparece na figura ao lado).



A TrendNET fornece desde roteadores
a antenas de pequeno e grande porte.
Escolhi trabalhar com os equipamentos da TrendNET porque eles são normalmente bem mais baratos para se montar as pequenas redes. E não pense você que a TrendNET não possui equipamentos de grande porte para redes maiores e mais extensas. Eu indico.

O fato é que no Brasil as pessoas parecem estar preferindo utilizar marcas populares como D-Link, Encore e Planet nas redes pequenas. Entretanto, nem sempre são os mais baratos e eu, particularmente, não vejo muita vantagem técnica em nenhum dos três que possa justificar preços mais altos.

Não estou escrevendo este artigo para fazer propaganda positiva e muito menos negativa de um ou outro produto ou marca, porém, vou expor aqui experiências com montagem de redes sem-fio, e neste caso, vou falar bem dos aparelhos que funcionaram bem.

Também não recebo para falar dos equipamentos da TrendNET, mas verdade seja dita, passei e-mails para eles nos Estados Unidos e fui respondido no mesmo dia com todas as soluções que precisei objetivamente e corretamente.  Muito obrigado ao pessoal da TrendNET, eu nem esperava tanto.

Outras ótimas marcas com as quais tive algumas boas experiências e posso indicar que lhe sirva satisfatoriamente são Orinoco, Samsung, SysData, Senao (ótimo), USRobotics, CISCO, 3Com (ótimo), Tsunami (ótimo), Terabeam, OvisLink, Kodama e Proxim, mas, existem muitos outros bons.

             

Tipos de Antenas Wireless:
Existem inúmeros tipos (eu digo tipos e formas) de antenas wireless que eu até desconheço, pois, até um "quase" leigo no assunto é capaz de inventar uma antena wireless e se dar muito bem (ou muito mal).

Das FORMAS mais conhecidas podemos citar:
— de Haste
— de Grade
— de Cone
— de Tambor (redonda ou oval)
— Quadrada
— Parabólica
(redonda)

Dos TIPOS mais conhecidos podemos citar:
— Biquad
— Direcional
— Setorial
— Omnidirecional ou 360º Graus

Dos tipos e modelos existentes você deve ter cuidado com as falsas antenas.  Pois é, muitos provedores instalam antenas de grade que são mais apropriadas para TV de canal aberto, no entanto, as frequencias alcançadas por estas antenas são diferentes da rede wireless, e elas acabam recebendo alguma ou muita
interferência no sinal.  Mas eles insistem em instalar estes modelos porque são vasto no mercado e muito mais baratos!

Sua TV está "choviscando" e você nunca - nunca consegue ter bom sinal com sua super antena? Pois é, vai ver seu vizinho tem uma antena de TV ligada num equipamento wireless. Você nunca mais vai ver uma imagem 100% nítida!

Este não é o único problema, e talvez não seja pior que os rádios amadores, mas leia este artigo e você verá que outro equipamento wireless mal dimensionado pode atrapalhar mais que tudo ou acabar com sua rede de vez!

Antena Direcional de Grade (muito comum),
porém, neste artigo você vai ver que esta não é uma
solução legítima wireless. Muitos a usam como se
fosse, mas esta antena é própria para recepção de
TV aberta.
   
Muitos provedores não estão preocupados com o bem estar comum da vizinhança. Se a sua Internet está funcionando relativamente bem, então o "resto que se dane".

Alguns provedores se preocupam mal e porcamente com seus sinais de rádio, as TVs que os outros "se virem"!

A TV? Se você ver...viu, se não ver... não viu.
     

As Sete Armadilhas das redes Wireless:
Veja as principais barreiras que podem prejudicar a propagação do sinal
de sua rede Wireless (sem-fio)


1) Antenas Baixas:
Uma das situações mais destacadas pelos manuais de aparelhos de pontos de acesso (AP ou roteadores wireless) é que quanto mais altas estiverem as antenas posicionadas, menos barreiras o sinal encontrará no caminho até os computadores. Por isso, apenas uns trinta centímetros acima poderão fazer uma enorme diferença na captação do sinal.

Um detalhe importante é que a maioria dos AP vem com antenas de 2 a 6 dbi no máximo, e não adianta colocar antenas mais potentes, pois o que vai mandar mesmo é a potência do AP somada a da antena.

