PROJETO DE INSTALAÇÃO DE HOTSPOTS UTILIZANDO 802.11n NA CIDADE DE BICAS PARA DISPONIBILIDADE DE...

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PROJETO DE INSTALAO DE HOTSPOTS UTILIZANDO 802.11n NA CIDADE DE

BICAS PARA DISPONIBILIDADE DE INTERNET PREFEITURA1

Alex de ANDRADE AMARO

Centro de Ensino Superior de Juiz de Fora, Juiz de Fora, MG

Marco Aurlio PICCININI

RESUMO

Hoje a Internet est se tornando algo essencial para as pessoas, seja para estudos, seja para trabalho

ou mesmo para entretenimento. O governo tem desenvolvido ferramentas online a fim de facilitar o

trabalho dos servidores pblicos, por isso o uso da Internet indispensvel nos setores pblicos. O

presente artigo tem por objetivo demostrar o projeto de implantao de hotspots na cidade de Bicas

com a finalidade de disponibilizar acesso Internet aos setores da Prefeitura Municipal bem como

instalar 2 hotspots de acesso pblico, utilizando equipamentos da Mikrotik com o padro 802.11n e

protocolo Nv2.

Palavras-chave: wireless; mikrotik; redes; internet.

ABSTRACT

Today the Internet is becoming something essential for people, either for studies or for work or even

entertainment. The government has developed online tools to facilitate the work of public servants, for

this reason the use of the Internet is essential in public sectors. This article aims to demonstrate the

deployment of hotspots project in the Bicas city in order to provide Internet access to the sectors of

City Hall and install 2 hotspots for the public access, using equipment from Mikrotik with the 802.11n

standard protocol NV2 .

Keywords: wireless; mikrotik; networks; internet.

1 INTRODUO

A busca por tecnologia vem apresentando um crescimento acelerado atualmente, cada dia um

novo dispositivo com novos recursos criado. Essa busca tem um impacto grande na sociedade,

principalmente quando se fala em meios de comunicao.

Grande parte da populao possui acesso Internet, porm existe uma parcela da sociedade que

no conta com esse meio de comunicao. A necessidade de acesso grande rede mundial torna-se,

1 Trabalho de Concluso de Curso apresentado ao Centro de Ensino Superior de Juiz de Fora, como requisito parcial para a concluso do Curso de Graduao em Engenharia de Telecomunicaes.

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cada dia mais, indispensvel em todas as reas da sociedade, pois um meio que consegue unir todas

as classes.

Com o governo acontece o mesmo. O acesso aos meios de comunicao para anunciar novos

projetos e medidas essencial para manter a sociedade organizada, seja atravs da televiso, rdio e

agora atravs da Internet. Cada dia, novas ferramentas so criadas pelo governo para facilitar o

trabalho. Para isso, o uso da grande rede mundial, a Internet, indispensvel. Atravs dela, processos

que antes demoravam dias para partir de um local a outro, hoje so realizados online, permitindo que

todos tenham acesso informao instantaneamente.

Porm, montar uma rede de acesso em uma cidade requer tempo, planejamento e dinheiro.

Redes cabeadas so mais seguras, menos susceptveis a falhas, mais estveis e possuem uma

capacidade de trfego grande. Porm so mais difceis de planejar, sua implementao mais

demorada e depende da infraestrutura da cidade, o que inclui postes, aterramento, passagem de cabos

subterrneos, etc. Um outro problema est no valor de implantao, que ainda possui um custo elevado.

Uma alternativa s redes cabeadas so as redes Wireless, que possuem um timo custo

benefcio, facilidade de expanso e rpida implementao. Por no haver necessidade de cabeamento,

seu custo reduzido ao aluguel de torres e valor dos equipamentos de ponto de acesso (AP Access

Point). Do lado do cliente, o custo tambm baixo, j que basta um equipamento que trabalhe em

modo cliente conectado em algum AP para que esse tenha acesso Internet.

O presente artigo tem como objetivo descrever a implantao de 3 hotspots para disponibilidade

de acesso Internet em todos os setores da Prefeitura Municipal de Bicas juntamente com 2 hotspots de

acesso pblico utilizando o padro 802.11n na faixa ISM (Industrial, Scientific and Medical

Industrial, Cientfica e Mdica) de 5.8GHz e 2.4GHz. A escolha dessa faixa se deve ao fato de estar

disponvel para provedores de Internet com licena SCM (Servio de Comunicao Multimdia). Para

esse projeto foram utilizadas configuraes a fim de oferecer uma melhor performance dos hotspots

como MIMO 2x2, protocolo de acesso ao meio Nv2 e agregao de canais. Sero mostrados ainda

quais equipamentos foram utilizados e resultados obtidos.

