wireless regional access network - freguesia da Borda do Campo

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA INFORMÁTICA

Planeamento de Redes Informáticas

2007/2008 Engenharia Informática

Ramo de Redes e Sistemas de Comunicação

Projecto WRAN “wireless regional

access network”

Caso de estudo da freguesia da Borda do Campo

Relatório técnico da disciplina de planeamento de redes informáticas, do curso

de Licenciatura em Engenharia Informática - ramos de redes e sistemas de

comunicação, ano lectivo 2007/2008.

Autores:

Ricardo Cordeiro Tomás, n.º 12408

Mónica Ferreira Molina Ramos, n.º 12834

Docente da disciplina:

Doutor António Pereira

Leiria

Abril de 2008

Resumo

Pretende-se com este projecto apresentar uma solução de fornecimento à Internet

para a freguesia da Borda do Campo.

A junta de freguesia será a responsável por manter a ligação à Internet e a boa

qualidade da rede.

O acesso à rede projectada e o acesso à Internet serão gratuitos, mas controlado

por meio de uma inscrição.

A junta de freguesia não vai fornecer o equipamento aos utilizadores finais, mas é

apresentado neste trabalho o custo e características do equipamento terminal, para

que este seja aconselhado aos utilizadores que estiverem interessados em utilizar a

rede criada.

O nível de analfabetismo tecnológico é muito elevado nesta freguesia, pelo que será

necessário criar manuais muito simples para explicar o que é e para que servem os

equipamentos apresentados aos utilizadores e para explicar como tem de ser

configurado o acesso à rede interna e Internet.

Para que seja possível garantir a segurança e estabilidade da rede é necessário que

além dos manuais sejam feitas sessões para ensinar aos utilizadores as regras de

utilização da rede e da Internet.

Acrónimos

Sigla Significado

AC Alternate Current

AP Acccess Point

ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line

ATM Asynchronous Transfer Mode

BCU Bandwidth Control Unit

DHCP Dynamic Host Configuration Protocol

DNS Domain Name System

HTTP HyperText Transfer Protocol

LAN Local area network

MAC Media Access Control

PPTP Point-to-Point Tunneling Protocol

SSID Service Set ID

VPN Virtual Private Network

VOIP Voice over Internet Protocol

VoD Video on Demand

VLAN Virtual LAN

WEP Wired Equivalent Privacy

WiMax Worldwide Interoperability for Microwave Access

WPA Wi-Fi Protected Access

WPA2 Wi-Fi Protected Access 2

PME Pequena ou médias Empresa

Tabela 1: Acrónimos

Índice

1 Introdução ..................................................................................................................................... 10

2 Características da freguesia .......................................................................................................... 11

3 Requisitos do projecto .................................................................................................................. 13

3.1 Funcionalidade ...................................................................................................................... 13

3.1.1 Grupos de utilizadores identificados ............................................................................. 13

3.1.2 Aplicações que tem de ser suportadas ......................................................................... 14

3.1.3 Abrangência da rede ..................................................................................................... 14

3.1.4 Qualidade, segurança e disponibilidade ....................................................................... 15

3.1.5 Adaptabilidade .............................................................................................................. 16

3.1.6 Escalabilidade ................................................................................................................ 16

3.1.7 Gestão e custos ............................................................................................................. 17

4 Planeamento ................................................................................................................................. 18

4.1 Caracterização dos grupos de utilizadores ............................................................................ 18

4.2 Arquitectura da Rede ............................................................................................................ 21

4.2.1 Arquitectura lógica da rede ........................................................................................... 21

4.3 Interligações entre as localidades ......................................................................................... 22

4.3.1 Redes da junta de freguesia .......................................................................................... 24

4.4 Fluxo de dados ...................................................................................................................... 25

5 Componente passiva ..................................................................................................................... 28

5.1 Cablagem da associação cultural desportiva e recreativa .................................................... 28

5.1.1 Esquema e estrutura da associação cultural desportiva e recreativa ........................... 29

5.2 Normas e Padrões ................................................................................................................. 32

5.3 Componentes para infra-estrutura lógica ............................................................................. 32

5.4 Especificação de condições de montagem ........................................................................... 34

5.4.1 Distribuidor.................................................................................................................... 35

5.4.2 Tomadas ........................................................................................................................ 35

5.4.3 Cabos ............................................................................................................................. 35

5.5 Especificação de testes e certificações ................................................................................. 36

6 Localização das antenas (ponto central de cada localidade) ........................................................ 38

6.1.1 Link entre a Junta de Freguesia e a localidade Sobral................................................... 38

6.1.2 Link entre a Junta de Freguesia e a Localidade Calvino ................................................ 39

6.1.3 Link entre a Junta de Freguesia e a Localidade Casenho .............................................. 40

6.1.4 Link entre a Junta de Freguesia e a Localidade Serrião ................................................ 42

6.1.5 Link entre a Junta de Freguesia e a Localidade Atouguia ............................................. 43

6.1.6 Link entre a Junta de Freguesia e a Localidade Porto Godinho .................................... 45

6.1.7 Link entre a Junta de Freguesia e a Localidade Serrião Alto ......................................... 47

7 Solução técnica para os utilizadores e orçamentos ...................................................................... 51

8 Orçamento da rede ....................................................................................................................... 53

8.1 Orçamento para o edifício da junta de freguesia ................................................................. 53

8.2 Orçamento para a ligação e rede do ACDR do Calvino ......................................................... 54

8.3 Orçamento para os pontos do backbone situados no Porto Godinho, Atouguia e Calvino . 55

8.4 Orçamento para o repetidor situado na Atouguia ................................................................ 55

8.5 Orçamento para o repetidor situado no Serrião Alto: .......................................................... 56

8.6 Orçamento para os pontos de backbone do Serrião Alto, Casenho e Sobral: ...................... 56

8.7 Orçamento para o Ponto do backbone do Serrião: .............................................................. 57

8.8 Orçamento para o repetidor situado no Calvino .................................................................. 58

8.9 Orçamento total .................................................................................................................... 58

9 Considerações ............................................................................................................................... 60

10 Conclusão .................................................................................................................................. 62

11 Bibliografia ................................................................................................................................ 64

12 MikcroTik RouterBOARD ........................................................................................................... 81

Índice de tabelas

Tabela 1: Acrónimos ............................................................................................................................ 4

Tabela 2: Carecterização do grupo de utilizadores....................................................................... 20

Tabela 3: caracterização da sala de acesso livre ......................................................................... 28

Tabela 4: Componentes para a infra-estrutura .............................................................................. 34

Tabela 5: Orçamento placas wireless ABG .................................................................................... 51

Tabela 6: Orçamento do conjunto de material para cliente final ................................................. 52

Tabela 7: Orçamento material para cliente final sem supressor de raios ................................. 52

Tabela 8: Orçamento material para mobilidade do cliente final .................................................. 52

Tabela 9: Orçamento para o edifício da junta de freguesia ......................................................... 53

Tabela 10: Orçamento equipamento activo do ACDR ................................................................. 54

Tabela 11: Orçamento equipamento passivo do ACDR .............................................................. 54

Tabela 12: Orçamento pontos de backbone Porto Godinho, Atouguia e Calvino.................... 55

Tabela 13: Orçamento para o repetidor da Atouguia ................................................................... 56

Tabela 14: orçamento para o repetidor do Serrião Alto ............................................................... 56

Tabela 15: Orçamento para os pontos de backbone do Serrião Alto, Cesenho e Sobral ...... 57

Tabela 16: Orçamento para o ponto central do Serrião ............................................................... 57

Tabela 17: Orçamento para o repetidor do Calvino ...................................................................... 58

Tabela 18: orçamento total ............................................................................................................... 59

Tabela 19: Característica 5 GHz ...................................................................................................... 67

Tabela 20: Característica 2,4 GHz - 11 Mbit/s ............................................................................... 68

Tabela 21: Característica 2,4 GHz - 54 Mbit/s ............................................................................... 68

Índice de figuras

Figura 1 Mapa da freguesia da Borda do Campo ................................................................. 12

Figura 2: Arquitectura lógica da rede ................................................................................... 22

Figura 3 Representação da ligação entre as localidades ..................................................... 23

Figura 4: Representação das VLANS da rede da junta de freguesia ................................... 25

Figura 5: Representação do diagrama de fluxos de dados .................................................. 26

Figura 6: Esquema do edifício e da localização do equipamento ......................................... 29

Figura 7: Comprimento dos cabos segundo a norma de cablagem horizontal. .................... 30

Figura 8: Esquema do bastidor. ........................................................................................... 31

Figura 9: Estrutura da rede física. ........................................................................................ 31

Figura 10: Link entre a Junta de Freguesia e a localidade Sobral ........................................ 39

Figura 11: Link entre a Junta de Freguesia e a Localidade Calvino ..................................... 40

Figura 12: Link entre a localidade de Calvino e o repeater do Calvino ................................. 41

Figura 13: Link entre o repeater do Calvino e a localidade do Casenho............................... 42

Figura 14: Link entre a Junta de Freguesia e a Localidade Serrião ...................................... 43

Figura 15: Link entre a Junta de Freguesia e a Localidade Atouguia ........................................ 44

Figura 16: Link entre a localidade de Atouguia e o repeater de Porto Godinho ...................... 46

Figura 17:Link entre o repeater de Porto Godinho e a localidade de Porto Godinho.............. 46

Figura 18: Link entre a localidade de Serrião e o repeater do Serrião Alto .............................. 48

Figura 19: Link entre o repeater do Serrião Alto e a localidade do Serrião Alto ...................... 49

Figura 20: Link entre o repeater do Serrião alto e a localidade de Porto Godinho .................. 49

Figura 21: Representação das variáveis do PSR ......................................................................... 72

Figura 22: Tabela de conversão dBm - Mbps ................................................................................ 73

Figura 23: Antena omnidireccional .................................................................................................. 76

Figura 24: Representação da rediação da antena direccional .................................................... 77

Figura 25: representação do Downtilt ............................................................................................. 78

Figura 26: Representação do sinal de uma antena omnidireccional ......................................... 78

Figura 27: Representação do sinal concentrado de uma antena omnidireccional .................. 79

Figura 28: Downtilt mecânico ........................................................................................................... 79

Figura 29: Downtilt eléctrico.............................................................................................................. 80

1 Introdução

O governo Português pretende fazer com que Portugal esteja entre os países mais

avançados tecnologicamente. Para atingir este objectivo criou diversos programas

que tem por objectivo massificar o acesso em banda larga à Internet e o uso de

tecnologias.

