Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Wi-Fi

Rede Wi-Fi na Feup

Projeto FEUP 2014/2015--MIEEC

Armando Sousa & Manuel Firmino J. N. Fidalgo

Equipa 1MIEEC02_6:

Supervisor: Sérgio Reis Cunha Monitor: Susana Neves

Estudantes & Autores:

Daniel Sousa : up201405137@fe.up.pt Miguel Santos: up201404279@fe.up.pt

João Santos : up201402755@fe.up.pt Ricardo Esteves:up201405365@fe.up.pt

Luís Brito e Faro: up201404301@fe.up.pt

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Rede wi-Fi da Feup

Índice

1.Resumo...................................................................................................................................... 3

2.Índice de Imagens ..................................................................................................................... 4

3.Introdução ................................................................................................................................. 5

4.Wireless .................................................................................................................................... 6

4.1Breve referência histórica ...................................................................................................... 7

4.2 Wi-fi ......................................................................................................................................... 8

4.2.3 Protocolo IEEE 802.11 ....................................................................................................... 9

5.Análise da Rede Wi-fi da Feup ...............................................................................................10

5.1Metodologia ..........................................................................................................................11

5.2Interpretação dos resultados ...............................................................................................12

6.Conclusões ..............................................................................................................................15

7.Referências Bibliográficas ......................................................................................................16

Anexos .........................................................................................................................................17

Índice

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Rede wi-Fi da Feup

1.Resumo

O projeto FEUP é uma unidade curricular que tem como objetivo principal a

integração dos novos estudante na comunidade FEUP, fomentando o trabalho em

grupo e ainda o desenvolvimento a aquisição de novos conhecimentos sobre vários

assuntos de interesse geral.

Foi-nos, como forma de melhor conhecermos os meios que estão à nossa

inteira disposição, proposto o estudo da rede wi-fi da faculdade, nos pontos de lazer.

Começamos por fazer uma breve abordagem ao sistema wireless, assim como

uma breve referência histórica do mesmo.

Posteriormente partimos então para uma detalhada análise dos resultados

obtidos através de um sistema de análise wi-fi, organizados numa tabela, baseando-

nos em 3 aspetos-chave para a classificação da rede em cada área:

• Intensidade do sinal (força do sinal);

• Interferências (SNR);

• Ocupação (capacidade de transferência de dados);

Por fim revelamos um mapa onde está presente e respetivamente identificado

o resultado de todo o trabalho de análise realizado.

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Rede wi-Fi da Feup

2.Índice de Imagens

Figura 1 - Utilidade da rede wi-fi;

Figura 2- Padrão Wireless;

Figura 3- Emissor e receptor de Hertz;

Figura 4- Norman Abramson;

Figura 5-Logótipo Wi-fi ;

Figura 6- Planta da Faculdade de engenharia do Porto (FEUP);

Figura 7-Mapa da Feup-Resultado Final;

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Rede wi-Fi da Feup

3.Introdução

No âmbito da disciplina Projeto Feup, foi criado o presente relatório que

ambiciona avaliar a qualidade do sistema Wi-Fi presente na FEUP.

De facto, a excelência da rede informática de uma faculdade de engenharia é

algo plenamente capaz de refletir o nível dessa mesma instituição. Assim, de forma a

manter um patamar elevado, todo este relatório foi trabalhado minuciosamente.

Através de uma aplicação para smartphones , a equipa foi capaz de mapear a rede

Wi-fi em quase todas as zonas de lazer presentes nos 90.000 m2 deste enorme

estabelecimento de ensino.

Aproximadamente 100 pontos foram identificados e devidamente reportados

em tabelas também aqui representadas, analisando o SNR, a velocidade e a

intensidade.

Apenas com tamanha densidade de informação foi possível cumprir o objetivo

de todo este relatório, ou seja, avaliar a rede wireless presente na FEUP.