2 PADRO 802.11n

Os sistemas de comunicao sem fio tiveram incio com os trabalhos sobre ondas de rdio de

Maxwell e Hertz, e, em 1894, com a demonstrao de uma transmisso e recepo de ondas de rdio a

uma pequena distncia de 150 metros por Oliver Lodge (HAYKIN, 2008). A partir de ento, os estudos

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e pesquisas nessa rea esto em constante crescimento, chegando at os dias atuais onde grandes taxas

de transmisso de dados j so possveis.

Em 1997 foi aprovado o primeiro padro 802.11, possibilitando taxas de transmisso sem fio de

1 e 2Mbps na faixa de 2.4GHz. A fim de aumentar as taxas de transmisso, os estudos nessa rea

continuaram e em 1999 foram aprovados os padres 802.11b para faixa de 2.4GHz, possibilitando

taxas de transmisso de at 11Mbps e 802.11a para a faixa de 5.8GHz, possibilitando taxas de at

54Mbps. Porm, para a faixa de 2.4GHz a taxa era ainda muito pequena. Assim, em 2003 foi aprovado

o padro 802.11g que possibilitou trabalhar com taxas de at 54Mbps.

No entanto, com a evoluo dos equipamentos de comunicao e a necessidade cada vez maior

de altas taxas de transmisso, os estudos nessa rea continuaram. Em 2009 foi aprovado ento o padro

802.11n, possibilitando trabalhar tanto na faixa de 2.4GHz quanto na faixa de 5.8GHz com taxas de

transmisso de at 600Mbps. Para alcanar essas taxas, foram realizadas implementaes e

modificaes na camada fsica e na subcamada MAC (Medium Access Control Controle de Acesso

ao Meio) em relao aos padres anteriores.

2.1 IMPLEMENTAES E MODIFICAES REALIZADAS NA CAMADA FSICA PARA O

PADRO 802.11n

A camada fsica responsvel pela padronizao das interfaces e do meio de transmisso como

representao dos bits, converso em sinais pticos, eltricos e eletromagnticos, taxa de dados,

sincronizao de bits, configurao da linha de transmisso, topologia e modo de transmisso

(FOROUZAN, 2008).

Em sistemas wireless ela composta basicamente pelo transmissor, canal e receptor. As

modificaes e implementaes realizadas em qualquer sistema wireless se tratando de camada fsica

limitam-se ao transmissor e ao receptor, j que o meio, neste caso, no pode ser mudado.

No transmissor so implementadas tcnicas de modulao robustas, a fim de dar maior

confiabilidade ao sistema de comunicao, pois trata-se de um meio de transmisso compartilhado e

sujeito a interferncia de outros equipamentos. No receptor so implementadas tcnicas de deteco e

recuperao dos dados recebidos.

2.1.1. ALTERAES NA MODULAO NO PADRO 802.11n

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Uma das modificaes realizadas na camada fsica para o novo padro 802.11n foi na

modulao, onde no passado era utilizado o DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum, Espalhamento

Espectral por Sequncia Direta).

Como a resposta de frequncia do meio (ar) no linear, foi adotado para os padres 802.11a e

802.11g a OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing - Multiplexao Ortogonal por

Diviso de Frequncia), que consiste em subdividir a portadora em 52 subportadoras ortogonais. Com

isso possvel ainda utilizar modulaes DPSK (Differential Phase Shift Keying Modulao

Diferencial de Fase), QPSK (Quadrature Phase Shift Keying Modulao em Fase por Quadratura) e

QAM (Quadrature Amplitude Modulation, Modulao em Amplitude por Quadratura) em cada

subportadora.

Um problema tpico em sistemas de comunicao a interferncia intersimblica, que a

interferncia causada entre os smbolos transmitidos no canal de comunicao. Para uma maior taxa de

transmisso, maior o nmero de smbolos por segundo transmitidos e consequentemente maior a

interferncia causada entre eles. Esse um problema que pode ser diminudo com a modulao do sinal

a ser transmitido.

Com a subdiviso da portadora, os smbolos so tambm divididos entre as subportadoras. A

modulao OFDM ainda conta com a vantagem dessas subportadoras serem ortogonais, o que diminui

ainda mais a interferncia intersimblica. A FIGURA 1 demonstra a distribuio de 4 subportadoras

em um sistema OFDM.

FIGURA 1

Distribuio de 4 subportadoras

Fonte: BENOIT, Hrve. 2008, p. 130

Nota-se na FIGURA 1 que no ponto de mxima potncia do sinal de uma subportadora no h

interferncia das outras, por se tratar de um sistema ortogonal. Nesse ponto que feita a amostragem

do sinal.

