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Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
Qual a qualidade da cobertura WIFI da FEUP nos
locais de trabalho
Projeto FEUP 2014/15 – MIEEC : Armando Sousa & Manuel Firmino Prof. J. N. Fidalgo [email protected]
Equipa 1MIEEC01_06:
Supervisor: Prof. Sérgio Reis Cunha Monitor: Inês Machado Vaz
Estudantes & Autores:
António M. Carreiro [email protected] Paulo M. Correia [email protected] Diogo V. Reis [email protected] Tiago M. Dias [email protected] João P. Afonso [email protected]
Resumo
No âmbito da unidade curricular Projeto FEUP, com o objetivo de dar a conhecer aos
alunos a Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP) e o seu ambiente, foi
proposto o presente relatório desenvolvido um projeto de investigação para dar resposta à
problemática: “Qual a qualidade da cobertura WIFI da FEUP nos locais de trabalho?”.
Para tal, num momento inicial apuraram-se os fundamentos do funcionamento das
redes WIFI como base para o progresso da investigação.
Seguidamente procedeu-se à planificação da metodologia de recolha de dados para
posterior aplicação de testes com vista a apurar a potência dos sinais da rede WIFI
(Eduroam1) em diferentes locais da FEUP.
O programa InSSIDer 3 for Home® proporcionou a plataforma para realização dos
testes nos diversos locais da faculdade. Os resultados obtidos foram organizados sob a
disposição de Heatmaps onde a gradação de cor reporta as diferentes intensidades do sinal
da rede em questão como também através de plantas dos locais analisados onde se
encontram discriminados os valores da potência do sinal.
Consequentemente foi possível concluir, através da análise dos resultados, que, no
geral, o sinal da rede WIFI apresenta uma boa qualidade em todo o domínio da FEUP.
1 Rede WIFI disponibilizada pela Universidade do Porto para os seus estudantes
2/30 Cobertura WIFI no Campus da FEUP – Qualidade e interferências do Sinal
Palavras-Chave
Sinal, Interferência, WI-FI, IEEE-802.11,Dbm, Hotspot, Canal, Projeto FEUP,
FEUP, Eduroam.
3/30 Cobertura WIFI no Campus da FEUP – Qualidade e interferências do Sinal
Agradecimentos
Um agradecimento especial ao Professor Supervisor Sérgio Reis Cunha e à Monitora
Inês Machado Vaz pela paciência que tiveram ao nos esclarecerem as dúvidas inerentes ao
desenvolver do processo. Do mesmo modo agradecemos ao Eng.º Fernando Romão do CICA
pelas dicas e ideias que nos deu de boa vontade.
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Índice Resumo ................................................................................................................................ 2
Palavras-Chave ..................................................................................................................... 3
Agradecimentos .................................................................................................................... 4
Índice .................................................................................................................................... 5
Lista de figuras...................................................................................................................... 6
1. Introdução ...................................................................................................................... 7
2. Características técnicas dos padrões 802.11 .................................................................... 8
2.1 Wi-Fi IEEE-802.11 ................................................................................................... 8
2.1.1 802.11 ("original") .................................................................................................. 8
2.1.2 802.11b ................................................................................................................. 9
2.1.3 802.11g ............................................................................................................... 10
2.1.4 802.11n ............................................................................................................... 10
2.1.5 802.11ac ............................................................................................................. 11
2.2 Canais .................................................................................................................. 12
3. Análise dos Resultados ................................................................................................... 13
4. Conclusão ....................................................................................................................... 15
5. Recomendações ............................................................................................................. 16
6. Referências Bibliográficas ................................................................................................ 17
Anexos ................................................................................................................................ 18
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Lista de figuras
Figura 1 - IEEE- Institute of Electrical and Electronics Engineers .......................................... 8
Figura 2 - Capacidade de transmissão norma IEEE 801.11 b ............................................... 9
Figura 3 - Canais na frequência 2.4 GHz das normas 802.11b/g ........................................ 10
Figura 4 - Gráfico comparativo de velocidade nas diferentes normas IEEE 802.11 ............ 11
Figura 5 - Número de canais em função da respetiva frequência ........................................ 12
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1. Introdução
As redes sem fio foram desenvolvidas com o objetivo de facilitar a partilha de
informações entre os diversos dispositivos tecnológicos. É, por isso, da maior importância
que se mantenha a rede no seu melhor estado, de modo a proporcionar flexibilidade e
ganho de produtividade e satisfação dos seus utilizadores.