Entre os programas desenvolvidos pelo Governo podemos destacar o programa e-U,

e-Escola, Pos-conhecimentos e Ligar Portugal.

Assim, seguindo esta filosofia, este projecto tem como objectivo estudar uma

solução de fornecimentos de Internet à freguesia da Borda do Campo, projecto este

que apresenta uma das possíveis implementações para criar uma rede privada na

freguesia e uma forma de permitir que os utilizadores desta rede possam aceder à

Internet.

Em seguida é apresentado o projecto de rede com a solução considerada mais

viável de aplicar no caso da freguesia Borda do Campo.

2 Características da freguesia

A Borda do Campo é uma freguesia portuguesa do concelho da Figueira da Foz,

com 9,64 km² de área e 1150 habitantes.

É constituído por um aglomerado de seis povoações, que são: Atouguia, Calvino,

Casenho, Porto Godinho, Serrião e Sobral.

A freguesia tem como actividade profissional maioritariamente a agricultura e

algumas PME’s existentes.

Destaca-se a existência de Associação dos Moradores da Borda do Campo, uma

associação importante no dia-a-dia da população da freguesia da Borda do Campo,

possuindo um centro de dia, ATL, escola de música e ainda um rancho infantil e

juvenil e uma piscina para o uso da população.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Lista_de_freguesias_portuguesas

http://pt.wikipedia.org/wiki/Portugal

http://pt.wikipedia.org/wiki/Lista_de_munic%C3%ADpios_portugueses

http://pt.wikipedia.org/wiki/Figueira_da_Foz

Figura 1 Mapa da freguesia da Borda do Campo

3 Requisitos do projecto

Neste capítulo são identificados os requisitos do projecto. Para isso são identificados

os objectivos que mostram a funcionalidade da rede, são identificados os potenciais

utilizadores da rede e são apresentados os locais que vão ser abrangidos pela

solução.

Apresentamos ainda os objectivos a cumprir em termos de segurança, qualidade,

disponibilidade, adaptabilidade e escalabilidade da rede.

Esta é a primeira rede da freguesia pelo que tem de ser desenhada de raiz.

3.1 Funcionalidade

A rede vai ser usada por grupos diferentes de utilizadores. Cada grupo de

utilizadores vai fazer um uso diferenciado da rede. Assim em seguida são

identificados os vários grupos de utilizadores e as principais aplicações que vão ser

usadas por eles.

Os diferentes grupos de utilizadores não se encontram isolados geograficamente

impossibilitando assim uma separação geográfica.

3.1.1 Grupos de utilizadores identificados

Na análise feita foram identificados os seguintes grupos:

- 3 Escolas primárias;

- 15 PMEs;

- 170 Utilizadores domésticos;

- 2 Colectividades;

- 1 Junta de freguesia;

- 4 Cafés;

- 1 Clube de caçadores;

- 1 Centro de dia;

- 1 Hotspots :

- 1 Piscina;

3.1.2 Aplicações que tem de ser suportadas

Devido aos diferentes tipos de utilizadores identificados é necessário suportar os

diferentes tipos de aplicações:

- VOIP- voz sobre IP;

- VoD- video on demand;

- Vídeo difusão por multicast;

- Vídeo-conferência;

- Jogos em rede;

- Teletrabalho;

- Roaming;

- Ipv4 e Ipv6;

- Acesso à internet para pesquisa, acesso a musica e vídeo;

É ainda necessário implementar os serviços de NAT, DNS, DHCP, autenticação

(Radious, VPN), Proxy e firewall para criar, gerir e manter a rede.

3.1.3 Abrangência da rede

A solução que vai ser criada tem como objectivo fornecer acesso á rede a todos os

habitantes e organizações da freguesia da Borda do Campo.

Esta freguesia pertence ao concelho da Figueira da Foz, tem uma área de 9,64 km²

e 953 habitantes (2001).

A freguesia é constituída por sete aldeias: Atouguia, Calvino, Casenho, Porto

Godinho, Serrião, Serrião Alto e Sobral e todas as aldeias são abrangidas pela rede

wireless.

O objectivo da rede é fornecer acesso á Internet, sendo assim é necessário acesso

a uma rede exterior.

É necessário existir acesso remoto do exterior para o ponto onde vai ficar

centralizada a gestão da rede.

3.1.4 Qualidade, segurança e disponibilidade

A rede pretende fornecer toda a freguesia e de permitir comunicação entre os

utilizadores, onde vão estar incluídas empresas. É necessário garantir que a rede

permita em todas as aldeias, nas zonas centrais, porque é onde se encontram

localizadas as empresas e a maioria dos utilizadores, o suporte para o tipo de

aplicações identificadas anteriormente (VOIP, VoD, multicast, etc.)

Uma vez que a rede vai ter várias empresas ligadas, é necessário que a rede tenha

uma disponibilidade de cem por cento durante o dia para que não haja falhas de

acesso por parte das empresas (actualmente não existe nenhuma empresa que

funcione no horário nocturno pelo que não é necessário garantir a disponibilidade

vinte e quatro horas por dia).

No caso de ocorrências de indisponibilidade da rede é necessário que caso estas

aconteçam durante o dia sejam por períodos muito curtos, podendo ter uma duração

superior se ocorrerem durante a noite.

É necessário implementar várias medidas de segurança para garantir a separação

entre os vários grupos de utilizadores e garantir o bom funcionamento da rede. Entre

as medidas a implementar encontram-se as seguintes:

- Bloqueio por MAC Address

- SSID – Service Set ID

- WEP – Wired Equivalent Privacy

- Firewall

- VPN – Virtual Private Network

- VLAN – Virtual LAN

- 802.1x - IEEE standard for port-based Network Access Control;

- WPA2 - Wi-Fi Protected Access 2

- Medidas físicas de protecção dos espaços onde se encontra o equipamento de

rede.

- Medidas físicas de protecção do equipamento.

Estas medidas pretendem garantir a confidencialidade dos utilizadores da rede, a

autenticidade e o não repudio dos utilizadores, a integridade da informação que

circula na rede, o controlo do acesso à rede e a integridade física dos equipamentos.

3.1.5 Adaptabilidade

Devido ao Plano Director Municipal (PDM) continuar igual nos próximos anos não irá

acontecer grandes alterações na distribuição dos habitantes da freguesia.

É necessário prestar uma grande atenção aos locais onde se encontra o hotspot e

as colectividades para garantir o acesso a todos os utilizadores, isto porque existe

sazonalmente um grande número de utilizadores, mas a variação do número de

utilizadores é facilmente identificável, uma vez que nas piscinas ocorrerá durante o

verão e nas colectividades quando ocorrerem festas.

3.1.6 Escalabilidade

É necessário ter em conta a qualidade com que a rede chega a todos os pontos da

freguesia porque irá ocorrer um aumento na utilização da rede para video-

chamadas, VOIP e VoD por parte dos utilizadores.

É necessário fazer um inquérito aos moradores da freguesia para saber se sabem

trabalhar com computadores, uma vez que apesar de inicialmente o número de

utilizadores não ser muito elevado, é necessário desenhar a rede para suportar

ligados um número equivalente ao número de moradores que sabe utilizar

computadores.

3.1.7 Gestão e custos

A rede terá uma despesa inicial considerável, porque é necessário comprar todo o

equipamento necessário para a sua implementação, mas depois disso apenas será

gasto dinheiro na mensalidade de acesso á internet.

A gestão da rede ficará a cargo da Junta de freguesia e esta poderá ser feita

localmente ou remotamente.

4 Planeamento

Em seguida é apresentada uma análise das aplicações que são necessárias para os

diferentes utilizadores e os recursos que são necessários para o funcionamento

dessas mesmas aplicações.

É apresentado também o esquema de alto nível da rede e o fluxo de dados para

ajudar na compreensão de como é que a rede deverá ser concebida e para que se

perceba quais vão ser os requisitos do sistema em termos de largura de banda.

4.1 Caracterização dos grupos de utilizadores

A próxima tabela apresenta a caracterização dos grupos de utilizadores, as

aplicações usadas por cada grupo, que neste caso são as mesmas para todos os

grupos, á excepção de alguns grupos que alem de todas as aplicações em comuns

iram também usar aplicações de entretenimento online, mais especificamente

videojogos.