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Para que no haja interferncia entre as subportadoras, adicionado um tempo de guarda entre

elas, que suficientemente pequeno a ponto de uma no interferir na outra e no to grande a ponto de

comprometer o desempenho do sistema.

Para o padro 802.11n, os tipos de modulao permaneceram os mesmos que nos padres

802.11a e 802.11g, com algumas alteraes. Nos padres anteriores trabalhava-se somente com um

canal de 20MHz por transmissor. J no 802.11n adicionou-se a possibilidade de agregao de canais,

permitindo assim trabalhar com 2 canais de 20MHz, conseguindo ento quase dobrar a taxa de

transmisso (transmisses a 40MHz).

O tempo de guarda foi diminudo de 800s para at 400s, aumentando o nmero de

subportadoras para 56 com um canal de 20MHz, possibilitando um aumento de at 7,7% na taxa de

transmisso e 114 subportadoras quando utilizados 2 canais de 20MHz, aumentando a taxa de

transmisso em at 119% se comparado com os padres anteriores (NASCIMENTO et al, 2012).

2.1.2. DISPONIBILIDADE DE TCNICAS MIMO NO PADRO 802.11n

Um outro problema frequente enfrentado em sistemas de comunicao o multipercurso.

Sempre que um sinal transmitido, ele pode seguir vrios caminhos diferentes at o receptor, chegando

cada sinal refletido at o destino com tempos e fases diferentes, o que pode causar uma degradao do

sinal original.

Para resolver esse problema foram desenvolvidas tcnicas que permitem a utilizao de vrias

antenas na transmisso e na recepo. Essas tcnicas so conhecidas como MIMO (Multi Input Multi

Output Mltiplas Entradas Mltiplas Sadas) (FERREIRA, 2008).

No padro 802.11n foi implementada essa tcnica, possibilitando combinaes de 1x1 (uma

entrada e uma sada) at 4x4 (quatro entradas e quatro sadas). Sistemas com uma entrada e uma sada

so definidos como SISO (Single Input Single Output), porm pode-se trabalhar com diferentes

nmeros de entradas e sadas. Sistemas com nica entrada e vrias sadas so definidos como SIMO

(Single Input Multi Output), j os sistemas com mltiplas entradas e nica sada so definidos como

MISO (Multi Input Single Output).

A FIGURA 2 mostra o exemplo dos trs tipos de sistemas, MIMO, MISO e SIMO, assim como

o problema do multipercurso. Pode-se notar que o sinal transmitido sofre vrias reflexes nos

obstculos, paredes, tetos, solo, chegando com tempos diferentes ao receptor.

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FIGURA 2

Diferentes mtodos de transmisso utilizando mltiplas antenas

Fonte: do autor

Dentre as tcnicas existentes para implantao de sistemas com mltiplas antenas, a adotada

pelo padro 802.11n a SDM (Spatial Division Multiplexing Multiplexao por Diviso Espacial),

que consiste em dividir o sinal em blocos de frames que sero transmitidos por diferentes antenas e

recebidos tambm por diferentes antenas no receptor, o qual consegue recuperar e juntar as partes

transmitidas (FERREIRA, 2008). A FIGURA 3 ilustra como essa diviso feita.

FIGURA 3

Modo de transmisso utilizando SDM

Fonte: http://www.air-stream.org.au/mimo

Acessado em 21/05/2014

Observa-se que antes da transmisso a informao dividida em blocos conforme o nmero de

antenas transmissoras. Com isso consegue-se um bom ganho em relao ao transmissor, j que ao invs

de uma nica antena transmitir todo o fluxo de dados, ele dividido entre todas as outras antenas,

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fazendo com que o fluxo transmitido por cada uma seja bem menor (no caso at 75% menor se

utilizado 4 antenas) (FERREIRA, 2008).

No receptor, as reflexes do sinal transmitido causadas pelos obstculos so transformadas em

vantagem, j que ele dotado de filtros capazes de detectar e ponderar os sinais recebidos a fim de dar

uma maior confiabilidade ao sistema. Ele tambm capaz de reorganizar os sinais recebidos, j que o

sinal original dividido pelas antenas transmissoras e geralmente chegam desordenados no receptor

(FERREIRA, 2008). A FIGURA 4 ilustra o esquema em blocos hipottico do receptor dotado da

tecnologia MIMO.

FIGURA 4

Receptor hipottico utilizando SDM

Fonte: http://www.air-stream.org.au/mimo


Nota-se na FIGURA 4 que os sinais transmitidos so recebidos todos em cada uma das antenas

receptoras passam pelo circuito de deteco do receptor e da para o circuito de filtragem, que ir

sobrepor os sinais recebidos fazendo assim uma anulao dos sinais no pertencentes quele feixe.