FIG.1

Palavras-chaves: Wireless, Wi-fi, SNR, velocidade e Intensidade

6 | P á g i n a

Rede wi-Fi da Feup

4.Wireless

A comunicação sem fios (Wireless) é a transferência de informações entre

dois ou mais pontos, sem que estes estejam ligados, isto é, estes comunicam sem

estarem ligados por nenhuma ligação cabelada. A comunicação sem fios baseia-se

no estabelecimento da comunicação por meio do ar, ou seja, utilizam o ar como meio

de transporte.

Estas comunicações assentam numa ligação que utiliza ondas radioeléctricas

(rádio e infravermelhas) em vez dos cabos habituais. Existem várias tecnologias que

se distinguem por um lado pela frequência de emissão utilizada bem como o débito e o

alcance das transmissões.

As comunicações sem fios, tendo em conta a sua abrangência, podem ser

classificadas em:

• WPAN (Wireless Personal Area Network)-

É utilizada para transferências de informações

entre dispositivos fisicamente muitos próximos,

como por exemplo: impressoras, teclados, rato do

computador.

Actualmente utiliza-se o padrão Bluetooth, para

fazer este tipo de ligações, mas também ainda é

utilizado o infravermelho.

• WLAN (Wireless Local Area Network) - É utilizada para fazer a conexão entre

dispositivos sob a forma de ondas de radio, como por exemplo, fazer a conexão

internet entre computadores. Apresenta um alcance consideravelmente maior que a

WPAN. É normalmente utilizado o padrão IEEE802.11 (wi-fi) para estabelecer este tipo

de ligações.

• WMAN (Wireless Metropolitan Area Network)-

Utilizada para fazer a conexão entre dispositivos e com um alcance superior as WLAN,

chegando por vezes a ter alcance de cerca 10 km. A norma utilizada é o IEEE802.16

(WiMAX).

Wireless

Fig.2

7 | P á g i n a

Rede wi-Fi da Feup

• WWAN (Wireless Wide Area Network)- É conhecida igualmente sob o nome de

“rede celular móvel”. É das redes sem fios mais conhecidas, uma vez que, todos os

telemóveis móveis fazem parte dela. Os principais padrões utilizados são: GSM

(Global System for Mobile Communication), o GPRS (General Packet Radio Service) e

o UMTS (Universal Mobile Telecommunication System).

4.1Breve referência histórica

As comunicações sem fios começaram a surgir depois de uma série de

evoluções no conhecimento científico, mais concretamente, nos campos da

matemática e da física. Foi em meados do século XIX, baseado nas teorias dos físicos

Michael Faraday e James Clerk Maxwell, que o

alemão Heinrich Rudolf Hertz concebeu o primeiro

dispositivo que produziu a primeira onda de radio.

Assim, com a descoberta das ondas

electromagnéticas, estava aberto o caminho para

o estudo das comunicações sem fios.

Mais tarde, o inventor Italiano Guglielmo

Marconi conseguir ampliar o raio das ondas de radio, permitindo que o seu alcance

fosse maior. Um dos acontecimentos marcantes na história da radiofonia, foi

precisamente uma experiencia levada a cabo por este inventor, onde foi possível a

transmissão de uma mensagem através do canal da mancha

(9 milhas)

Devido aos progressos das comunicações sem fios e

à sua evidente utilidade, elas começaram a ser utilizadas nos

confrontos bélicos, nomeadamente, na primeira guerra

Mundial. No entanto, foi só na Segunda guerra Mundial que o

uso destes foi realmente difundido, pois foram resolvidas as

questões de segurança, isto é, o risco de as mensagens

serem interceptadas.

Na década de 60, um grupo de investigadores liderados por Norman

Abramson, docente da universidade do Hawai, desenvolveram a primeira rede sem

Fig.3

Fig.4

8 | P á g i n a

Rede wi-Fi da Feup

fios, intitulado por “ALOHAnet”. Era uma rede composta por sete computadores que

comunicavam entre si.