Este relatório surge, assim, no âmbito do Projeto FEUP, no qual nos foi proposto fazer
um trabalho sobre a cobertura do sinal WIFI no campus da FEUP. Para isso realizaram-se
inúmeras medições de maneira a obter resultados com a maior precisão e exatidão
possível. Desta maneira, conseguimos avaliar o estado da rede na faculdade.
O trabalho baseia-se na análise do local, que é importante para levantar informações
que ajudarão a determinar a quantidade de routers e a qualidade do sinal que transmitem,
além de ajudar a identificar e amenizar a influência negativa de fatores externos. O objetivo
é oferecer cobertura adequada e boa qualidade de acesso aos utilizadores.
Para a aquisição de dados foram utilizados vários procedimentos e equipamentos
conseguindo resultados muito bons. Os equipamentos e softwares utilizados foram: Notebook
com tecnologia sem fio 802.11 g/n. Este serviu para a instalação do software inSSIDER, o
qual detetava as redes sem fio mostrando suas identidades, canal, potência do sinal, bem
como as principais interferências. A medição foi feita percorrendo todos os pontos principais
e essenciais da faculdade: o Bloco B, a Biblioteca, nos pisos de acesso livre a estudantes da
faculdade, o auditório do Bloco A e o Bloco I, departamento de Eletrotecnia, que foi o que
se revelou mais problemático devido à grande concentração de interferências com a rede
Eduroam. Entrámos em todas as salas de aula livres, assim como nas oficinas e laboratórios
de modo a garantir resultados o mais precisos possível.
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Cobertura WIFI no Campus da FEUP – Qualidade e interferências do Sinal
2. Características técnicas dos padrões 802.11
2.1 Wi-Fi IEEE-802.11
Wi-Fi é uma marca registrada da Wi-Fi Alliance. É utilizada por produtos certificados
que pertencem à classe de dispositivos de rede local sem fios (WLAN) baseados no padrão
IEEE 802.11. Por causa do relacionamento íntimo com seu padrão, o termo Wi-Fi é usado
frequentemente como sinónimo para a tecnologia IEEE 802.11.
O padrão 802.11 estabelece normas para a criação e para o uso de redes sem fio. A
transmissão deste tipo de rede é feita por sinais de radiofrequência, que se propagam pelo
ar e cobrir área maior do que se fosse por meio de cabos. Como existem inúmeros serviços
que podem utilizar sinais de rádio, é necessário que cada um opere de acordo com as
exigências estabelecidas pelo governo de cada país. Esta é uma maneira de evitar
problemas, especialmente interferências.
2.1.1 802.11 ("original")
A primeira versão do padrão 802.11 foi lançada aproximadamente após sete anos de
estudo em 1997. Por se tratar de uma tecnologia de transmissão por radiofrequência, o IEEE
(Institute of Electrical and Electronic Engineers) determinou que o padrão fosse inserido
no intervalo de frequências entre 2,4000 GHz e 2,4835 GHz. Em 1999, foi lançada uma
atualização do padrão 802.11 que recebeu o nome 802.11b. Permite velocidades de
transmissão de: 1 Mb/s, 2 Mb/s, 5,5 Mb/s e 11 Mb/s. O intervalo de frequências é o mesmo
utilizado pelo 802.11 original (entre 2,4 GHz e 2,4835 GHz).
Figura 1 - IEEE- Institute of Electrical and Electronics Engineers
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Cobertura WIFI no Campus da FEUP – Qualidade e interferências do Sinal
2.1.2 802.11b
Lançada em 1999, permite velocidades de transmissão de: 1 Mb/s, 2 Mb/s, 5,5 Mb/s
e 11 Mb/s. O intervalo de frequências é o mesmo utilizado pelo 802.11 original (entre 2,4 GHz
e 2,4835 GHz).