Com isso o circuito capaz de detectar cada um dos sinais separadamente e envi-los ao

demultiplexador, que ir reorganizar os dados na mesma ordem que foram transmitidos.

2.2 CAMADA DE ENLACE DE DADOS

A camada de enlace de dados responsvel pelo empacotamento, endereamento fsico,

controle de fluxo e controle de erros, acrescentando confiabilidade camada fsica e controle de

acesso. dividida em duas subcamadas: LLC (Logical Link Control Controle de Enlace Lgico) e

MAC.

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A subcamada LLC responsvel pelo controle de fluxo e controle de erros. Tambm capaz de

fornecer acesso e interconexo entre LANs (Local Area Networks Redes locais) diferentes. Nessa

subcamada so adicionados 3 campos aos dados recebidos da camada superior, o DSAP (Destination

Service Access Point), SSAP (Source Service Access Point) e um campo de controle, formando assim o

PDU (Protocol Data Unit) LLC (FOROUZAN, 2008). A FIGURA 5 mostra o formato do frame LLC.

FIGURA 5

Frame LLC

Fonte: do autor

A subcamada MAC responsvel pelo controle de acesso ao meio. Nessa subcamada

adicionado um cabealho contendo informaes de controle, durao da transmisso, endereos fsicos

de origem e destino, nmero de sequncia e deteco de erros. Esse frame completo forma o MPDU

(MAC Protocol Data Unit). A FIGURA 6 mostra a composio do frame da subcamada MAC com

seus respectivos quadros.

FIGURA 6

Formato do frame da subcamada MAC

Fonte: FOROUZAN, Behrouz A. 2008, p. 427

O MSDU o corpo do frame, que so os dados da camada de rede mais o cabealho da

subcamada LLC. J o MPDU o frame mostrado na FIGURA 6.

2.2.1 ALTERAES E IMPLEMENTAES REALIZADAS NA SUBCAMADA MAC PARA O

PADRO 802.11n

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Na subcamada MAC tambm foram realizadas algumas alteraes para melhorar sua

performance. A alterao mais relevante foi a implantao da agregao de pacotes, j que essa

subcamada tinha o desempenho comprometido devido ao overhead na transmisso de vrios pacotes.

Com essa tcnica, conseguiu-se ento agregar vrios pacotes com mesmo destino em um nico MSDU

ou MPDU com maior capacidade. A FIGURA 7 apresenta o esquema em blocos simplificado de um

quadro de dados a ser transmitido pela camada fsica.

FIGURA 7

Esquema em blocos de um quadro a ser transmitido

Fonte: EMMANUEL, M.W, 2011, p. 42

Observa-se que o quadro de dados a ser transmitido constitudo na sua maior parte por

overhead, ficando uma pequena parte do quadro para os dados teis, o que a torna pouco eficiente. Os

mtodos de agregao tm por objetivo colocar pacotes com mesmo destino em um quadro cujo

overhead seja um pouco maior que o de um nico quadro, porm com uma carga til muito maior.

Existem 2 mtodos de agregao de pacotes, o A-MSDU (Aggregated MAC Service Data Unit),

que faz a agregao de pacotes entre a subcamada MAC e a LLC, e o A-MPDU (Aggregated MAC

Protocol Data Unit), que faz a agregao de pacotes entre a subcamada MAC e a camada fsica.

O mtodo A-MSDU consiste em fazer a agregao de vrios MSDUs recebidos da camada

LLC. A subcamada MAC, ao receber os MSDUs com destino ao mesmo endereo, faz o buffer dos

mesmos a fim de formar o A-MSDU. Ao receber cada MSDU, adicionado ao mesmo o cabealho

com o endereo de origem, endereo de destino e comprimento do SDU (Service Data Unit). O A-

MSDU recebe ento cabealho da subcamada MAC, da camada fsica assim como o FCS (Frame

Check Sequence) para deteco de erros. A FIGURA 8 mostra como formado um A-MSDU.

(EMMANUEL, 2011)

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FIGURA 8

Estrutura de um A-MSDU


Observa-se que, ao invs de se adicionar o cabealho da camada fsica, cabealho da subcamada

MAC e FCS em cada MSDU, eles so introduzidos somente no A-MSDU, conseguindo assim uma

melhor performance da subcamada MAC. A desvantagem desse mtodo que se ocorrer algum erro

em um dos sub quadros MSDU, todo o A-MSDU deve ser retransmitido, pois no h como detectar

qual sub quadro foi corrompido. O comprimento de um A-MSDU pode ser de 4095 bytes ou 8191

bytes, sendo que 256 bytes foram reservados para uso futuro.