Assim, os progressos nos últimos século nas tecnologias sem fios, permitiram

a criação do radio, da televisão, da telefonia móvel e comunicações via satélite,

permitindo que informações possam ser enviadas a todos os lugares do mundo.

Actualmente, as tecnologias sem fios já são amplamente utilizadas e têm-se

desenvolvido a um ritmo muito acelerado, uma vez que tem permitido facilitar a

prestação de serviço e melhorar a qualidade de vida da população.

4.2 Wi-fi

Com a tecnologia Wi-Fi, é possível implementar redes que conectam

computadores e outros dispositivos compatíveis

(smartphones, tablets, impressoras, etc) que

estejam próximos geograficamente. Estas redes

não exigem o uso de cabos, já que efectuam a

transmissão de dados por meio de radiofrequências.

Este esquema oferece várias vantagens, entre elas:

permite ao usuário utilizar a rede em qualquer ponto

dentro dos limites de alcance da transmissão; possibilita a inserção rápida de outros

computadores e dispositivos na rede; evita que paredes ou estruturas prediais sejam

furadas ou adaptadas para a passagem de fios.

A flexibilidade do Wi-Fi é tão grande que se tornou viável a implementação de

redes que fazem uso desta tecnologia nos mais variados lugares: hotéis, aeroportos,

rodoviárias, bares, restaurantes, escolas, universidades, escritórios, hospitais, etc.

Para utilizar estas redes, basta ao usuário ter um dispositivo compatível com Wi-Fi.

Outras Vantagens

• Wi-Fi permite uma implantação mais barata de redes locais (LANs).

• Também podemos hospedar LANs sem fio em espaços onde o cabeamento

não pode ser executado, como áreas ao ar livre e edifícios históricos.

• O preço dos circuitos Wi-Fi continuam a cair, transformando-os numa opção de

rede econômica, incluída cada vez mais em dispositivos.

Fig.5

9 | P á g i n a

Rede wi-Fi da Feup

• Ao contrário de telefones móveis, qualquer dispositivo Wi-Fi padrão irá

funcionar em qualquer lugar do mundo.

4.2.3 Protocolo IEEE 802.11

A tecnologia WLAN mais popular é especificada pelo protocolo IEEE 802.11

(Wi-Fi). Criado pelo IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) em 1997,

suportava, na primeira versão, um débito máximo de 2Mbps nos 2.4GHz.

Esta zona do espectro, tem como vantagem não necessitar de qualquer

licenciamento, o que significa que é possível manter uma rede 802.11 sem custos

adicionais.

Contudo devido ao número crescente de utilizadores verifica-se a saturação do

espectro que reduz a qualidade do sinal.

Protocolos de Wi-Fi:

Existem diversos protocolos de Wi-Fi contudo o mais comum é o protocolo IEEE

802.11b

Este protocolo apresenta as seguintes características:

• Alcance: Aproximadamente 150 metros (Máx).

• Frequência: 2.4GHz

• Largura de banda: 22MHz

• Velocidade de transferência: entre os 1 e 11Mbps

• Canais: Nesta frequência definem-se 13 canais disponíveis com 22MHz cada,

onde a frequência central do primeiro é 2.412GHz.

Devido à utilização de uma frequência muito usada por telemóveis e

dispositivos Bluetooth (2.4 GHz) o protocolo IEEE 802.11b é vítima de interferências

muito facilmente.

O protocolo utilizado pelo Feup é o IEEE 802.11g, em muito semelhante ao

protocolo IEEE 802.11b, mas apresenta uma velocidade de transferência máxima de

cerca de 54Mbps.