Id. descrição Nº Local Aplicação Arquitectura Tráfego Destino tráfego Id. Destino

G1 Escolas 3 Serrião Alto, Intranet TCP/IP BE Rede interna G1 -3

a Primárias Calvino, Internet TCP/IP BE Proxy sede PRX

G3 Porto Godinho VoD TCP/IP AD Internet I

VoIP TCP/IP CM Rede interna, Internet TR, I

Vídeo-conferência TCP/IP AD Rede interna, Internet TR, I

Vídeo difusão por multicast TCP/IP AD Internet I

Várias TCP/IP BE Rede interna, Internet TR, I

G4 PMEs 15 Toda a rede Internet TCP/IP BE Proxy sede PRX

a excepto Casenho VoD TCP/IP AD Internet I

G18 VoIP TCP/IP CM Rede interna, Internet TR, I




G19 Colectividades 2 Serrião alto, Internet TCP/IP BE Proxy sede PRX

a Calvino VoD TCP/IP AD Internet I

G20 VoIP TCP/IP CM Rede interna, Internet TR, I




Jogos em Rede TCP/IP BE Rede interna, Internet TR, I

G21 Junta de 1 Sede Intranet TCP/IP BE Edifício da Junta JF

freguesia Internet TCP/IP BE Proxy sede PRX

VoD TCP/IP AD Internet I





G22 Cafés 4 Calvino, Internet TCP/IP BE Proxy sede PRX

a Porto Godinho VoD TCP/IP AD Internet I

G25 e Atouguia VoIP TCP/IP CM Rede interna, Internet TR, I





G26 Hotspot 1 Calvino Internet TCP/IP BE Proxy sede PRX

VoD TCP/IP AD Internet I






G27 Utilizadores 170 Toda a rede Internet TCP/IP BE Proxy sede PRX

a Domésticos VoD TCP/IP AD Internet I

197 VoIP TCP/IP CM Rede interna, Internet TR, I




Várias TCP/IP BE Rede interna, Internet TR, I Tabela 2: Carecterização do grupo de utilizadores

A tabela apresentada permite ainda recolher informações sobre o fluxo de

informação, informação esta que é usada para desenhar os diagramas de fluxos

apresentados mais á frente.

A tabela apresenta a abreviatura “BE” que significa tráfego “best-effort”, a

abreviatura “AD”, que significa tráfego adaptativo e a abreviatura “CM”, que significa

tráfego contínuo.

Na coluna de aplicações, em várias estão incluídos todos os protocolos usados para

gerir a rede, entre eles: DNS, protocolos de encaminhamento e segurança da rede,

etc.

4.2 Arquitectura da Rede

Neste capítulo será apresentada a arquitectura lógica da rede, a interligação entre

as localidades e será descrito a separação por VLANS de determinados grupo de

utilizadores em função das suas características.

São explicados também alguns pontos relevantes nas escolhas feitas no

planeamento.

4.2.1 Arquitectura lógica da rede

Apesar da área da freguesia da Borda do Campo ser pequena é muito difícil

desenhar uma rede para abranger toda a freguesia, uma vez que o terreno é muito

montanhoso e a disposição dos montes é muito irregular. Isto faz com que seja

muito difícil ter linha de vista a longa distância ou uma antena que consiga fornecer

acesso wireless a uma grande área com bom sinal.

Assim, em seguida é apresentado o esquema lógico da rede (representando

também o grupo de utilizadores) que consideramos ser o que mais se adapta para

esta freguesia.

Internet

Junta Freguesia

Servidor

G20

G21

CMBC

Porto Godinho

Atouguia

Serrião Alto

Serrião

Casenho

Calvino Sobral

G1

G2

G3

G4

G5-8

G9-10

G9-10

G13

G14-18

G19

G22-23

G24

G25

G108-132

G27-42

G43-57

G58-107

G133-157

G158-192

G193-197

G26

Figura 2: Arquitectura lógica da rede

De acordo com a solução apresentada, o ponto central da rede localiza-se no

edifício da Junta de freguesia. O servidor do ponto central está conectado ao switch

através de uma ligação gigabit para garantir a rapidez na prestação de serviços.

É sabido que a Associação Cultural Desportiva e Recreativa do Calvino está em

sintonia com a Junta de Freguesia.

Deseja-se num futuro próximo implementar uma sala de computadores no edifício da

Associação Cultural Desportiva e Recreativa do Calvino, que se encontra a pouco

mais de 100 metros do edifício da junta de freguesia. Para tal é apresentada a

solução de fornecer conexão ao edifício da Associação Cultural Desportiva e

Recreativa do Calvino através de uma ligação de fibra óptica.

4.3 Interligações entre as localidades

Para além do ponto central de toda a rede que se encontra na sede da junta de

freguesia, cada localidade também terá um ponto central.

Devido ao terreno montanhoso e irregular são necessários cinco saltos até que o

sinal seja entregue ao cliente final no Serrião Alto, que é a localidade que fica mais

distante.

Uma vez que as localidades da Atouguia, Serrião Alto e Porto Godinho são extensas

e montanhosas, apenas um ponto central não teria linha de vista para a antena

transmissora mais próxima e para transmitir sinal para toda a zona da localidade ao

mesmo tempo, por isso cada uma dessas localidades devem ter dois pontos

centrais.

Figura 3 Representação da ligação entre as localidades

A solução apresentada foi estruturada de forma a ter em conta que todos os

utilizadores da rede usufruam de acesso a internet e de acesso á rede interna sem

grandes atrasos. Foi feito um link redundante de forma a garantir que caso haja uma

falha num dos links de um dos lados da rede, os utilizadores continuem com acesso

a Internet. Com esta solução é possível fazer balanceamento de pacotes, desta

forma, caso um dos lados da rede tenha congestionamento de tráfego, alguns

pacotes podem ser encaminhados aos clientes através do caminho menos

congestionado.

Para interligar as localidades sem linha de vista para a sede da junta de freguesia

(onde se encontra o ponto central da rede), de acordo com a solução anterior,

devem ser usadas duas antenas direccionais, uma receptora e outra transmissora.

Esta opção torna-se pouco mais cara do que utilizar apenas uma antena

omnidireccional a receber e a transmitir sinal. Usar apenas uma antena

omnidireccional para receber e transmitir sinal reduz significativamente a largura de

banda do link e no caso da rede da Junta de freguesia pretende-se transmitir sinal

com o máximo de largura de banda possível para toda rede.

4.3.1 Redes da junta de freguesia

A rede da junta de freguesia será apenas uma, sendo divididas por VLANS de

acordo com as características de cada grupo de utilizadores, como por exemplo as

aplicações requeridas por cada grupo.

A solução seguinte faz com que a rede seja mais fácil de implementar e de

configurar. A utilização de VLANs simplifica significativamente a configuração da

rede. Outra vantagem desta solução é que o custo em equipamentos é menor que

no caso de uma rede que utilize varias redes.

As VLANs devem ser configuradas no servidor que vai ter um software Open Source

ou freeware como por exemplo o Linux com uma aplicação de gestão de VLANs.

Rede Hotspot

Rede utilizadores registados

Rede das PME’s

Rede privada da junta de

freguesia

Rede das escolas

Servidor VLAN

Figura 4: Representação das VLANS da rede da junta de freguesia

Foram distinguidas as VLANs dos utilizadores registados, onde é possível fazer

controlo dos utilizadores, das escolas, que permite partilha de dados entre elas, das

PME’s, que podem ter necessidades especiais, da Junta de freguesia, e dos

Hotspots.

4.4 Fluxo de dados

Em seguida é apresentado e explicado o diagrama de fluxo de dados que tem por

objectivo mostrar os caminhos de dados que vão existir.

Figura 5: Representação do diagrama de fluxos de dados

No diagrama de fluxos apresentado é usada uma linha fina continua para

representar o fluxo de tráfego adaptativo, uma linha com um tracejado para tráfego

do tipo best-effort e uma linha ponteada para representar os fluxos de tráfego

contínuos media.

O diagrama de fluxos apresentado é baseado na tabela de caracterização dos

grupos de utilizadores apresentada anteriormente.

Na tabela de caracterização de utilizadores identificamos os vários grupos, o tipo de

tráfego e o destino deste.

Este esquema permite perceber melhor como é que isso acontece. Não são

apresentadas linhas a ligar todos os pontos, porque pelo que se pode ver pela

análise da tabela apesar de termos grupos de utilizadores diferentes o tipo de

tráfego que vão gerar e os destinos são muito semelhantes.

A única excepção é no tráfego dos jogos em rede.

Assim, percebemos que temos de manter uma boa qualidade em todos os links para

permitir que os utilizadores possam usar a rede para actividades exigentes, como

vídeo chamadas e chamadas de voz entre utilizadores da rede.

5 Componente passiva

Neste capítulo são apresentados todos os passos necessários para a criação da

cablagem da infra-estrutura de rede desde o edifício da junta de freguesia até o

edifício da Associação Cultural da Borda do Campo.

5.1 Cablagem da associação cultural desportiva e

recreativa

Depois de uma reunião com o presidente da Junta de Freguesia e de conversar com

responsáveis do conselho de moradores da Borda do Campo e da associação

cultural desportiva e recreativa do Calvino foi verificado que não existe necessidade

de colocar uma sala de acesso livre no edifício na junta, mas que esta deve ser feita

no edifício da associação cultural desportiva e recreativa do Calvino.

