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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]
TE155-Redes de Acesso sem Fios
• 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
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+ 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
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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)
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Conversão de dBm para watts
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• 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
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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 parabólica sólida de 60 cm: 23 dBi
Antena parabólica sólida de 150 cm: 32 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
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( 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
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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
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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
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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
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Exemplo: aproximar o AP da Antena
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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.