8 3 Perdas e Ganhos wireless

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Cálculo de perdas e ganhos nas instalações físicas – Link Budget (“Contabilidade” do Link)

TE155-Redes de Acesso sem Fios

Ewaldo Luiz de Mattos MehlUniversidade Federal do ParanáDepartamento de Engenharia Elé[email protected]


• Elementos Básicos de um Enlace • Potência dos APs

Link Budget

• Perdas em conectores e pigtails• Perdas em cabos coaxiais• Ganhos das antenas• Perdas em protetores de surtos• Perda no espaço livre – Fórmula de Friis• Sensibilidade de recepção dos APs• Planilha• Ações de melhoria


+ Ganho da Antena + Ganho da Antena

P d d

Elementos básicos de um enlace

Pigtail

Protetor de Surtos

Cabo RF Antena

Pigtail

Protetor de Surtos

Cabo RFAntena

- PERDAS Cabo + conectores

- PERDASCabo + Conectores

- Perdas de Propagação

AP1

Conector RF

AP2

Conector RF+ Potência Transmitida

TE155-Redes de Acesso sem FiosElementos básicos de um enlace

1. Potência efetivamente irradiada:Pirradiada = PAP – Pperdas + Gantena

Protetor d S t

Cabo

Ganho da Antena

Pirradiada PAP Pperdas + Gantena[dB] [dBm] [dB] [dBi]

2. Perdas de propagação:Atenuação do espaço livre: Pespaço

[dB]

AP1

Conector

Pigtail

de Surtos

Ganho da Antena

3. Sensibilidade efetiva do receptor:Sefetiva = Gantena – Pperdas - SAP

[dB ] [dBi] [dB] [dBm]

AP2

Conector

Pigtail

Protetor de Surtos

Cabo

2

TE155-Redes de Acesso sem FiosElementos básicos de um enlace

• Requisito mínimo:Protetor d S t

Cabo

Ganho da Antena

Pirradiada + Pespaço + Sefetiva > 0

• Margem de Desvanecimento (FADE MARGIN): valor de segurança para garantir um bom funcionamento do

AP1

Conector

Pigtail

de Surtos

Ganho da Antena

enlace:

Mínimo: 6 dB ----- 10 dB

AP2

Conector

Pigtail

Protetor de Surtos

Cabo

TE155-Redes de Acesso sem FiosPotência dos Access Points

• Conversão Potência ⇒ dBm

• dBm = decibel relativo a 1 mW• dBm = decibel relativo a 1 mW

• Fórmula de conversão:

• Transceptores de WiFi (2,4 GHz):Valor típico de um Cartão PCMCIA:

001,0log10 ][

][W

dBm

PP ⋅=

Valor típico de um Cartão PCMCIA: 15 dBm (=32 mW)

Access Points: D-LINK DWL-G700AP AirPlus G: 15 dBm (=32 mW)Alpha AIP-W608: 18 dBm (=63 mW)Alpha AWUS036H: 27dBm (=500 mW)


Conversão de dBm para watts


• Conectores ⇒ 0,2 dB a 0,5 dB

Perdas em conectores e Pigtails

• Evitar a entrada de umidade!

• Pigtail ⇒ 1,5 dB

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TE155-Redes de Acesso sem FiosPerdas nos cabos coaxiais

• Alguns valores em 2,45 GHzRG 58: 1,05 dB/m

RG 213: 0,5 dB/m

RG 174: 2 dB/m

Aircom : 0,21 dB/m

Aircell : 0,38 dB/m

LMR-400: 0,22 dB/m

• Em 5,8 GHz as perdas são MAIORES:RG 58: 1,7 dB/m RG 213: 0,93 dB/m


Cabos Coaxiais

RG58RG58

RG213RG213

TE155-Redes de Acesso sem FiosGanhos das Antenas

• Principais antenas para 2,4 GHzDipolo de Access Point: 2 dBi

Antena Setorial: 12 dBi

Antenas Omnidirecionais: 8 dBi / 15 dBi

Antena parabólica sólida de 45 cm: 20 dBi



Antena com refletor em grade: 21 dBi / 25 dBi

Perdas em Protetores contra Surtos

• descarregador a ar ou gás, para proteção contra surtos de tensão (não protegem contra descargas atmosféricas


( p g gdiretas).

Perdas:entre 1,5 dB e 2,5 dB

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TE155-Redes de Acesso sem FiosExemplo: Potência efetivamente irradiada

Pirradiada = PAP – Pperdas + Gantena[dB] [dBm] [dB] [dBi]

Ganho da Antena

AP1

Conector

Pigtail

Protetor de Surtos

CaboElemento Perda/Ganho

Acess Point + 18 dBm

Pigtail - 1,5 dB

Protetor de Surtos - 2,0 dB

10 m cabo RG213 - 5 dB

2 conectores do cabo - 1 dB

Antena tipo grade + 23 dBi

Potência efetivamente irradiada

31,5 dBEquivale a aprox. 1,5 W


Perda no Espaço Livre: Fórmula de Friis

⎞⎜⎛ ⋅⋅

=π dL 4log20

[Lfs] = dB[d]

⎠⎜⎝

=λ

Lfs log20 10 [d] = m[λ] = m

Expressão prática:

( )fdLfs ⋅+= 10log205,92[Lfs] = dB[d] = km[f] = GHz[f] GHz

Exemplo: Link de 2,45 GHz / distância de 6 km:Lfs = –115,9 dBO sinal negativo indica que trata-se de PERDAS


Sensibilidade de Recepção dos Access Points

• A sensibilidade é variável conforme o tipo de modulação(portanto, de acordo com a taxa de transmissão)

G l t t l d BER• Geralmente expressa para um certo valor de BER(bit error ratio)• Exemplos:

54 Mpbs (64QAM): - 76 dBm48 Mbps (64QAM): - 71 dBm36 M b (16QAM) 78 dB

54 Mbps OFDM: - 68 dBm11 Mbps CCK: - 86 dBm1 Mb BPSK 92 dB

Access Point b/g Placa PCI b/g

36 Mpbs (16QAM): - 78 dBm24 Mbps (16QAM): - 80 dBm18 Mbps (QPSK): - 81 dBm12 Mpbs (QPSK): - 82 dBm9 Mbps (BPSK): - 85 dBm6 Mbps (BPSK): - 91 dBm

1 Mbps BPSK: - 92 dBm

TE155-Redes de Acesso sem FiosCálculo simplificado de perdas e ganhos

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• Usar cabos coaxiais com perdas mais baixas• Instalar o AP próximo da antena

U t i h


Ações para ampliar a Fade Margin

• Usar antenas com maior ganho• Usar amplificadores de potência

Problemas associados• Custos• Dificuldade de instalação• Falta de homologação para muitas antenas• Falta de homologação para muitas antenas• Limites legais para a potência efetivamente irradiada


Exemplo: aproximar o AP da Antena


Conclusões:O j t d l d l t

Cálculo de perdas e ganhos nas instalações físicas – Link Budget

• O projeto de enlaces deve levar em conta asatenuações introduzidas pelos vários elementos dasinstalações físicas.• Caso não sejam levadas em conta todas asatenuações, o sinal pode chegar muito fraco aoreceptor diminuindo a taxa efetiva de transmissão dereceptor, diminuindo a taxa efetiva de transmissão dedados (ou até mesmo impossibilitando o enlace).• Ações de melhoria encontram geralmente empecilhoslegais e de custos.

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