Os motivos desta escolha são o facto de esta associação encontrar-se ligada aos

edifícios pertencentes ao conselho de moradores da Borda do Campo e o facto de

esta associação ter concorrido a um programa do governo que financiou

computadores e acesso à internet.

Usando o espaço existente e o facto de este se encontrar aberto ao público, é

possível fornecer acesso à rede e internet a todos os utilizadores que se desloquem

a este espaço para tal.

Com a criação de cablagem neste edifício e a ligação por fibra óptica ao edifício da

junta podemos garantir que não vai acontecer saturação da rede, uma vez que este

espaço é o que concentra a maioria dos utilizadores durante grande parte do ano.

Designação do espaço Área Nº Máximo de utilizadores previsto

Necessidade de comunicação Nº de TO's

Sala de acesso livre 45 m² 16 Conectividade IP 16

Ligação para portátil Tabela 3: caracterização da sala de acesso livre

Vai existir apenas uma sala com computadores.

Esta sala vai ter doze computadores e vai permitir ligação a pelo menos 4

utilizadores com portátil, que não tenham placa wireless.

5.1.1 Esquema e estrutura da associação cultural desportiva e

recreativa

Sala de computadores

Bastidor

Piscina

Salão

A.P

A.P

Figura 6: Esquema do edifício e da localização do equipamento

Como se pode identificar no esquema, vão existir dois APs que vão servir para

fornecer acesso aos utilizadores que se encontrem nas piscinas ou no campo de

futebol e outro para fornecer acesso wireless aos utilizadores que se encontram no

interior do edifício da associação.

O esquema apresentado não indica as distâncias do edifício, mas depois de uma

análise no terreno, podemos garantir que todas as ligações se encontram dentro das

normas, que serão apresentadas mais a frente.

A indicação do Bastidor, indica o espaço onde se encontra o BD (Distribuidor de

Edifício) e o FD (Distribuidor de Piso), que neste caso se trata do mesmo

equipamento por se tratar de um edifício pequeno com apenas um piso.

Figura 7: Comprimento dos cabos segundo a norma de cablagem horizontal.

Os únicos pontos mais distantes apresentados na rede são os que são necessários

para ligar os APs e esses encontram-se dentro do comprimento máximo total de

100m.

Uma vez que a norma de cablagem horizontal especifica que cada host deve ter um

conector exclusivo no bastidor serão necessárias pelo menos 16 ligações no

bastidor.

Para criar o ponto central da rede do edifício é necessário adquirir vários produtos,

desde tomadas, cabos, patch-painel, até ao bastidor.

Na figura apresentada em baixo está presente um esquema genérico de um possível

bastidor.

Figura 8: Esquema do bastidor.

No esquema seguinte são apresentadas as tecnologias de ligação usadas:

- Os APs e os computadores estarão ligados por FastEthernet;

- A ligação do edifício ao CD (ponto central do conselho de moradores) é feita por

fibra óptica.

Fibra óptica

Switch do ponto central da

rede

100 Mbps

Switch 24 portas 10/100

Mbps e 2 slots fibra óptica

PCs e APs

Figura 9: Estrutura da rede física.

Optou-se pele tecnologia FastEthernet, 100-base-TX uma vez que possui um débito

de 100Mbits/s e actualmente o preço não justifica usar a tecnologia Ethernet.

Esta solução foi considerada a melhor, porque é a que permite um tempo de vida útil

maior para a rede projectada.

5.2 Normas e Padrões

Todas as conexões deverão estar de acordo com as normas EIA/TIA 569, EIA/TIA

SP-2840 e EIA/TIA (versão actual), no caso do cat 5e. O cabo usado será UTP cat

5e com 4 pares. Foram aplicadas as seguintes normas: EIA/TIA Commercial Building

Telecommunications Cabling Standart Versão Actual, EIA/TIA SP-2840 – Revisão da

mesma anterior, EIA/TIA 568ª, TSB-56/TSB-40 - Boletins Técnicos complementar,

SP-2846, EIA/TIA-526-14 – FSTP-14, EIA/TIA 569 Commercial Building

Telecommunications Pathway and Spaces, ISO/IEC 11801 para categoria 5e e fibra

óptica.

Foram aplicadas as seguintes normas para fibra óptica: IEC 793-1, IEC 793-2, IEC

794-1, e à recomendação, G.652 da ITU-T, adoptadas pela norma ISO/IEC 11801.

5.3 Componentes para infra-estrutura lógica

Na tabela seguinte são apresentadas as especificações lógicas para a infra-

estrutura:

Rack Principal

(Bastidor de Montagem

de Equipamentos e

Componentes)

Bastidor 19"; mural de 3 elementos; com 2 montantes ajustáveis em profundidade. 10 U ; Profundidade >=50Cm, c/ porta de vidro ou acrílico, c/ fechadura.

Cabos (Cabos UTP de 4

Pares), categoria 5e

Par trançado não blindado (UTP) de 4 pares; Os condutores devem ser de cobre rígido com isolação de polietileno de alta densidade, com características eléctricas e mecânicas compatíveis com os padrões para categoria 5e; Deve possuir certificado ISO; Todos os cabos citados nesta especificação deverão ser de um mesmo

fabricante.

Cabos (Cabos Patch

Cord UTP RJ-45 RJ-45),

categoria 5e

Par trançado não blindado (UTP) de 04 pares; Confeccionado com condutores multifilares; Deverá ser extra flexível; Possuir conectores RJ-45 em suas extremidades; Deverá ser fabricado seguindo o padrão de pinosT568A da norma EIA/TIA 568A; Poderão ter de 1,5 m a 3,0 m de comprimento dependendo da disposição dos equipamentos nos racks; Deverá ser protegido com revestimento em PVC e ser necessariamente

conectorizado, testado e certificado em fábrica;

Todos os cabos citados nesta especificação deverão ser de um mesmo

fabricante.

Cabo de fibra óptica Cabo de fibra óptica multimodo step-index, com protecção do tipo loose destinado a uso exterior. Devem ser conectáveis aos terminais SC macho através de tecnologia de pig-tail (por fusão) ou da técnica hot-melt. O diâmetro do núcleo das fibras (core) deverá ser de 50 µm e o da bainha de 125 µm.

Patch Panel para fibra

óptica

Patch Painel para fibra óptica de 12/24 via para fichas SC, com respectivos adaptadores duplos SC-SC fêmea-fêmea.

Chicotes de fibra óptica Os chicotes deverão ser executados em cabos de um par de fibra, com as mesmas características ópticas da fibra do backbone. O seu comprimento deve ser de 3 m. A terminação em ambas as extremidades deverá ser em duas fichas

macho SC com a respectiva indicação da fibra de transmissão e da fibra

de recepção.

Estas fichas deverão ser vulcanizadas ao cabo de fibra.

Componentes (Patch

Panel c/ 24 portas),

categoria 5e

Pintura de alta resistência a riscos, partes plásticas fabricadas em termoplástico de alto impacto e largura padrão de 19”; Patch panel modular de 24 portas com conectores de 8 vias do tipo padrão RJ45 fêmea categoria 5 na parte frontal e terminações 110 nos conectores IDC (parte traseira); Os conectores IDC com características eléctricas e mecânicas mínimas compatíveis com os padrões para categoria 5e devendo apresentar pelo menos uma trança interno de maneira a melhorar a performance das conexões; Todos os componentes citados nesta especificação deverão ser de um mesmo fabricante.

Componentes

(Tomadas de Conexão –

Wall Box), categoria 5e

Os conectores deverão possuir facilidade de protecção, quando da sua não utilização; Caixas de superfície simples, tendo capacidade para suportar um conector, padrão fêmea, do tipo RJ-45; A caixa de superfície, preferencialmente deverá ser de material PVC com montagem em paredes ou divisórias; Deverão ser instalados para cada caixa, um conector padrão fêmea, do tipo RJ-45; Os conectores, padrão fêmea, deverão possuir contactos tipo IDC na parte traseira com características eléctricas e mecânicas mínimas compatíveis com os padrões para categoria 5e; Os conectores, padrão fêmea, devem ser constituídos de 8 vias na parte frontal, categoria 5e, seguindo o padrão de pinos T568A da norma EIA/TIA 568A, deverão ter seus contactos revestidos com uma camada banhada a ouro, de no mínimo, 50 micro polegadas de espessura; Todos os componentes citados nesta especificação deverão ser de um mesmo fabricante.

Componentes

(Organizador de Cabos

UTP 4 Pares)

Gerenciadores de patch cord, com altura de 1U, para montagem em racks de 19”; Deverão ser constituídos com plástico antichamas; Deverão possuir, na parte traseira, uma bandeja própria para sobras de patch cords; Deverão possuir tampas na parte frontal; Todos os componentes citados nesta especificação deverão ser de um mesmo fabricante.

Componentes (vários) Kit de ventilação – 1U Prateleira 19", 2U, >= 350mm (profundidade), fixação frontal (Opcional para o caso de algum do equipamento activo não ser de 19" de largura) Obturador 1U 19" para preencher o espaço do bastidor que não fica ocupado (depois serão substituídos pelo equipamento activo). Passa-fios 19" com escova 1U Passa Fios Régua de alimentação

Tabela 4: Componentes para a infra-estrutura

5.4 Especificação de condições de montagem

A instalação dos cabos, das tomadas e dos distribuidores, assim como a montagem

dos mesmos deve ser feita de acordo com as normas de cablagem e boas práticas

de instalação. Os locais especiais para albergar todos os equipamentos de

distribuição obedecem a um conjunto de regras.