O mtodo A-MPDU consiste em fazer a agregao de vrios MPDUs entre a subcamada MAC

e a camada fsica. Nesse mtodo, o MSDU, que vai formar o MPDU, recebe o cabealho da subcamada

MAC e o FCS. O MPDU recebe ento alguns outros campos como, tamanho do MPDU, CRC (Cyclic

Redundancy Check) para identificao de erros, assinatura do delimitador e um campo reservado. O A-

MPDU pode ter um comprimento de at 65535 bytes e pode conter at 64 MPDUs.

Com o mtodo A-MPDU conta-se ainda com o Block ACK, que permite identificar um MPDU

corrompido dentro de um A-MPDU e, com isso, ao invs de retransmitir todo o A-MPDU quando

ocorrer algum erro, retransmitir somente o MPDU necessrio. A melhoria nesse mtodo est em se

adicionar somente um cabealho da camada fsica para um A-MPDU, ao invs de adicionar para cada

MPDU a ser transmitido. (EMMANUEL, 2011)

A FIGURA 9 mostra a estrutura de um A-MPDU e a FIGURA 10 um exemplo de como

feita a deteco e retransmisso de um sub quadro MPDU.

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FIGURA 9

Estrutura de um A-MPDU


FIGURA 10

Deteco e retransmisso de um MPDU com erro

Fonte: http://www.wireshark.ch/download/Cisco_PSE_Day_2009.pdf


Na FIGURA 10, o A-MPDU exemplificado consta de sequncias de 64 frames. No primeiro A-

MPDU no houve nenhum frame perdido, e todos os bits do Block ACK foram preenchidos com 1. J

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no segundo A-MPDU o frame 126 foi perdido, e no Block ACK o bit relativo a esse frame foi

preenchido com 0, mostrando que o mesmo foi corrompido ou se perdeu. Com isso o prximo A-

MPDU comea com a transmisso do frame perdido e prossegue com a transmisso normal dos

prximos frames.

Fazendo o comparativo entre os dois mtodos, v-se que o A-MSDU possui um overhead

menor que o A-MPDU, pois possui somente 1 cabealho da subcamada MAC. Porm, uma vantagem

do A-MPDU o fato dele conseguir detectar, por conta desse overhead maior, MPDUs com erro, no

necessitando retransmitir o A-MPDU todo.

3. PROTOCOLO Nv2 PROTOCOLO PROPRIETRIO DA MIKROTIK BASEADO EM

TDMA

O Nv2 um protocolo que trabalha no somente com o 802.11n como tambm com 802.11a, b

e g. Trata-se de um protocolo proprietrio da Mikrotik, companhia essa fundada em 1995 na

Repblica da Letnia que desenvolve e comercializa equipamentos de redes. Trata-se de um protocolo

baseado no TDMA (Time Division Multiple Access Acesso Mltiplo por Diviso no Tempo) e foi

utilizado nos equipamentos da rede proposta por esse artigo.

O TDMA foi desenvolvido para trabalhar com sistema celular digital, que consistia em dividir o

cdigo no tempo, fazendo com que cada slot de tempo transmitisse o sinal de um usurio. Com isso,

consegue-se que um nico canal atenda mais de um usurio (HAYKIN, 2008). A FIGURA 11 ilustra

essa diviso da frequncia no tempo.

FIGURA 11

Diviso do canal no tempo - TDMA

Fonte: http://www.enki.pl/index_7.php?page=712


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Nota-se que esse sistema transmite a informao de todos os 4 usurios no mesmo canal

(frequncia), porm em espao de tempo diferentes. Esse sistema foi ento tomado como base para o

desenvolvimento de um novo protocolo pela Mikrotik a fim de aproveitar essa vantagem para se

conseguir um aumento no desempenho da transmisso e recepo de dados utilizando os padres

802.11a, b, g e n. Trata-se de um protocolo de acesso ao meio que substitui o CSMA/CA (Carrier

Sense Multiple Access With Collision Avoidance - Acesso Mltiplo Com Verificao de Portadora Com

Anulao/Preveno de Coliso) utilizado nos padres IEEE 802.11.

A diviso de tempo utilizada no protocolo Nv2 controlada pelo AP (Access Point Ponto de

Acesso). Por se tratar de um protocolo proprietrio, somente equipamentos fabricados empresa

Mikrotik e que tenham suporte para esse protocolo podem participar de uma rede baseada em Nv2.

O AP Nv2 responsvel por dividir os time slots para cada cliente participante da rede. Para

que novas estaes possam participar da rede, o AP atribui um time slot para o novo cliente participante

enviando um pacote para determinar o tempo de atraso do cliente, banda a ser utilizada e caractersticas

do canal, para assim comear a transmisso. Com isso o AP determina o tempo que cada cliente dever

ocupar na transmisso de acordo com sua banda utilizada e outras caractersticas relevantes do canal.