A área de cobertura de uma transmissão 802.11b pode chegar, teoricamente, a 400
metros em ambientes abertos e pode atingir uma faixa de 50 metros em lugares fechados. É
importante frisar, no entanto, que o alcance da transmissão pode sofrer influência de uma
série de fatores, tais como objetos que causam interferência ou impedem a propagação da
transmissão a partir do ponto em que estão localizados
É interessante notar que, para manter a transmissão o mais funcional possível, o
padrão 802.11b (e os padrões sucessores) pode fazer com que a taxa de transmissão de
dados diminua até chegar ao seu limite mínimo (1 Mb/s) à medida que uma estação fica mais
longe do ponto de acesso. O contrário também acontece: quanto mais perto do ponto de
acesso, maior pode ser a velocidade de transmissão.
O padrão 802.11b foi o primeiro a ser adotado em larga escala, sendo, portanto, um
dos responsáveis pela popularização das redes Wi-Fi.
Figura 2 - Capacidade de transmissão norma IEEE 801.11 b
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Cobertura WIFI no Campus da FEUP – Qualidade e interferências do Sinal
2.1.3 802.11g
O padrão 802.11g foi disponibilizado em 2003 e é tido como o "sucessor natural" da
versão 802.11b, visto que este é totalmente compatível com o seu antecessor, sendo
a velocidade de comunicação limitada ao máximo de velocidade suportada pelo padrão
antecessor.
A atração principal deste novo padrão é poder trabalhar com velocidades de
transferência de até 54 Mb/s.
2.1.4 802.11n
O desenvolvimento deste padrão teve início em 2004 e teve término em setembro de
2009. O 802.11n também é o sucessor do 802.11b.
Uma das configurações mais comuns neste caso é o uso de APs que utilizam três
antenas (três vias de transmissão) e STAs com a mesma quantidade de recetores. Somando
esta característica de combinação com o aprimoramento das suas especificações, o padrão
802.11n é capaz de fazer transmissões na faixa de 300 Mb/s e, teoricamente, pode atingir
taxas de até 600 Mb/s.
Em relação à sua frequência, o padrão 802.11n pode trabalhar com as faixas de 2,4
GHz e 5 GHz, o que o torna compatível com os padrões anteriores, inclusive com o 802.11a
(pelo menos, teoricamente). Cada canal dentro dessas faixas possui, por padrão, uma
largura de 40 MHz.
Alguns estudos indicam-nos que a área de cobertura desta norma pode passar de
400 metros em espaços abertos e em espaços fechado pode chegar aos 70 metros.
Figura 3 - Canais na frequência 2.4 GHz das normas 802.11b/g
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Cobertura WIFI no Campus da FEUP – Qualidade e interferências do Sinal
2.1.5 802.11ac
O "sucessor" do 802.11n é o padrão 802.11ac, o padrão do “futuro”, cujas
especificações foram desenvolvidas quase que totalmente entre os anos de 2011 e 2013, com
a aprovação final de suas características pelo IEEE devendo acontecer somente em 2015.
A principal vantagem do 802.11ac está na sua velocidade, estimada em até 433 Mb/s
no modo mais simples. Mas, teoricamente, é possível fazer a rede superar a casa dos 6 Gb/s
(gigabits por segundo) num modo mais avançado que utiliza múltiplas vias de transmissão
(antenas) - num máximo de oito.
O padrão IEEE 802.11 teve (e terá) outras versões além das mencionadas
anteriormente, que não se tornaram populares por diversos motivos, como por exemplo
utilidade demasiado específica.
Figura 4 - Gráfico comparativo de velocidade nas diferentes normas IEEE 802.11
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Cobertura WIFI no Campus da FEUP – Qualidade e interferências do Sinal
2.2 Canais
O número de canais utilizáveis para a frequência dos 2,4 GHz são 13. Os canais
variam de frequência para frequência e podem ocorrer interferências entre eles, tal como se
encontra ilustrado na figura abaixo.
Figura 5 - Número de canais em função da respetiva frequência
As interferências numa ligação são facilmente evidenciadas quando um dispositivo
tem dificuldade em conectar-se à rede ou a ligação se torna lenta.
As interferências são causadas por Access Points diferentes, ligados ou não à mesma
rede a partilhar mesmo canal e, ainda, em AP diferentes, também, ligados ou não à mesma
Rede que se sobrepõem, overlapping, ou seja, canais diferentes em que as suas larguras
de gama se intersetam. Como podemos verificar, a partir do gráfico, no canal 1 haverá
interferência com qualquer Access Point que tenha, como seu canal, o 2,3,4 ou 5.