A sua iluminação deverá ser adequada com uma luminosidade igual ou superior a

500 Lux colocada a uma altura também igual ou superior a 2,6 metros, sendo de

evitar o uso de luzes fluorescentes. O interruptor deverá ficar fora da divisão.

Para complementar a alimentação eléctrica, um estabilizador de tensão é

necessário.

É indispensável o controlo ambiental através de ventilação natural ou ar

condicionado que mantenha uma temperatura entre os 18º e os 26º para manter o

bom funcionamento dos equipamentos.

Os locais que albergam todos os equipamentos de distribuição devem ter uma

humidade relativa entre os 30 e 55%.

O ideal seria na altura da construção da sala, fazer um chão falso de forma a

permitir uma melhor organização da cablagem. No caso do edifício da junta de

freguesia em causa, esta característica é posta de lado uma vez que o edifício já

está construído.

5.4.1 Distribuidor

A dimensão do distribuidor é determinada pela quantidade de tomadas que dele

irradiam (com margem de expansão de tomadas), e do equipamento activo.

A régua de tomadas eléctricas deverá ser ligada à UPS e esta à rede de energia do

edifício, neste caso é necessário ter em atenção o consumo máximo dos

equipamentos. O entalhe de fixação das tomadas ISO 8877 nos painéis de patch

deverá ficar colocado na parte inferior da tomada. Os caminhos de cabos a instalar

deverão ser prolongados ao interior da dependência onde vai ficar localizado o

distribuidor, terminando junto deste.

5.4.2 Tomadas

Deve ser colocadas caixas embutidas na parede ou caixas de pavimento servidas

por calha de pavimento. O entalhe do conector RJ45 fêmea deve ficar em baixo

(pino 1 é o mais à esquerda), numeradas de acordo com a numeração do

distribuidor TIA/EIA 568A ou 568B.

A identificação de cada uma das fixas deverá ser a mesma da fixa correspondente

no distribuidor.

A localização de todas as tomadas de dados deve ser acompanhada com tomadas

de energia com terra. As tomadas devem ser instaladas em caixas de pavimento

servidas por calha de pavimento.

5.4.3 Cabos

Os cabos UTP deverão ser instalados em suportes apropriados ao longo da parede

entre as tomadas RJ45, sem interrupções ou emendas, respeitando sempre o raio

mínimo de curvatura que não deve ser mais que oito vezes o diâmetro do cabo (de

acordo com a norma ISO/IEC 11801). Os cabos não devem ser dobrados nem

esticados, pois pode causar degradação das propriedades eléctricas dos mesmos.

O comprimento do cabo UTP não deverá ultrapassar os 90 metros. A ligação destes

cabos às tomadas e aos painéis devem obedecer a norma ANSI TIA/EIA 568B.

Os cabos UTP devem ser amarrados em velcro ou braçadeiras, com distâncias

regulares entre eles e não devem apertar muito os cabos para evitar tracções.

O cabo de fibra óptica, assim como os cabos UTP, deve ligar o edifício da junta ao

edifício da Associação de Moradores da Borda do Campo sem interrupções,

emendas ou derivações. Na passagem da fibra óptica não deve ultrapassar a tensão

máxima nem o raio de curvatura específico.

5.5 Especificação de testes e certificações

Após a realização da obra deve ser feito uma série de testes ao funcionamento da

rede a fim de corrigir defeitos existentes para garantir o correcto funcionamento da

infra-estrutura. Deve também ser feita a verificação do funcionamento de todo o

equipamento activo

Todo o teste e ensaios a infra-estrutura devem ser feitos na presença do dono da

obra ou do seu representante.

Além de testes também deve ser feita uma inspecção a todo o material da infra-

estrutura de forma a verificar se está tudo instalado de acordo com as condições de

montagem especificadas.

Deve ter-se em atenção toda a montagem física da infra-estrutura para certificar de

que toda a montagem está de acordo com a pretendida (ligações correctas,

equipamento correcto, etc).

Deve se garantir a certificação Cat 5e de acordo com a norma ISSO/IEC 11801para

as tomadas, painéis e cabos UTP.

Segundo a ANSI/EIA/TIA, é obrigatório fazer teste a toda instalação de infra-

estrutura. Deve-se utilizar um aparelho, chamado de cable scanner, para efectuar

testes a todos os pontos instalados da rede. O cable scanner está programado para

realizar os testes requeridos pelas normas (da ANSI/EIA/TIA ou ISO/IEC) e

compara-los a valores padrões. É desejado que todos os pontos testados com o uso

deste aparelho tenham resultados positivos (que não apresentes anomalias).

Para a devida certificação dos cabos de cobre, deve-se fazer testes de continuidade,

medições de comprimento e valores dos parâmetros eléctricos de Cat.5e (ex: NEXT,

atenuação, capacidade, etc.).

Toda a conexão de fibra óptica também deve ser testadas. Deve seguir a norma

ISSO/IEC 11801 e os testes aplicam-se a toda ligação de fibra óptica (cabo, tomada,

etc).

Devem ser usadas fontes de luz calibradas e medidores de atenuação óptica e

efectuadas medições de comprimento e de atenuação ao cabo de fibra óptica.

Os resultados dos testes de certificação após a finalização da obra devem ser

organizada num dossier, assim como a restante documentação da obra, o que inclui

plantas, formulários e até mesmo facturas de compra para comprovar a origem do

material. Toda esta documentação deve ser entregue ao dono da obra.

6 Localização das antenas (ponto central de cada localidade)

Para transmitir sinal de uma localização para outra é preciso ter em conta vários

factores como os obstáculos, se o terreno entre as localidades é montanhoso, é

preciso estudar o melhor sitio para instalar os equipamentos de forma que seja

possível receber sinal de outra localidade e transmitir sinal de forma a cobrir os

clientes finais ao mesmo tempo, etc.

Estas características nem sempre são favoráveis. Por vezes existe a necessidade de

criar mais um link e mais um ponto central na localidade de forma que este tenha

linha de vista para o transmissor e para o receptor desejado. Este ponto central pode

ser feito com a instalação de um repeater mas a transmissão e a recepção devem

ser feitos com mais que uma antena, ou seja, devem ser usadas antenas

direccionais que transmitam e recebam sinal de um determinado ponto. Apenas uma

antena a transmitir e a receber sinal reduz significativamente a largura de banda

transmitida em relação a recebida.

É preciso haver um estudo do local e com a ajuda do rádio mobile para determinar

qual o local mais recomendado para a instalação do equipamento, tendo em conta

as fontes de alimentação desse local, o grau de segurança para os equipamento,

entre outro.

Nesta secção é especificado as características do ponto central de cada localidade e

das ligações entre elas.

6.1.1 Link entre a Junta de Freguesia e a localidade Sobral

De forma a transmitir sinal do edifício da junta de freguesia, onde se localiza o ponto

central de toda a rede à localidade de sobral, deve-se colocar uma antena

direccional ao cimo do edifício da junta de freguesia que aponte para a localidade de

sobral. Foram estudadas os locais onde seria mais apropriado instalar a antena e

chegou-se a conclusão que a escola primária do Sobral é a melhor escolha visto que

é um edifício já construído que possa abrigar e fornecer alimentação aos

equipamentos.

Fez-se uma análise á linha de vista entre os dois locais escolhidos para transmitir

sinal através do programa Radio Mobile. A figura seguinte mostra que há linha de

vista entre os locais escolhidos:

Figura 10: Link entre a Junta de Freguesia e a localidade Sobral

A partir deste local também é possível obter cobertura em toda a área da localidade

e é possível ainda cobrir parte da área do Calvino.

Assim, deve-se colocar uma antena direccional na escola primária do Sobral que

aponte para a respectiva antena direccional instalada no edifício da junta de

freguesia. Deve ser instalado também uma antena omni-direccional em ordem a

servir os utilizadores finais.

6.1.2 Link entre a Junta de Freguesia e a Localidade Calvino

Para transmitir sinal do edifício da junta de freguesia, à localidade de Calvino, deve-

se colocar uma antena direccional ao cimo do edifício da junta de freguesia que

aponte em direcção a localidade do Calvino. Dos locais estudados para a colocação

da antena, chegou-se a conclusão que o melhor local é a capela do Calvino, que

resolve o problema de abrigo e alimentação de equipamentos e proporciona uma

boa altura para a colocação da antena devido a existência da torre.

As localizações das antenas distam apenas 360 metros uma da outra. Pensa-se que

o facto de o sinal passar mais próximo do solo não é prejudicial uma vez que o

terreno mais elevado entre as duas localizações é um cemitério, sitio onde

futuramente não deverá de construído nenhum tipo de edifício que interfira na

transmissão do sinal.

Figura 11: Link entre a Junta de Freguesia e a Localidade Calvino

O local escolhido permite que toda a área do Calvino tenha cobertura. Portanto deve

ser instalado também uma antena omnidireccional na capela do Calvino.

6.1.3 Link entre a Junta de Freguesia e a Localidade Casenho

Depois de algum estudo concluiu-se que não há linha de vista da Junta de freguesia

e a localidade do Casenho, por isso é necessário instalar um repeater entre essas

duas localizações de forma que seja possível haver transmissão entre os dois

pontos.