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Rede wi-Fi da Feup

5.Análise da Rede Wi-fi da Feup

Para procedermos ao estudo e posteriormente a avaliação qualitativa da rede

wi-fi da faculdade de engenharia da universidade do Porto, foi necessário definir quais

os parâmetros da rede que seriam alvo do nosso estudo. Esses parâmetros são os

seguintes:

SNR(Qualidade do sinal)- é um conceito de telecomunicações também usado

em diversos outros campos que envolvem medidas de um sinal num meio

ruidoso. É definido como a razão da potência de um sinal e a potência do ruído

sobrepôsto ao sinal. Quanto mais alto for a relação sinal-ruído, menor é o efeito

do ruído de fundo sobre a detecção ou medição do sinal. A unidade de medida

é decibéis(db). Um SNR que ronda os 20db pode ser classificado como bom.

Com base nisto, definimos que um SNR compreendido entre 0 e 10 equivale a

“Mau”, um SNR entre 10 e 20 corresponde a “Razoável” e entre 20 e 30

corresponde a um SNR “ Bom”

Ocupação (capacidade de transferência de dados)- é a quantidade de

informação que é transmitida entre equipamentos por unidade de tempo. A

unidade de medida utilizada foi o megabit por segundo (Mbps).

Segundo o protocolo que é utilizado pela Feup, a velocidade máxima

transmissão poderá chegar o 54 Mbps. Pondo isto, definimos que quando a

ocupação, num determinado ponto, está compreendia entre 0 e 18Mbps,

classificamos o local como “Mau”, ente 18 a 36 Mbps como ”Razoável” e entre

36 e 54 como “Bom”.

SNR = Psinal/Pruído

0 10 20 30db

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Rede wi-Fi da Feup

Fraco Razoável Bom

Nota: Em alguns pontos obteve-se valores acima do esperado (54Mbps). Isto

pode-se dever aos erros de medição do aparelho de medição.

Intensidade do sinal (força do sinal)- é a magnitude de um campo eléctrico

num determinado ponto, que está localizado a uma certa distância do ponto de

transmissão(antena). É expressa em decibel milliwatt (dbm). Os valores obtidos

são negativos, uma vez que são valores logarítmicos. Quanto maior for o valor

em decibéis melhor é a intensidade. Um valor a rondar os -90 dbm faz com que

qualquer funcionalidade seja improvável de ocorrer.

Convencionamos um intervalo de valores para poder fazer uma

classificação qualitativa da intensidade do sinal. Esta divisão apresenta-se

explicada no seguinte esquema:

5.1Metodologia

De uma forma clara, organizada e direta, pretendemos com este parâmetro

explicar os nossos métodos utilizados quer na recolha e organização dos dados, quer

no tratamento e exploração dos mesmos.

Deste modo, a metodologia utilizada foi:

• Discussão sobre as áreas de lazer da FEUP que têm mais afluências e são

mais propensas à conexão com a rede wi-fi da FEUP, assinalando vários pontos em

cada área para medição;

• Procura de um software (aplicação) que melhor se adeqúe ao que

pretendemos medir (velocidade, interferências, SNR, …), optando pela aplicação “Wi-

Fi SNR”.

-100 dbm -80 dbm -60dbm -40dbm

0 18 36 54 Mbps

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Rede wi-Fi da Feup

• Sincronização dos dois aparelhos (telemóveis com sistema operativo Android)

a utilizar na medição: Medição com os dois aparelhos num mesmo local, dos mesmos

dados, verificando se ocorreria alguma diferença significativa, o que não se verificou;

• Separação em 2 grupos, acelerando o processo de medição (mantendo o

rigor), cobrindo assim todas as áreas destinadas à medição;

• Organização dos dados numa tabela em Excel (que se encontram nos Anexos)

• Após organização dos dados, procedeu-se ao respectivo tratamento dos

mesmos, à sua observação e avaliação, retirando conclusões e análises convenientes,

pertinentes e aplicáveis ao estudo que apresentamos, organizando assim a

demonstração dos dados através da apresentação, deste relatório e da elaboração de

mapas destinados à ilustração dos mesmos, para uma melhor leitura e compreensão

do estudo proposto.