Mas entenda que ao aumentar a potência da antena você estará enfraquecendo o facho do sinal dela, pois a potência do equipamento permanecerá a mesma. Neste caso, seu AP teria dificuldade maior para enviar sinal para mais longe.

2) Telefones sem fio:
Saiba que a maioria dos telefones sem fio opera na freqüência de 800 ou 900 MHz (mais antigos) e 2,4 GHz (mais novos). Os telefones mais modernos que operam a 2,4 GHz estão justamente na mesma faixa usada pelos equipamentos de redes sem-fio nas interfaces 802.11b e 802.11g.

Em ambientes com esse tipo de telefone, ou próximos a áreas com eles, a qualidade do sinal Wireless pode, às vezes, ser afetada. Mas isso não acontece necessariamente em todos os casos. Mas saiba que isto não chega a ser um problema, pois nas redes Wireless e em algumas centrais de telefones sem-fio você poderá definir a freqüência que você quer que a sua rede trabalhe, podendo variar a faixa entre 2.412 até 2.484 GHZ regulando através dos 11 ou 13 canais que existem para ajuste da faixa, evitando-se com isso que outros equipamentos possam interferir na freqüência de sua rede.

Quando o ajuste não for possível, você deve afastar as antenas a uma distância que você consiga identificar como segura, fazendo testes de acordo com a localização das mesmas.

3) Concreto e Trepadeira:
Esta é uma das piores situações que podemos encontrar no caminho de uma pequena rede sem-fio. Se as paredes de concreto e as plantas ou árvores mais vistosas já costumam prejudicar a propagação do sinal Wireless, imagine então somando todos eles juntos. Pode ser uma barreira quase intransponível. Algumas antenas especiais já conseguem atravessar certas barreiras com maior eficiência, mas isso não quer dizer que não haja perda na qualidade do sinal.

Estamos falando de pequenas redes onde estes obstáculos podem intervir devido ao fraco sinal que estes equipamentos possuem. Numa rede de maior amplitude os obstáculos precisam ser maiores e mais intensos.

4) Fornos Microondas:
A lógica é a mesma dos aparelhos de telefone sem-fio. Os fornos microondas também usam a
disputada freqüência livre em torno de 2,4Ghz. Por isso, o ideal é que estes fornos fiquem isolados do ambiente onde está a rede. Dependendo do caso, as interferências podem afetar desde os usuários mais próximos ou toda a rede em um ou mais andares.

5) Micro Diretamente no Piso:
Sabemos que as antenas quanto mais alta melhor a propagação do sinal, também vale para as placas e os adaptadores colocados nos micros. Se o seu computador é do tipo torre e está posto diretamente sobre o piso e o seu dispositivo wireless não vier acompanhado de um fio longo, é recomendável usar um cabo de extensão USB para colocar a antena numa posição mais alta quanto possível, para que favoreça a captação do sinal de rede.

6) Água na direção da Antena (e a chuva?):
Grandes recipientes com água, como aquários e bebedouros, são inimigos da boa propagação do sinal de Wireless. Evite posicionar a sua antena Wireless no caminho onde se encontram estes tipos de recipientes.

Você perguntaria: A chuva então atrapalha e muito a propagação do sinal? Sim e não.

O que mais atrapalharia no caso da chuva seria a combinação chuva (ou excesso de umidade do ar) mais ventos fortes mais relâmpagos mais as barreiras que no tempo seco não atrapalhariam a transmissão.

Somente a chuva não seria fator suficiente para atrapalhar o sinal de sua rede sem-fio, entre o ponto de acesso e seu computador existem barreiras que em tempo seco não interferem no sinal tanto como em tempo chuvoso, entretanto, nos casos em que a visada for limpa (totalmente sem barreiras – o que é quase impossível) a chuva não atrapalharia tanto.

Muitos pensam que a rede sem-fio (wireless, via antena) é pior que as redes via telefone ou Cabo ou ADSL ou DSL etc.. Acontece que nem uma ou outra seria melhor do ponto de vista das chuvas e dos relâmpagos, pois o excesso de umidade do ar e os relâmpagos são responsáveis por uma resistividade muito alta e até a destruição imediata dos componentes transmissores sejam antenas ou cabos de cobre ou alumínio ou mesmo fibra. Quantas vezes ficamos sem acesso a Internet ADSL em tempos chuvosos e as operadoras de Internet nos avisam que há reparos por conta das Companhias Telefônicas?