O repeater deve ser instalado no limite da localidade do Calvino, no local mais

próximo da localidade do Casenho. Visto que não existe nenhum edifício público

nessa zona, e uma vez que construir um pequeno edifício apenas para albergar o

equipamento é dispendioso, supõem-se que um morador dessa zona permitiu a

instalação do equipamento na sua residência. Nessa residência devem ser postas

duas antenas direccionais, umas a apontar para a antena do ponto central da

localidade do Calvino, e outra a apontar para a localidade do Casenho.

Outra antena direccional deve ser instalada na capela do Calvino a apontar para a

antena respectiva do repeater do Calvino:

Figura 12: Link entre a localidade de Calvino e o repeater do Calvino

Também no Casenho, não foi encontrada melhor solução do que instalar as antenas

numa residência. Foi escolhida uma residência que permite ter linha de vista do

Casenho as antenas do repeater localizada no Calvino.

Figura 13: Link entre o repeater do Calvino e a localidade do Casenho

Nessa residência devem ser colocadas uma antena direccional a apontar para a

antena direccional respectiva situada onde o repeater do Calvino deve ser instalado

e uma antena omnidireccional que faça a cobertura de toda a área do Casenho.

As duas casas seleccionadas têm altura suficiente e estão situadas num ponto onde

é possível obter bom sinal. A casa localizada no Casenho faz a cobertura de todos

os clientes finais existentes nesta localidade e algumas casas que existem no limite

das localidades do Calvino e do Serrião.

6.1.4 Link entre a Junta de Freguesia e a Localidade Serrião

Depois de um estudo efectuado com a ajuda da ferramenta Radio Mobile, verificou-

se que não há linha de vista entre o edifício da junta da freguesia (ponto central da

rede da freguesia) e a Localidade de Serrião, nem entre o ponto central da

localidade do Calvino e a localidade do Serrião.

A partir do repeater que se deve localizar no Calvino, solução criada primeiramente

com o intuito de transferir sinal para a localização do Casenho, podemos verificar, no

resultado do Radio Mobile (figura 14) que há linha de vista entre o repeater e a

localidade do Serrião.

Figura 14: Link entre a Junta de Freguesia e a Localidade Serrião

Foram estudadas as hipóteses de alojamento do material e chegou-se a conclusão

que o depósito de água do Serrião é o ideal. Nesta localização é possível obter uma

boa recepção de sinal e é possível servir todas as casas da localidade do Serrião.

Nesta posição é possível obter alimentação para o equipamento e é possível

arranjar espaço para colocar o material.

Assim, deve ser colocada uma antena direccional que aponte para a localidade do

Serrião no repeater do Calvino e duas antenas no depósito de água do Serrião: uma

direccional a apontar para a antena respectiva situada no repeater do Calvino e

outra omnidireccional para servir os clientes finais da localidade do Serrião.

6.1.5 Link entre a Junta de Freguesia e a Localidade Atouguia

Para transmitir sinal do edifício da junta de freguesia, à localidade de Atouguia,

deve-se colocar uma antena direccional ao cimo do edifício da junta de freguesia

direccionado a localidade de Atouguia. Dos locais estudados para a colocação da

antena, chegou-se a conclusão que o melhor local é a cruz vermelha da freguesia da

borda do campo que localiza-se na localidade de Atouguia. A cruz vermelha da

freguesia da Borda do campo está num edifício já construído que pode abrigar com

segurança os equipamentos e disponibilizar energia eléctrica para a alimentação

destes.

De acordo com a figura seguinte é possível ver que há linha de vista entre as duas

localizações:

Figura 15: Link entre a Junta de Freguesia e a Localidade Atouguia

Com o ponto de recepção neste local é possível oferecer cobertura a toda a

localidade da Atouguia, e é ainda possível fornecer sinal a algumas das casas do

Sobral e Calvino.

Assim deve ser instalado uma antena direccional que aponte para a antena

respectiva situada no edifício da junta da freguesia e uma antena omnidireccional a

fim de servir os clientes finais.

Com a antena neste local fica ainda resolvido o problema de fornecer uma boa

ligação à cruz vermelha.

6.1.6 Link entre a Junta de Freguesia e a Localidade Porto

Godinho

Depois de várias análises efectuadas concluiu-se que não existe linha de vista entre

o edifício da Junta de Freguesia e a localidade de Porto Godinho.

A antena mais próxima da localidade de Porto Godinho que recebe sinal

directamente do edifício da Junta de Freguesia localiza-se no edifício da cruz

vermelha situada na localidade da Atouguia. Portanto o ideal seria enviar sinal à

localidade de Porto Godinho a partir do ponto central da localidade da Atouguia.

Fez-se um estudo para verificar a existência ou não de linha de vista entre os dois

últimos pontos e verificou-se que o local mais apropriado que permite obter a

cobertura a todos os clientes da localidade da Atouguia, que se localiza na capela de

porto Godinho não tem linha de vista para o edifício da cruz vermelha da Atouguia.

Chegou-se a conclusão que a solução é instalar um repeater no limite da localidade

de Atouguia. A solução encontrada foi instalar o material numa residência que tenha

uma altura significativa. O local escolhido tem linha de vista para o edifício da cruz

vermelha da Atouguia e para a capela da localidade da de Porto Godinho como é

possível ver nas figuras 16 e 17.

Figura 16: Link entre a localidade de Atouguia e o repeater de Porto Godinho

Figura 17:Link entre o repeater de Porto Godinho e a localidade de Porto Godinho

A capela tem uma torre alta que coloca as antenas num ponto privilegiado.

Supondo que o proprietário está de acordo com a instalação do material na sua

residência, deve ser colocada duas antenas direccionais na residência onde será

instalado o repeater. Uma antena deve apontar para o edifício da cruz vermelha da

Atouguia e outra deve apontar para a capela de Porto Godinho.

Também deve ser instalado uma antena direccional no edifício da cruz vermelha de

Atouguia a apontar para a antena respectiva situada na residência onde deve ser

instalado o repeater.

Na capela de Porto Godinho devem ser colocadas duas antenas, uma antena

direccional que aponte para a antena respectiva localizada na residência onde deve

ser instalada o repeater e uma antena omnidireccional que vai dar cobertura à toda a

área de Porto Godinho.

6.1.7 Link entre a Junta de Freguesia e a Localidade Serrião

Alto

A localidade de Serrião Alto é um pouco montanhosa fazendo com que não exista

linha de vista entre esta localidade e o edifício da junta de freguesia.

De acordo com a análise feita com o auxílio do Radio Mobile, verificou-se que

existem duas soluções possíveis: a ligação ao edifício da junta de freguesia pode ser

feita a partir do ponto central de Serrião, e deste modo passará pelo edifício do

Calvino onde deve ser instalado repeater e pela capela do Calvino.

A outra solução possível é fazer a ligação ao edifício da junta da freguesia a partir do

Porto Godinho.

Nas duas soluções o número de saltos até ao backbone é o mesmo.

Deve-se adoptar as duas soluções para garantir redundância, desta forma se houver

uma falha num dos pontos da rede que quebre a ligação para algumas localidades,

estas podem obter ligação proveniente de outro caminho que não tenha sofrido da

quebra da ligação. Usando as duas soluções ao mesmo tempo também é possível

fazer balanceamento de carga.

A localidade do Serrião alto não tem linha de vista para o depósito de água do

Serrião nem para a capela de Porto Godinho. Por isso deve-se instalar um repeater

entre as três localidades num sítio que tenha linha de vista para o Serrião, para o

Serrião Alto e para Porto Godinho. Supondo que o proprietário concorda com a

instalação do equipamento na sua residência, o equipamento deve ser instalado

nesse local. Esta residência situa-se no limite da localidade do Serrião Alto.

De acordo com os testes feitos com o auxílio do Radio Mobile foi verificado que a

residência em questão tem linha de vista para as localidades do Serrião, Serrião Alto

e do Porto Godinho como é possível ver nas figuras seguintes:

Figura 18: Link entre a localidade de Serrião e o repeater do Serrião Alto

Figura 19: Link entre o repeater do Serrião Alto e a localidade do Serrião Alto

Figura 20: Link entre o repeater do Serrião alto e a localidade de Porto Godinho

Foram postas várias hipóteses na escolha do local mais apropriado na localidade do

Sarrião Alto para instalar o equipamento e ao fim de algum estudo concluiu-se que a

melhor opção é instala-los na mercearia da localidade visto que é o único local onde

é possível ter linha de vista para a residência onde será instalado o repeater.

Devem ser colocada três antenas direccionais na residência onde deve ser instalado

o repeater: Uma antena deve apontar para o depósito de água do Serrião, outra

antena deve apontar para a mercearia da localidade de Serrião Alto e outra para a

capela da localidade de Porto Godinho.

No depósito de água do Serrião deve ser instalada uma antena direccional a apontar

para a antena respectiva que localizar-se-á na residência onde será instalado o

repeater. Deve ser instalada uma antena direccional a apontar para o mesmo local,

na capela de Porto Godinho

Supondo que o/a proprietário/a da mercearia concordou com a instalação do

equipamento na sua propriedade, deve ser colocada uma antena direccional a

apontar para a residência onde será instalado o repeater e uma antena

omnidireccional para cobrir os clientes finais.