5.2Interpretação dos resultados

Os sítios que foram alvo da nossa análise encontram-se destacados, sob a

forma de cores, no mapa que é apresentado a seguir. Os valores das medições

obtidos em cada um destes locais, encontram-se organizados no final deste

documento (Anexos).

Fig.6 Legenda:

Departamentos Átrio Átrio da biblioteca

Corredor B Jardim Grande AEFeup

Bar de Minas

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Rede wi-Fi da Feup

Patio da bibl SNR Velocidade Intensidade Resultado

1 20 65 -86

2 21 58 -72

3 21 19 -84

4 20 26 -78

5 19 26 -78

6 19 65 -68

7 19 58 -72

8 19 65 -86

9 20 52 -85

Depois de feita a recolha dos dados e sua organização, procedeu-se a

avaliação qualitativa dos determinados parâmetros (SNR, Ocupação, Intensidade) em

casa um dos pontos, tendo em conta os critérios estabelecidos anteriormente, como

vem a exemplificado na seguinte tabela:

Átrio da Biblioteca (exemplo):

A categoria “Resultado” obteve-se através da determinação de qual das cores

se repete mais em cada linha (horizontal). Por exempo, a linha 1 apresenta cor verde

para dois dos parâmetros (SNR e velocidade) e cor vermelha para outro (intensidade).

Portanto ao “Resultado” será atribuída a cor verde, que determina que aquele local

será classificado como ”Bom”.

Depois de feita a análise de todos os dados (as restantes tabelas encontram-se

nos Anexos) organizou-se a informação num mapa, como é a seguir apresentado,

onde mostra as zonas estudadas com a representação da classificação “Resultado”

em cada um dos pontos analisados.

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Rede wi-Fi da Feup

Fraco Razoável Bom

Fig.7

Sem Sinal

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Rede wi-Fi da Feup

6.Conclusões

O presente relatório teve como objetivo principal o melhor conhecimento da

rede de cobertura wi-fi disponibilizada nos espaços de lazer pela FEUP, assim como

uma avaliação minuciosa da mesma.

As evoluções tecnológicas visam o melhoramento das condições do ser

humano no seu dia-a-dia, tentando cada vez mais tornar tudo mais rápido e simples. O

wi-fi, é um dos exemplos da evolução tecnológica que torna possível o acesso à

internet sem qualquer tipo de suporte físico, cabos, permitindo ao utilizador poder

aceder à web em quase todos os lugares.

No entanto, e como foi possível concluir neste relatório, a tecnologia acarreta

consigo aspetos negativos que necessitam de ser trabalhados. É o caso da rede deste

estabelecimento ao qual nos foi possível concluir que no geral se apresenta razoável e

em muitos espaços bastante fraca ou até, por vezes, sem sinal.

Apesar dos elevados investimentos, esta apresenta falhas que resultam muitas

vezes em tentativas falhadas de aceder à rede, pois não é possível estabelecer-se

conexão.

Espera-se, então, que este serviço possa ser melhorado para que possamos

usufruir na totalidade de todas as vantagens que ele nos tem para dar.

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Rede wi-Fi da Feup

7.Referências Bibliográficas

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Systems. Porto: wiley, 2006.

Fernandes, Ivo. 2006. http://paginas.fe.up.pt/~ee99207/Tecnologias/WLAN/wi-

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Outubro de 2014).

Lemos, Manuel. "Estar na Internet". Porto: Mc Graw-Hill, 1998.

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http://pplware.sapo.pt/tutoriais/networking/10-dicas-para-melhorar-a-nossa-

rede-wireless/ (acedido em 16 de Outubro de 2014).

Wi-fi Aliance. 2014. http://www.wi-fi.org/who-we-are (acedido em 20 de Outubro

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(acedido em 20 de Outubro de 2014).