(MIKROTIK)

Com o protocolo Nv2, consegue-se eliminar o problema da estao oculta, j que para a estao

cliente continuar transmitindo na rede, ela deve se manter registrada no AP Nv2, o qual envia

periodicamente requisies de registro para as todas estaes conectadas a ele. Com o Nv2 tambm

possvel implementar QOS (Quality of Service Qualidade de Servio) baseado nas regas de firewall ou

atravs das prioridades de VLAN e MPLS. O protocolo Nv2 permite at 511 clientes por estao.

(MIKROTIK)

4. PROJETO

Como j citado no captulo 1, o objetivo principal desse artigo descrever como foi realizada a

implantao de hotspots na cidade de Bicas a fim de disponibilizar acesso Internet em todos os

setores da Prefeitura Municipal, bem como 2 hotspots para acesso pblico. Os equipamentos utilizados

para esse projeto foram escolhidos como padro na rede da empresa que implantou o projeto.

4.1 EQUIPAMENTOS UTILIZADOS

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Para a implantao dessa rede foram utilizados equipamentos da Mikrotik, por possuir um

timo custo benefcio alm de contar com recursos de hardware e software suficientes para atender as

necessidades da rede. Dentre os equipamentos desenvolvidos pela Mikrotik foram utilizados o SXT

Lite5, SXTG-5HPnD-SAr2 e o GrooveA 52HPn.

4.1.1 SXT LITE5

O SXT Lite5 um equipamento que trabalha com os padres 802.11a/n, opera em modo

bridge, modo cliente e modo cliente WDS (Wireless Distribution System Sistema de Distribuio sem

Fio). Suas principais especificaes so mostradas na TABELA 1.

TABELA 1

Especificaes SXT Lite5

CPU Atheros AR9344 600MHz CPU

Memory 64MB DDR2 SDRAM onboard memory

Ethernet One 10/100 Ethernet port, L2MTU frame size up to 4076

Wireless cards Onboard dual chain 5GHz 802.11a/n Atheros wireless module;

10kV ESD protection on each RF port

Power options

Power over Ethernet: 8-30V DC

Packaged with 24V DC 0.38A power adapter and passive PoE

injector

Dimensions 140x140x56mm. Weight without packaging, adapters and cables:

265g

OS MikroTik RouterOS, Level3 license

Antenna Dual polarization 5GHz antenna, 16dBi, -35 dB port to port

isolation

RX sensitivity 802.11a: 95 dBm @ 6Mbps to -80 dBm @ 54 Mbps 802.11n: 95 dBm @ MCS0 20MHz to 77 dBm @ MCS7 40MHz

TX power 802.11a: 27dBm @ 6Mbps to 23Bm @ 54 Mbps

802.11n: 27dBm @ MCS0/8 to 22dBm @ MCS7/15

Modulations OFDM: BPSK, QPSK, 16 QAM, 64QAM

DSSS: DBPSK, DQPSK, CCK

Wireless Protocol 802.11, nstreme, nv2

Frequency operation 5180~5825MHz Fonte: http://i.mt.lv/routerboard/files/SXT-Lite5.pdf


Observa-se que o SXT Lite5 um equipamento de pequena dimenso e, por esse motivo, fcil

instalao. Possui um sistema operacional, o RouterOS, proprietrio da Mikrotik, que possibilita

vrias configuraes como roteamento, firewall, ferramentas de diagnstico, gerao de grficos,

controle de acesso de usurios, entre outras. Por esse motivo foi escolhido para esse projeto.

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Por operar em modo cliente, suas configuraes dependero do AP, sendo definidas

automaticamente. Qualquer alterao nas configuraes do AP, o cliente alterado automaticamente.

Isso facilita a implantao e manuteno do AP que opera em faixas de frequncia no licenciadas, que

so mais susceptveis a interferncia de outros equipamentos.

Um ponto positivo desse equipamento o fato dele trabalhar em 802.11n, possibilidade de

utilizao do protocolo nv2, alta potncia de transmisso para compensar o baixo ganho de sua antena

de dupla polarizao de 16dBi. Outro ponto positivo desse equipamento o CPU de 600MHz, que lhe

proporciona um timo desempenho se comparado com outros equipamentos da Mikrotik que possuem

CPU de 300MHz.

4.1.2 SXTG-5HPnD-SAr2

O SXTG-5HPnD-SAr2 similar ao SXT Lite5, porm foi desenvolvido para atuar como AP.