Isto se deve, normalmente, a raios e outros danos causados pelas chuvas somados aos ventos e relâmpagos que interferem ou destroem fisicamente os pontos de acessos de transmissão da rede.

Assim, como as redes elétricas, os ADSL via telefones da sua residência também podem sofrer danos imediatos, porque há nestes fios uma pequena energia condutora de eletricidade.

No caso das antenas a energia não é elétrica e sim ondas eletromagnéticas com resistividade e ruído muito inferior a dos telefones ou outras redes de transmissão de dados.

Mas em todos os casos sempre somos aconselhados a desligar estes equipamentos, principalmente se eles não estão devidamente aterrados, pois, embora não pareça, sempre estaremos sujeitos a queima destes equipamentos, bem como televisores e rádios e todos os demais equipamentos eletrônicos que possam existir ligados no momento das chuvas e trovões.

7) Vidros e Árvores:
O vidro é outro material que pode influenciar negativamente na qualidade do sinal.
Na ligação entre dois prédios por wireless, eles se somam a árvores altas, o que compromete a
transmissão do sinal de uma antena para outra. Principalmente, se estes vidros das janelas forem espelhados, aí o sinal degrada bastante.

Mas lembre-se que boa parte dessa dica refere-se a equipamentos de pequeno porte. Já os de grande porte suportam mais as pequenas interferências que são grandes nas pequenas redes.

               

Observe que a figura ao lado, se trata de um modelo caseiro de antena wireless.
O "malandro" não quis gastar com os modelos existentes (muitas são caras mesmo) e fez uma com vasilha plástica daqueles produtos que chamam de "tapauér" (he..he..he), mas tá parecendo mais uma marmita plástica com divisões.

O curioso modelo é baseado nos tipos de antenas no formato tambor ou cone (as conhecidas biquads). O cara que fez diz que funciona muito bem, ele só não conta com o desgaste de seu equipamento ao longo do tempo. Mas funciona... em tempo de guerra.

Neste link você encontra uma feita de
Lata de Óleo de Soja, que deve dar uns 10 dbm e lembra os tipos de antena YAGIS.

         

Vamos Engrossar o Caldo:
Muito bem, vamos intensificar o assunto ANTENAS.

Já vimos como podem ser os tipos e formas mais comuns. É bom saber que existe uma "infinidade" de marcas e modelos, mas a escolha certa é uma experiência muito cruel. Saber escolher uma boa antena não é como escolher um bom carro, pois o conforto, a potência e o preço não estão satisfeitos quanto a qualidade do uso. Bem, não se pode comparar a satisfação de comprar um carro de 100 mil e entender que seja qual for a marca e o modelo ele será muito melhor que outro de 30 mil.

O mesmo NÃO vale para antenas!  Pois o preço, a marca e o modelo não dizem
nada, e muito diz a respeito de como será a estrutura geral de sua rede, assim como alcance (ou distância dos equipamentos) , altura dos pontos de acesso, obstáculos que serão encontrados, aparelhos que serão utilizados para compor a rede e tudo mais. É uma tarefa não muito simples.

Não vou esmiuçar este artigo, mas vou dar a você a chance de ter nas mãos
material suficiente para você continuar estudando e pesquisando sobre
antenas com mais clareza.




Antena Omnidirecional.
Eram muito comuns
em provedores, mas o
conceito de utilização das
mesmas e dos
equipamentos tem
mudado muito.
 
Outros Modelos de Antenas:

A antena Yagis tipo Cone
é Direcional.


Eu noto que é pouco utilizada, porém, existem modelos muito mais eficientes que as setoriais.

Acontece que o facho é muito mais fino e denso neste tipo de antena.

A densidade está relacionada também com a potência do aparelho transmissor e a distância do receptor.

Tipo Setorial ou Painel Setorial. Muito utilizada e envia sinais com boa receptividade.

Muitos provedores adotam este modelo porque ele impulsiona melhor o facho do sinal para distâncias mais longas em locais mais específicos. O facho é denso mais não tanto como as do tipo cone.