Para maximizar a potencialidade da internet num local amplo como a FEUP, existem
três canais que, quando colocados em três AP diferentes, não causam interferências: os
canais 1,6 e 11. Esta particularidade está bem patente na Faculdade e será mais
detalhadamente tratada em seguida.
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Cobertura WIFI no Campus da FEUP – Qualidade e interferências do Sinal
3. Análise dos Resultados Ao longo das medições foram notados alguns problemas que afetavam a qualidade da
cobertura da rede WIFI na FEUP. De facto, deparou-se com inúmeras interferências, quer
internas quer externas, que diminuem a qualidade da rede Eduroam.
Com efeito, as amostras revelaram interferências internas numa parte significativa das
salas de aula e auditórios, isto é, ocorriam interferências entre routers de canais diferentes,
assim como routers do mesmo canal, o que dificultou o Notebook em obter endereço IP, pois
não conseguia escolher a qual router se ligar.
Por outro lado, não tanto nas salas de aula e sim mais nas áreas de estudo, como por
exemplo a biblioteca, e laboratórios no Bloco I, foram encontradas diversas interferências
externas com origem em Hotspots criados por dispositivos móveis, que funcionam na mesma
gama de frequências que a rede Eduroam, ou seja, 2.4GHz.
Assim, é necessário tentar diminuir a quantidade destas interferências, para se obter
um melhor proveito da rede na faculdade.
Com base nos dados disponíveis em anexo (pág.19 a 25), relativos ao bloco B,
rapidamente se infere que todos os pisos têm uma boa qualidade de sinal, sendo que esta
tende a ser melhor nos pisos superiores, 2 e 3, comparativamente aos inferiores, 0 e 1, onde
tende a ser mais fraca. Estes são resultados convenientes visto que é nos pisos superiores
que se localizam as salas de computadores e de estudo nas quais é frequente os estudantes
a utilizarem os seus próprios computadores portáteis. Na realidade, o facto de a qualidade da
rede ser inferior nos pisos 0 e 1 não é significativo, visto que além de a diferença ser diminuta,
as próprias salas são, na sua maioria, salas de aula de componente teórica, não sendo, por
esta razão, um fator determinante para o funcionamento da aula.
Quanto ao espaço pertencente à biblioteca da FEUP, os dados extraídos sugerem
uma certa homogeneidade em termos de potência do sinal. Feitas as medições, houve uma
ligeira discrepância no piso 4 do edifício, tendo a média das potências de sinal sido
ligeiramente inferior à dos restantes pisos. No piso 2, constatou-se um valor pico de -84 dBm
o qual se deve, provavelmente, a existência de interferências de Hotspots. Relativamente aos
pisos 1, 3 5, estes demonstram uma qualidade de sinal bastante aceitável rondando sempre
a casa dos -65 dBm. Deste modo deduz-se que estes três pisos são os que possibilitam uma
melhor qualidade de acesso à rede Eduroam.
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Cobertura WIFI no Campus da FEUP – Qualidade e interferências do Sinal
Seguidamente, analisámos o bloco I, visto ser este não só o departamento do nosso
curso, mas também aquele que, segundo o Eng.º Fernando Romão do CICA, é a causa da
maior parte dos problemas relacionados com o acesso rede da faculdade. Assim sendo,
depreende-se da análise das medições feitas neste bloco que a qualidade do sinal é bastante
inferior em comparação com os pavilhões mencionados em cima. É de notar, nos pisos 0 e 3,
a presença evidente das tonalidades amarela e vermelha, como se pode ver nas páginas 28 e
29 do anexo, o que revela uma baixa potência de sinal. Por outro lado, nos pisos 1 e 2, a
qualidade do sinal é relativamente melhor, estando, no entanto, ainda longe dos valores
observados tanto no bloco B como na biblioteca, e auditório como se verá já a seguir.