Possui as mesmas especificaes do SXT Lite5, porm sua antena de dupla polarizao possui uma

abertura vertical e horizontal de 90. Outra diferena est na licena do sistema RouterOS. O SXT

Lite5 possui uma licena L3, que o limita em trabalhar somente como cliente ou em modo bridge em

caso um link PTP (Point to Point Ponto a Ponto). J o SXTG-5HPnD-SAr2 possui uma licena L4,

que possibilita a sua utilizao como AP.

A potncia mxima de transmisso desse equipamento o dobro do SXT Lite5, -30dBm. Sua

antena possui um ganho de 14dBi. um equipamento com porta de rede Gigabit Ethernet.

4.1.3 GROOVEA 52HPn

O GrooveA 52HPn equipamento que trabalha com os padres 802.11a,b,g,n, escolhido ento

para implantao dos hotspots de acesso pblico. Ele vendido em kit com o GrooveA 52HPn e antena

omnidirecional de 6dBi que trabalha na faixa de 2.4GHz. A TABELA 2 possui as especificaes

tcnicas desse equipamento.

TABELA 2

Especificaes GrooveA 52HPn

CPU Atheros AR9342 600Mhz

Memory 64MB

Ethernet One 10/100 Mbit/s Fast Ethernet port with Auto-MDI/X, L2MTU up to

2030

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Wireless cards 5 or 2GHz (software selectable)

Extras Reset switch, Beeper, Voltage monitor, Temperature monitor

LEDs 5 wireless signal LEDs, ethernet activity LED (configurable)

Power Passive 9-30V PoE only. 16KV ESD protection on RF port. Up to

0,19A at 24V (4.56W)

Dimensions 177x44x44mm, 193g. Must be mounted with ethernet pointing down

TX/RX

TX/RX at MCS0 - 27dBm / -93dBm

TX/RX at MCS7 - 22dBm / -73dBm

TX/RX at 6Mbit - 27dBm / -93dBm

TX/RX at 54Mbit - 24dBm / -73dBm

RouterOS Level4 license (AP, station or ptp) Fonte: http://i.mt.lv/routerboard/files/Groove52_1374569972.pdf


Trata-se de um equipamento pequeno, possui sistema operacional RouterOS, que possibilita a

implementao de roteamento, firewall, hotspot, PPPoE, etc.

4.2 LEVANTAMENTO TOPOGRFICO PARA INSTALAO DOS HOTSPOTS

Depois de escolhidos os equipamentos, uma etapa muito importante o levantamento

topogrfico para melhor posicionamento dos hotspots. Foram realizadas algumas visitas aos locais a

serem atendidos, alm de anlises pelo Google Earth para melhor escolha desses pontos a fim de

disponibilizar uma cobertura completa para as reas a serem atendidas.

Para o projeto proposto, foram encontrados 3 pontos para os hotspots de acesso da prefeitura e 2

pontos para os hotspots de acesso pblico. Para acesso dos setores da prefeitura foram utilizadas a torre

da rdio Nossa FM, a torre da rdio Alternativa FM e uma pequena torre instalada na laje de uma loja

na parte alta da cidade (J Larino Auto Peas).

Para acesso pblico foram instalados 1 hotspot no Posto So Jos para acesso na praa da Igreja

Matriz So Jos de Bicas e 1 hotspot no setor de Assistncia Social para disponibilizar acesso na praa

de skate e rodoviria. A FIGURA 12 mostra a disposio desses pontos assim como a cobertura de

cada um.

Observa-se que os hotspots foram dispostos a fim de vencer as dificuldades topogrficas da

cidade, que composta de muitos morros que obstruem a visada. Um outro ponto relevante que todos

os trs pontos principais possuem visada um para o outro, j que a conexo entre eles tambm foi feita

via wireless. Pode-se notar que alguns pontos da cidade no foram cobertos, pois para esse projeto era

necessrio somente a cobertura das reas que possuem setores da prefeitura.

17

FIGURA 12

Posicionamento dos pontos de acesso e cobertura dos hotspots principais A, N e L

Fonte: Google Earth

Legenda:

A: Hotspot Rdio Alternativa FM

N: Hotspot Rdio Nossa FM

L: Hotspot loja J Larino Auto Peas

P: Hotspot pblico Praa

R: Hotspot pblico Rodoviria

Em branco: Cobertura Hotspot N

Em vermelho: Cobertura Hotspot A

Em amarelo: Cobertura Hotspot L

4.3 MONTAGEM DOS HOTSPOTS

A montagem e configurao dos hotspots foi realizada a fim de proporcionar boa estabilidade e

performance utilizando o mnimo de equipamentos, j que quanto mais equipamentos forem

introduzidos maior o custo da implantao e maior o problema de interferncia entre eles.

Para o hotspot na torre da Rdio Nossa FM foram utilizados 2 SXTG-5HPnD-SAr2

configurados em modo AP a fim de cobrir toda a rea da cidade de Bicas, ficando para os outros

hotspots a funo de repetir o sinal para as reas obstrudas.