Wikipedia. 18 de Outubro de 2014. http://en.wikipedia.org/wiki/Wireless

(acedido em 21 de Outubro de 2014).

Wodconsultoria. Wodconsultoria. 13 de Novembro de 2011.

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melhorar-a-sua/ (acedido em 15 de Outubro de 2014).

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Rede wi-Fi da Feup

Átrio SNR Ocupação Intensidade Resultado

1 19 19 -77

2 21 65 -65

3 21 40 -71

4 20 65 -60

5 21 40 -75

6 19 65 -65,9

7 19 65 -66,7

8 14 40 -63

9 20 58 -76

10 18 65 -72

12 20 65 -56

13 22 62 -73

14 20 65 -73

15 20 19 -89

16 20 65 -78

17 20 65 -78

18 15 11 -80

Corredor B SNR Velocidade Intensidade Resultado

1 20 65 -73

2 20 65 -69

3 15 65 -75

4 22 65 -82

5 22 65 -75

6 19 65 -69

7 19 65 -58

8 20 65 -55

9 21 11 -58

10 15 19 -70

11 22 19 -85,3

12 10 19 -89

13 19 13 -86

14 21 19 -82

15 21 39 -76

16 20 40 -69

17 21 19 -83

18 18 45 -89

19 19 65 -80

Anexos

Átrio da Feup

Corredor no pavilhão B

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Rede wi-Fi da Feup

Bar da bibli SNR Velocidade Intensidade Resultado

1 21 11 -86

2 23 19 -86

3 20 13 -87

4 21 11 -89

5 20 11 -88

6 24 19 -88

7 22 19 -85

8 22 19 -85

9 20 19 -85

10 20 13 -86

11 22 19 -86

12 20 19 -89

13 22 13 -89

14 21 11 -90

15 23 11 -88

16 21 11 -89

17 20 11 -90

Patio da bibl SNR Velocidade Intensidade Total

1 20 65 -86

2 21 58 -72

3 21 19 -84

4 20 26 -78

5 19 26 -78

6 19 65 -68

7 19 58 -72

8 19 65 -86

9 20 52 -85

Zona do Bar da biblioteca

Pátio da biblioteca

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Rede wi-Fi da Feup

Sem sinal

AEFEUP SNR Velocidade Intensidade Resultado

1 14 1 -86

2 16 1 -86

3 9 1 -86

4 9 1 -84

5 9 1 -86

6 9 1 -86

7 9 1 -86

8 22 1 -86

9 24 1 -86

10 15 1 -86

11 23 1 -86

Bar de Minas SNR velocidade Intensidade Resultado

1 15 65 -79

2 19 65 -77

3 17 65 -74

4 18 65 -76

5 14 65 -76

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Associação de Estudantes

Bar de Minas

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Rede wi-Fi da Feup

2º Metade SNR velocidade Intensidade Resultado

1 18 19 -79

2 21 39 -81

3 20 13 -84

4 18 11 -88

5 10 19 -91

6 9 13 -91

7 16 11 -93

8 20 11 -82

9 19 19 -86

10 20 34 -79

1º Metade SNR velocidade Intensidade Resultado

1 23 16 -87

2 19 14 -81

3 19 39 -80

4 17 52 -78

5 19 26 -83

6 17 13 -83

7 17 39 -88

8 19 19 -78

9 20 39 -67

10 18 39 -88

departa SNR Velocidade Intensidade Resultado

1 21 65 -75

2 17 65 -83

1 19 65 -68

1 21 65 -61

2 21 65 -62

1 22 65 -54

1 16 65 -61

1 19 65 -70

1 16 65 -68

1 18 65 -81

Dep. Mecânica

Dep. Electro(N)

Dep. civil(N)

Dep.Quimica

Dep. Minas

Dep. civil

Dep.Electro

Dep. mecanica e gestao industrial

Jardim Grande

Departamentos