Finalmente, decidimos analisar a qualidade da rede WIFI no auditório já que este é o
sítio onde são dadas as palestras podendo os oradores necessitar da utilização de recursos
que utilizem a internet para tornar as suas apresentações mais dinâmicas. Com efeito, o
auditório é um espaço com uma área bastante superior às salas nas quais efetuámos as
restantes medições e, por isso, achámos pertinente e sensato fazer mais do que uma
medição neste sítio. Assim, foram feitas quatro medições: no topo do auditório, no centro, na
região mais baixa e, por fim, no palco. Verificámos que, apesar de não haver grande
significância, a potência do sinal tende a aumentar à medida que se vai descendo o auditório,
tendo na zona baixa uma potência de sinal bastante boa, -51 dBm.
Analisando as interferências de rede existentes em todo o campus da FEUP, verifica-
se que muitas delas são temporárias, ou seja, Hotspots portáteis.
Através da recolha de dados na biblioteca observou-se que existiam, em grande
número, interferências temporárias, principalmente nos pisos 2 e 4. Por conseguinte pôde-se
constatar que estas interferências são responsáveis pela redução da qualidade da rede
Eduroam.
O bloco B, na sua generalidade, não apresenta interferência de Hotspots portáteis, no
entanto, no Departamento I encontrou-se um elevado número de redes que se sobrepõem à
rede Eduroam, como por exemplo: “oceansys_wifi, “robisnet”, “systec-fof, hidden”, “LSTS”,
“linksy”s, “hidden”, “mobilelab”.
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Cobertura WIFI no Campus da FEUP – Qualidade e interferências do Sinal
4. Conclusão
Em suma, após a análise das mais de 200 medições realizadas em toda a Faculdade
de Engenharia da Universidade do Porto pode concluir-se, com relativa certeza, que a FEUP
tem uma boa cobertura de rede WIFI mesmo até nos sítios mais problemáticos (Bloco I) onde
se verificam algumas interferências.
Terminado este trabalho no âmbito do Projeto FEUP, foi possível assimilar o
funcionamento dos padrões WIFI, interferências, assim como dos routers e dos canais.
Concluído este estudo, sabemos ainda que a locais recorrer com vista à obtenção da
qualidade possível de acesso à internet na FEUP, aquando da realização de trabalhos.
Uma solução para melhorar a qualidade de acesso à internet será a utilização de
cabos de rede que permitem uma diminuição da saturação da rede wireless.
Futuramente, poder-se-á expandir este estudo a toda a Universidade do Porto, de
modo a perceber quais as principais interferências em cada faculdade e fazer os
melhoramentos necessários nas infraestruturas da rede Eduroam.
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5. Recomendações
Com base nos estudos realizados e visto que a biblioteca da FEUP é o local preferido
dos alunos para estudar, recomenda-se que para aceder à internet na Biblioteca da FEUP os
alunos tentem recorrer ao uso dum cabo de rede, visto que em muitos dos locais da biblioteca
junto das tomadas de corrente existe uma porta de rede. A utilização destas portas de rede
também ajuda a que a rede wireless esteja menos “saturada” e mais acessível a quem não
tem possibilidade de utilizar cabos de rede.
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Cobertura WIFI no Campus da FEUP – Qualidade e interferências do Sinal
6. Referências Bibliográficas
• Pinto, Pedro. (2009). Wireless “sem colisões”. [em linha], [consultado a 16/10/2014].
Disponível em: http://pplware.sapo.pt/ ;
• Electromagnetic interference at 2.4 GHz. [em linha], [consultado a 23/10/2014].