Na torre da Rdio Alternativa FM foi instalado 1 SXTG-5HPnD-SAr2 em modo AP e 1 SXT

Lite5 configurado em modo cliente WDS, que foi conectado em um dos APs da torre da Rdio Nossa

FM. A mesma montagem e configurao foi utilizada na torre instalada na loja J Larino Auto Peas.

Em cada hotspot pblico foi utilizado 1 SXT Lite5 em modo cliente WDS conectado no AP da

torre da Rdio Alternativa FM e 1 GrooveA 52HPn configurado como AP, com antena setorial da

Aquario de 60 de abertura vertical na faixa de frequncia de 2.4GHz.

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Os SXTG-5HPnD-SAr2 foram configurados para trabalhar no padro 802.11n, utilizando

MIMO 2x2 e protocolo de acesso ao meio Nv2, por proporcionarem um melhor desempenho ao

sistema como pode ser visto na TABELA 3 e TABELA 4. J os GrooveA 52HPn foram configurados

para trabalhar no padro 802.11g a fim de oferecer melhor compatibilidade com os dispositivos mveis

da populao, j que dispositivos mais antigos no contavam com o padro 802.11n.

4.4 RESULTADOS, MEDIES E COMPARAES

Durante o processo de implantao foram realizados muitos testes a fim de conseguir a melhor

configurao em cada hotspot. A tabela 3 faz algumas comparaes de resultados obtidos utilizando

configuraes diferentes como MIMO, agregao de canais e protocolo Nv2.

As medies foram obtidas atravs de testes de transmisso entre o SXTG-5HPnD-SAr2 na

torre da Rdio Alternativa FM e o SXT Lite5 instalado no prdio da administrao da Prefeitura

Municipal de Bicas. A distncia entre esses dois pontos de aproximadamente 420 metros e o nvel de

sinal de -50dBm. A FIGURA 13 mostra os dois pontos em uma fotografia extrada do Google Earth.

FIGURA 13

Posicionamento dos pontos de testes para medies

Fonte: Google Earth

TABELA 3

Medies Ponto a Ponto entre AP e um cliente utilizando configuraes diferentes

Configurao Utilizada Taxa de Transmisso

Nv2; MIMO 2x2; canal 40MHz ~140Mbps

Nv2; MIMO 2x2; canal 20MHz ~70Mbps

Nv2; canal 40MHz ~30Mbps

CSMA/CA; MIMO 2x2; canal 40MHz ~150Mbps

CSMA/CA; MIMO 2x2; canal 20MHz ~80Mbps

CSMA/CA; canal 20MHz ~15Mbps

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Fonte: do autor

Na TABELA 3 observa-se que a implementao de tcnicas como MIMO e agregao de canais

aumenta muito a taxa de transmisso efetiva em um sistema de redes wireless. Observa-se tambm que

para o teste entre 2 equipamentos no houve melhorias com a adoo do protocolo Nv2, porm foram

realizados testes com o AP transmitindo para 5 equipamentos clientes. A TABELA 4 mostra o

resultado desses testes. Observa-se que a utilizao do Nv2 aumenta consideravelmente o desempenho

do sistema.

TABELA 4

Medies Ponto-Multiponto entre AP e 5 clientes

Protocolo Utilizado Taxa de Transmisso

Nv2 ~98Mbps

CSMA/CA ~55Mbps Fonte: do autor

5 CONSIDERAES FINAIS

Algumas dificuldades foram encontradas para a implantao desse projeto. A topografia

constituda de muitos morros foi uma delas, porm a interferncia de equipamentos de outros

provedores de Internet via rdio foi a que mais dificultou os estudos e implantao, j que todos

utilizam a faixa ISM para operarem. Porm, apesar disso, os resultados obtidos foram satisfatrios.

Todos os setores da Prefeitura Municipal foram atendidos dentro dos limites contratados, dando

uma garantia de 90% da velocidade contratada em cada um. Houve tambm grande aceitao e

satisfao da populao quanto aos hotspots de acesso pblico.

Um outro tipo de servio que pde ser oferecido foi o bloqueio de acesso a sites indevidos nos

setores da prefeitura como redes sociais, youtube e sites pornogrficos, j que com o SXT Lite5 podem

ser realizadas configuraes no firewall com esse intuito. Ainda no foi possvel apresentar tela

informando que o site foi bloqueado, dando somente mensagem de pgina indisponvel quando

acessada.

REFERNCIAS

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PROJETO DE INSTALAÇÃO DE HOTSPOTS UTILIZANDO 802.11n NA CIDADE DE BICAS PARA DISPONIBILIDADE DE...

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