qual a qualidade da cobertura wifi da feup nos locais de...

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]

mailto:[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.


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.


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


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


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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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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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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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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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.

12/30


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.

13/30


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”.

14/30


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.

16/30


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/ ;

17/30


http://pplware.sapo.pt/informacao/wireless-%E2%80%9Csem-colisoes%E2%80%9D/

http://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_interference_at_2.4_GHz

http://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_interference_at_2.4_GHz

http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_WLAN_channels

http://www.infowester.com/wifi.php%23ssid

Anexos

Auditório

-51dBm

-68dBm

-63dBm

-76dBm

18/30


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


-77dBm

-76dBm -77dBm

-67dBm

-69dBm

-66dBm

-71dBm

-74dBm

-76dBm

-66dBm

-66dBm -72dBm

-68dBm

20/30


Bloco B – Piso 1

-79dBm

-75dBm

-83dBm -78dBm -72dBm -64dBm

-71dBm

-72dBm

-70dBm

-68dBm -73dBm

-72dBm -68dBm

21/30


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


-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


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


Biblioteca – Piso 1

-62dBm

-56dBm

-64dBm -67dBm

-54dBm

-68dBm

-62dBm

-73dBm

-72dBm -68dBm

-63dBm

-72dBm

-63dBm -70dBm

-55dBm

-65dBm -62dBm

-57dBm

25/30




-70dBm

-63dBm

-84dBm -72dBm

-65dBm

-71dBm

-64dBm -70dBm

-70dBm -57dBm

-60dBm -66dBm

-57dBm

-74dBm -68dBm

-72dBm

26/30


Biblioteca - Piso 4


-74dBm

-73dBm

-79dBm -71dBm

-75dBm

-69dBm

-72dBm -76dBm

27/30


Departamento de Eletrotecnia – Bloco I – Piso 0


-68dBm

-69dBm -81dBm

-68dBm -73dBm

-72dBm -67dBm

-77dBm

-80dBm

-80dBm

-80dBm

-73dBm -76dBm

-66dBm

-75dBm

-69dBm -63dBm

-63dBm

28/30




-63dBm

-70dBm -70dBm -72dBm

-74dBm

-70dBm

-62dBm

-67dBm

-71dBm

-66dBm -76dBm

-71dBm

-76dBm

-75dBm

-69dBm

29/30


30/30


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