Disponível em http://en.wikipedia.org/wiki/ ;
• ISM Bands. [em linha], [consultado a 23/10/2014]. Disponível em:
http://en.wikipedia.org/wiki/ ;
• List of WLAN Bands. [em linha], [consultado a 24/10/2014]. Disponível em:
http://en.wikipedia.org/wiki/ ;
• Emerson Alecrim. (2008). O que é Wi-Fi (IEEE 802.11)?. [em linha], [consultado a
24/10/2014]. Disponível em: http://www.infowester.com/ ;
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Anexos
Auditório
-51dBm
-68dBm
-63dBm
-76dBm
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Bloco B – Piso 0
-66dBm
-65dBm -73dBm
-71dBm -74dBm
-70dBm -76dBm
-73dBm
-77dBm -67dBm
-70dBm
-81dBm
-70dBm -69dBm -62dBm -69dBm
-74dBm
-67dBm
-72dBm
-71dBm
-62dBm
-70dBm
-64dBm
19/30
Cobertura WIFI no Campus da FEUP – Qualidade e interferências do Sinal
-77dBm
-76dBm -77dBm
-67dBm
-69dBm
-66dBm
-71dBm
-74dBm
-76dBm
-66dBm
-66dBm -72dBm
-68dBm
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Cobertura WIFI no Campus da FEUP – Qualidade e interferências do Sinal
Bloco B – Piso 1
-79dBm
-75dBm
-83dBm -78dBm -72dBm -64dBm
-71dBm
-72dBm
-70dBm
-68dBm -73dBm
-72dBm -68dBm
21/30
Cobertura WIFI no Campus da FEUP – Qualidade e interferências do Sinal
Bloco B – Piso 2
-73dBm
-73dBm
-78dBm
-74dBm
-68dBm
-81dBm -71dBm
-63dBm
-72dBm
-54dBm
-67dBm
-76dBm -68dBm
-64dBm
-70dBm
-64dBm
-62dBm
-68dBm -80dBm
22/30
Cobertura WIFI no Campus da FEUP – Qualidade e interferências do Sinal
-63dBm
-72dBm
-54dBm
-67dBm
-76dBm
-68dBm
-70dBm
-64dBm
-62dBm
-68dBm -80dBm
-62dBm
-54dBm
-54dBm
-67dBm
-64dBm
-66dBm
-56dBm
-70dBm
-64dBm
-67dBm
-56dBm
-67dBm
23/30
Cobertura WIFI no Campus da FEUP – Qualidade e interferências do Sinal
Bloco B – Piso 3
-72dBm -62dBm
-56dBm
-64dBm
-67dBm -54dBm
-68dBm
-68dBm
-70dBm
-62dBm
-76dBm
-70dBm -68dBm
-63dBm
-68dBm
-72dBm
-70dBm
-68dBm
-56dBm -64dBm
-68dBm
-54dBm
-70dBm
-62dBm
-80dBm -76dBm
-68dBm
-63dBm
-68dBm -68dBm
24/30
Cobertura WIFI no Campus da FEUP – Qualidade e interferências do Sinal
Biblioteca – Piso 1
-62dBm
-56dBm
-64dBm -67dBm
-54dBm
-68dBm
-62dBm
-73dBm
-72dBm -68dBm
-63dBm
-72dBm
-63dBm -70dBm
-55dBm
-65dBm -62dBm
-57dBm
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Cobertura WIFI no Campus da FEUP – Qualidade e interferências do Sinal
Biblioteca – Piso 2
Biblioteca – Piso 3
-70dBm
-63dBm
-84dBm -72dBm
-65dBm
-71dBm
-64dBm -70dBm
-70dBm -57dBm
-60dBm -66dBm
-57dBm
-74dBm -68dBm
-72dBm
26/30
Cobertura WIFI no Campus da FEUP – Qualidade e interferências do Sinal
Biblioteca - Piso 4
Biblioteca – Piso 5
-74dBm
-73dBm
-79dBm -71dBm
-75dBm
-69dBm
-72dBm -76dBm
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Cobertura WIFI no Campus da FEUP – Qualidade e interferências do Sinal
Departamento de Eletrotecnia – Bloco I – Piso 0
Departamento de Eletrotecnia – Bloco I – Piso 1
-68dBm
-69dBm -81dBm
-68dBm -73dBm
-72dBm -67dBm
-77dBm
-80dBm
-80dBm
-80dBm
-73dBm -76dBm
-66dBm
-75dBm
-69dBm -63dBm
-63dBm
28/30
Cobertura WIFI no Campus da FEUP – Qualidade e interferências do Sinal
Departamento de Eletrotecnia – Bloco I – Piso 2
Departamento de Eletrotecnia – Bloco I – Piso 3
-63dBm
-70dBm -70dBm -72dBm
-74dBm
-70dBm
-62dBm
-67dBm
-71dBm
-66dBm -76dBm
-71dBm
-76dBm
-75dBm
-69dBm
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Cobertura WIFI no Campus da FEUP – Qualidade e interferências do Sinal