Atualmente está tomando o lugar das Omni devido ao fato de terem melhor resposta
a aparelhos menos potentes.

Antena Yagis tipo Grade é Direcional.
Sendo que a antena Yagis de...
3 elementos = 6 a 8 dbi
7 elementos = 9,5 a 12 dbi
11 elementos = 13 a 15 dbi
25 elementos ou mais = 15,5 a 17,2 dbi

Este tipo é também comum no uso de
envio de sinais de celulares em
Fazendas ou regiões de difícil acesso,
porém existe o modelo para celular e o
modelo para rádio.
       
                               
Saiba que:

A unidade de medidas em db e dbm, é diretamente proporcional à unidade de potencia em watts, ou seja, se aumentar a potência, aumentará o db ou dbm, o que não acontece com as unidades de medidas em dbi e dbd, as quais independem da potência aplicada, se mantendo inalteradas, pois se tratam de medidas referentes ao ganho de antenas, ou seja, da capacidade de concentração de RF nas mesmas.

Para aumentarmos o ganho de uma antena, é necessário aumentar a área física de captação de sinais (RF) da mesma.

 
   


Como é Medida a Potência de Uma Antena?
A potência de uma antena é medida em DB.
DB é uma escala para representar a relação entre duas potências.
A fórmula é a seguinte:
O que são Ondas Eletromagnéticas?

— Alteração física composta por um campo
elétrico (E) e um campo magnético (H) variáveis no tempo, perpendiculares entre si, e que são capazes de se propagar no espaço.
A unidade é OEM e é a mesma velocidade
da luz, 300 mil km/s, propagada no vácuo.

Frequência?
É o número de oscilações por unidade de
tempo e é medida em Hz (Hertz).
 


Veja na Figura
o sentido de
propagação das
Ondas
Eletromagnéticas
(OEM)
do interior
de uma antena,
partindo-se do
princípio que a
mesma é
alimentada
por um aparelho
que envia sinal
eletromagnético.


Um Provedor de Acesso pode utilizar vários tipos de antena
ao mesmo tempo, dependendo de sua necessidade
estrutural.

Um dos modelos comum de se ver em provedores de
acesso ou de quem emite sinal, é a antena
Omnidirecional (360º graus) pois ela irradia sinal para
todos os lados ao mesmo tempo num
ângulo de 360º graus.

Os modelos de antenas comumente utilizados para
dirigir o sinal a um local mais específico são conhecidas
como Setorial ou Direcional. Elas costumam ser muito
mais potentes, do ponto de vista de que seu sinal é
direcionado mais compactadamente.

O cálculo da potência irradiada é conseguido
através da fórmula:

Na sua rede remota, além das Antenas, dos aparelhos utilizados,
dos cálculos das alturas, das distâncias entre o Emissor e o Receptor,
você deve ainda considerar as ondas estacionárias (ROE) e os
tipos de cabos utilizados entre o AP e a antena, bem como,
seus conectores e centelhadores.  Tudo deve ser criteriosamente
analisado ou sua rede será um fiasco e dinheiro gasto errado.

Saiba que até o corte do comprimento de um cabo coaxial que ligará
a antena ao seu Access Point precisa ter medidas certas calculadas ou
a antena ficará com seu trabalho comprometido.
     
Algumas sugestões para sua rede remota:

• as placas PCMCIA Orinoco têm uma potência de 30 mW.
• as placas PCMCIA Proxim têm uma potência de 100 mW.
• o dongle USB D-Link DWL-122 tem uma potência de 40 mW.

Para minha rede remota (PEQUENA - CASEIRA ou PEQUENO ESCRITÓRIO
)
• as placas PCMCIA TrendNET tem 13 dbi.

Cálculos e Fórmulas Wireless podem ser baixados pelo link abaixo:
http://cfw.tecnociencia.com.br

     

Bem, acho que já dá para você ter uma pequena idéia do que deve estudar e pesquisar
sobre o assunto. É bom você correr logo pois as redes sem-fio já não são mais
aquelas grandes novidades, porém, as redes remotas sem-fio de maior porte precisam
de profissionais qualificados e empresas mais conscientes deste trabalho.

Obrigado.

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