7 Solução técnica para os utilizadores e orçamentos

Como não é possível fazer com que o sinal chegue a todo o lado com a mesma

potência e qualidade existem vários cenários de ligação dos clientes a definir.

O primeiro, mais simples e mais barato é o seguinte:

O cliente tem um computador com placa que suporta a norma 802.11a.

Se esta situação acontecer não terá de comprar nenhum equipamento,

apenas precisa de configurar o seu computador.

O segundo cenário:

O cliente recebe um bom sinal e possui um computador cuja placa não

suporte a norma 802.11a. Nesta situação é necessário que o cliente

compre uma placa de rede compatível com esta norma e configure o

computador:

Material Custo

Adaptador PCI 802.11 ABG Alfa 30,00 €

Ou

Adaptador Mini-PCI Mikrotik R52 802.11ABG 30,00 €

Ou

Adaptador PCMCIA Ubiquiti 802.11 ABG 85,00 € Tabela 5: Orçamento placas wireless ABG

O terceiro cenário:

O cliente recebe um sinal fraco, e tem uma placa wireless compatível

com 802.11a com antena e acede num espaço limitado à internet.

Neste caso o cliente pode comprar apenas um cabo e uma antena. É

necessário comprar ainda um supressor de raios para evitar danificar o

equipamento caso um raio caia próximo.

Material Custo

Antena direccional 5 Ghz. 19 dBi 40,00 €

Protector de raios 17,00 €

Cabo LRM-400 5m N(M)-N(M) 18,00 €

Cabo LRM-400 5m N(M)-[N(M) ou RSMA(m) ou UFL(M)] 18,00 €

Conjunto de peças para montar a Antena 3,00 €

Electricista 15,00 €

Cabo de cobre e conectores 5,00 €

Total: 116,00 € Tabela 6: Orçamento do conjunto de material para cliente final

Mas caso não se pretenda colocar um supressor de raios o valor da

solução desce consideravelmente.

Material Custo


Cabo LRM-400 5m N(M)-N(M) 18,00 €


Total: 61,00 € Tabela 7: Orçamento material para cliente final sem supressor de raios

O quarto cenário:

Este cenário requer uma solução mais caro, mas é o único que vai

permitir ao utilizador uma mobilidade completa dentro de casa.

Este consiste na utilização de um AP receptor de sinal que vai criar

uma rede interna, para que o utilizador possa se movimentar

livremente.

Material custo

AP-Bridge-AP Alfa com 1 placa 802.11BG e 1 placa 802.11ABG 65,00 €


Cabo LRM-400 5m N(M)-N(M) 18,00 €


Total: 126,00 € Tabela 8: Orçamento material para mobilidade do cliente final

Existe ainda vários cenários que não são apresentados, porque

consistem numa mistura dos casos referidos anteriormente. Uma vez

que são apresentados todos os materiais que podem ser usados, não

existe necessidade de descriminar cada um dos cenários possíveis.

8 Orçamento da rede

Este secção apresenta inicialmente o orçamento para o ponto central principal de

toda a rede da Freguesia e o orçamento do equipamento relacionado com a

Associação de Moradores da Borda do Campo. Em seguida é apresentado o

orçamento para cada ponto do backbone existente, para que se possa perceber

facilmente o custo de ligação de cada uma das localidades. No final é apresentado o

orçamento total de implementação da rede wireless e da sala de computadores.

O valor apresentado pode variar substancialmente, uma vez que os preços

apresentados são baseados em tabelas de preços online e não são preços

negociados.

8.1 Orçamento para o edifício da junta de freguesia

Material Quant. P. Uni. Total

MikroPoint M3X 3X802.11ABG [exterior] 1 365 € 365 €

Antena Direccional do tipo Grid 27DBi 3 92 € 276 €

Protector de raios 3 17 € 51 €

Cabo LRM-400 1m N(M)-N(M) 6 9 € 54 €

Conjunto de peças para montar antena 3 3 € 9 €

Electricista (15€/Hora) 1 30 € 30 €

Cabo de cobre(0,34 € / metro) e conectores 3 5 € 15 €

Chicote 10 metros 1 7 € 7 €

Mastro (tubo Galvanizado 2'' 6.95€/metro) 1 14 € 14 €

Braçadeira para prender o tubo 4 4 € 16 €

Active PoE 18V. 2 15 € 30 €

ZyXEL Prestige (662HW-D3) 1 237 € 237 €

Switching ZyXEL ES-2024A 1 242 € 242 €

Mini GBIC transciever ZyXEL SFP-SX 1 110 € 110 €

PC (Baseado em CPUs INTEL) 1 570 € 570 €

Monitor (MAG 17'') 1 96 € 96 €

ZyXEL Prestige 2000W 1 90 € 90 €

UPS APC SC620I 1 211 € 211 €

IEC 320 C13 to euro50075 2 pins adapter 2 4 € 7 €

Total: 2.429 € Tabela 9: Orçamento para o edifício da junta de freguesia

8.2 Orçamento para a ligação e rede do ACDR do

Calvino

O orçamento para a rede da associação e para a ligação do edifício da junta para

divide-se em duas partes, a primeira apresenta o orçamento da parte activa:


Mikropoint iLG 1X802.11BG + 3Xethernet with PoE 2 118 € 236 €

Switching ZyXEL ES-2024A 1 242 € 242 €

Mini GBIC transciever, ZyXEL SFP-SX 1 110 € 110 €

Switch com 8XFast-Ethernet com 4X802.3af PoE 1 65 € 65 €

UPS APC PS250I 1U rackmounted 1 245 € 245 €


Total: 912 € Tabela 10: Orçamento equipamento activo do ACDR

A segunda apresenta o orçamento da parte passiva:


Rolo de cabo UTP cat. 5E rolo 305 metros 1 84 € 84 €

Protector conector RJ45 UTP (10 unidades) 5 1 € 7 €

Conectores RJ45 (25 unidades) 2 0 € 1 €

Bastidor de 19'' tecnosteel wall cabinet 1 170 € 170 €

Chicote 1 metro 24 1 € 29 €

Abraçadeira (saco de 100 unidades) 2 2 € 4 €

Régua de tomadas para bastidor 19'' 1 51 € 51 €

Unidade de ventilação com 2 ventoinhas 2 127 € 254 €

digitus patch panel para 19'' utp RJ45 24 portas 1 46 € 46 €

digitus painel organizador com escova 1U 1 28 € 28 €

digitus painel organizador de cabos 1 16 € 16 €

Conjunto espelho e miolo 2XRJ45 (caixa 5) 2 44 € 87 €

Kit porcas e parafusos para fixar o bastidor 1 26 € 26 €

Calha 15x3cm com 2 Metros 5 20 € 100 €

Etiquetas para identificar cabos 1 19 € 19 €

Cabo de cobre (0,34 € / metro) e conectores 1 5 € 5 €

Patch panel FO + chicote + cabo FO MM om2 (LC-LC) 1 350 € 350 €

Digitus prateleira fixa 1 40 € 40 €

Total: 1.317 € Tabela 11: Orçamento equipamento passivo do ACDR

8.3 Orçamento para os pontos do backbone situados

no Porto Godinho, Atouguia e Calvino

Para os pontos do backbone situados no Porto Godinho, Atouguia e Calvino o

orçamento é o seguinte:



AP Client 802.11BG com PoE 1 26 € 26 €

Antena Omnidireccional 12DBi Maxi Microstrip 1 30 € 30 €



Cabo LRM-400 1m N(M)-N(M) 6 9 € 54 €








UPS APC SC420I 1 147 € 147 €


Total: 1.026 € Tabela 12: Orçamento pontos de backbone Porto Godinho, Atouguia e Calvino

8.4 Orçamento para o repetidor situado na Atouguia

Para o repetidor localizado na Atouguia o orçamento é apresentado na tabela

seguinte:


MikroPoint iM2X 2X802.11ABG [Interior] 1 261 € 261 €




Cabo LRM-400 1m N(M)-N(M) 4 9 € 36 €



Cabo de cobre(0,34 € / metro) e conectores 2 5 € 10 €





UPS APC SC420I 1 147 € 147 €


Total: 845 € Tabela 13: Orçamento para o repetidor da Atouguia

8.5 Orçamento para o repetidor situado no Serrião

Alto:

Para o repetidor localizado no Serrião Alto o orçamento é apresentado na seguinte

tabela:





Cabo LRM-400 1m N(M)-N(M) 6 9 € 54 €



Active PoE 18V. 1 15 € 15 €


Total: 791 € Tabela 14: orçamento para o repetidor do Serrião Alto

8.6 Orçamento para os pontos de backbone do Serrião

Alto, Casenho e Sobral:

Para os pontos do backbone situados no Serrião Alto, Casenho e Sobral o

orçamento é o seguinte:


MikroPoint iM2X 2X802.11ABG [interior] 1 261 € 261 €





Cabo LRM-400 1m N(M)-N(M) 4 9 € 36 €








UPS APC SC420I 1 147 € 147 €

IEC 320 C13 to euro 50075 2 pins adapter 2 4 € 7 €

Total: 783 € Tabela 15: Orçamento para os pontos de backbone do Serrião Alto, Cesenho e Sobral

8.7 Orçamento para o Ponto do backbone do Serrião:

Para o ponto central da localização de Serrião o orçamento é apresentado a seguir:






Cabo LRM-400 1m N(M)-N(M) 6 9 € 54 €




Active PoE 18V. 1 15 € 15 €




Base de fixação para torre de 20 cm 1 22 € 22 €

Base Inferior/intermédio de torre de 20 cm 3 83 € 248 €

Base Superior torre de 20 cm 1 83 € 83 €

Cabo de aço de 5 mm( rolo de 50 metros) 1 118 € 118 €

Esticadores galvanizados de 2 manilhas 6 20 € 117 €

Pontos de apoio para os cabos de aço 6 3 € 15 €

Serra-cabos (10 unidades) 3 21 € 64 €

OPTI-UPS Outdoor OD500 1 449 € 449 €


Total: 1.916 € Tabela 16: Orçamento para o ponto central do Serrião

8.8 Orçamento para o repetidor situado no Calvino

Para o repetidor localizado no Calvino o orçamento é o seguinte






Cabo LRM-400 1m N(M)-N(M) 6 9 € 54 €








UPS APC SC420I 1 147 € 147 €


Total: 1.088 € Tabela 17: Orçamento para o repetidor do Calvino

8.9 Orçamento total

O orçamento total para a criação da rede para a freguesia da Borda do Campo é o

seguinte:

Rede Orçamento

Porto Godinho 1.026 €

Atouguia 1.026 €

Calvino 1.026 €

Serrião Alto 783 €

Casenho 783 €

Sobral 783 €

Serrião 1.916 €

Bridge Calvino 1.088 €

Bridge Atouguia 845 €

Bridge Serrião alto 791 €

Junta de freguesia 2.429 €

ACDR Calvino 2.229 €

Instalação (mais 40%) 5.890 €

Total: 20.615 € Tabela 18: orçamento total

9 Considerações

Para executar o projecto desta rede foi preciso levar em conta diversos

pressupostos, assumidos pelo conhecimento que tínhamos da freguesia e pela

análise de projectos efectuados para o mesmo fim.

A Localização física do equipamento foi ponderada e escolhida de modo a

maximizar a capacidade do backbone, mas esta localização tem de ser dialogada

entre a junta de freguesia e os donos dos edifícios indicados para colocar as

antenas para garantir que podem ser usados, ou que tem de ser repensados.

Caso não se chegue a um acordo com os donos dos edifícios indicados tem de ser

repensada a localização das antenas e analisada a possibilidade de colocar mais

mastros em áreas pertencentes ao estado para se conseguir a melhor cobertura.

O equipamento escolhido e a velocidade do backbone ficou limitado aquela que

consideramos ser a melhor relação qualidade preço, mas estes pontos podem ser

debatidos quando for feita a decisão de avançar com o projecto. É possível garantir

mais redundância e mais velocidade, mas estas duas características tornam o

backbone muito mais dispendioso e por isso terá de ser feito um levantamento

exacto do número de utilizadores e as suas necessidades e conciliar estes dois

factores com o orçamento disponível para garantir a satisfação de todos.

Quanto á cobertura de toda a freguesia, tem de ser efectuados testes em campo

para verificar se toda a freguesia se encontra com cobertura wireless, mas tendo em

conta a disposição das casas e os resultados obtidos no Radio Mobile acreditamos

ter atingido esse objectivo, até porque todos os utilizadores que se encontram mais

distantes terão de adquirir a solução mais dispendiosa apresentada, e se colocarem

a antena receptora no mesmo mastro da antena de televisão certamente

conseguirão obter sinal.

O equipamento para o backbone wireless consistiu numa solução Mikrotik. Optamos

por este equipamento porque tem uma boa qualidade relação/preço e permite

facilmente migrar no futuro para uma rede WiMax se esta vingar.

A ligação à ACDR do Calvino foi feita em fibra óptica, para garantir que não vai

haver saturação nesta parte da rede e devido á distancia deste edifício ao edifício da

junta de freguesia, uma vez que o conselho de Moradores da Borda do Campo se

encontra ligado a este edifício e deve ser evitada a saturação deste link. Esta

saturação poderia ser atingida caso se opta-se por uma solução wireless visto que

nas alturas em que se realizam festas na ACDR ou que a piscina se encontra aberta

(durante o verão) vai existir um aumento muito grande do número de utilizadores

nesta área.

É necessário ainda avaliar a qualidade do material ZyXEL, uma vez que este foi

escolhido depois de vários contactos com lojas e foi recomendado como sendo o

que tinha a melhor relação qualidade/preço para cumprir os requisitos que

indicamos.

De momento não existe cobertura ADSL no edifício da junta de freguesia, mas está

a ser feita uma reestruturação das infra-estruturas da PT na freguesia e nas

freguesias vizinhas, pelo que quando for para avançar com o projecto, já estará

disponível cobertura e será possível que a rede cumpra o seu objectivo, que é a de

fornecer acesso à internet a todos os residentes.

O orçamento não inclui o preço inicial nem a mensalidade da ligação ADSL devido

aos motivos anteriormente descritos.

10 Conclusão

Neste projecto foi apresentada uma solução para disponibilizar um serviço de

Internet gratuito para os habitantes da freguesia da Borda do campo.

Neste relatório foi apresentado um conjunto de características relevantes a cerca da

junta de freguesia da Borda do Campo indispensáveis para o estudo das soluções

possíveis para a implementação da rede.

Antes de avançar para o projecto, houve algum trabalho de investigação de modo a

conhecer os requisitos da rede. Houve um levantamento da caracterização de cada

grupo de utilizadores e a partir deste ponto fez-se uma análise dos requisitos e de

fluxo de dados.

Com a conclusão da tarefa anterior, foi possível fazer a separação da rede por

VLANs de acordo com as permissões e necessidades de cada grupo de utilizadores.

Foi feita uma breve explicação das opções tomadas para interligar as localidades.

Na fase do projecto foi apresentado as normas e padrões a respeitar na escolha e

instalação do equipamento passivo assim como as condições de montagem. Foi

especificado as condições de teste e certificação da rede após o fim da sua

implementação assim como a sua certificação.

Fez-se um estudo a zona da freguesia com o auxílio do Rádio mobile. A partir dos

resultados obtidos foram avaliados os locais mais apropriados para a instalação do

equipamento de forma a garantir alimentação e segurança num local que tenha linha

de vista para a antena transmissora respectiva, e em certas situações, esteja situado

num local em que também seja possível transmitir sinal para toda a localidade. Com

esta análise chegou-se a conclusão que a solução inicial de interligação entre

localidades, baseada no conhecimento da freguesia (site survey), é possível ser

implementada com fiabilidade.

Foram estudados e apresentados os orçamentos e soluções para os utilizadores de

acordo com determinadas situações. Foram apresentados também o orçamento

para cada ponto central de cada localidade, assim como o ponto central principal de

toda a freguesia.

Por fim, foi apresentado o orçamento final do material a instalar para a

implementação de toda a rede.

Pensa-se que o conteúdo deste projecto é de fácil compreensão e que está

estruturado para ser um bom material inicial e que contém boas soluções para uma

futura implementação.

Este projecto apresenta a solução da rede de uma futura sala de acesso livre na

ACDR. Futuramente pode-se concretizar a criação de uma sala de acesso livre no

edifício da ACDR, dotado de algumas máquinas com acesso a internet para servir a

população.

11 Bibliografia

[1] Edmundo Monteiro e Fernando Boavida, “Engenharia de Redes Informáticas”, CA

Editora, 2000;

[2] FWLv1.2 - Curriculum “Wireless”, da Academia Cisco CCNP;

[3] Instituto Geográfico do Exercito, http://www.igeoe.pt/;

[4] ANACOM, www.anacom.pt/;

[5] MikcroTik, www.mikrotik.com/;

[6] http://pt.wikipedia.org/wiki/Borda_do_campo;

[7] www.telcon.com.br/produtos.htm;

[8] www.mittoni.com.au;

[9] www.eurocabos.pt;

[10] www.intermedia.pt;

[11] www.intcera.cn/;

[12] http://geradordeprecos.cype.pt/;

[13] www.itcomponents.net/;

[14] www.minfo.pt;

[15] www.manutan.pt;

[16] www.electrovisao.com;

[17] www.radiocb.com;

[18] http://landashop.com;

[19] http://www.redespt.com;

[20] http://sewelldirect.com;

[21] www.tensao.pt;

http://www.igeoe.pt/

http://www.anacom.pt/

http://www.mikrotik.com/

http://pt.wikipedia.org/wiki/Borda_do_campo

http://www.telcon.com.br/produtos.htm

http://www.mittoni.com.au/

http://www.eurocabos.pt/

http://www.intermedia.pt/

http://www.intcera.cn/

http://geradordeprecos.cype.pt/

http://www.itcomponents.net/

http://www.minfo.pt/

http://www.manutan.pt/

http://www.electrovisao.com/

http://www.radiocb.com/

http://landashop.com/

http://www.redespt.com/

http://sewelldirect.com/

http://www.tensao.pt/

[22] www.elboxrf.com;

[23] www.mauser.pt;

http://www.elboxrf.com/

http://www.mauser.pt/

Anexos

A. Norma IEEE 802.11

Para a devida compreensão do conteúdo do projecto, é importante ter um breve

conhecimento a cerca da norma IEEE 802.11 relacionado com as opções escolhidas

na escolha do melhor método para implementar a transmissão de sinal na rede.

Nesta secção é apresentada uma breve abordagem teórica sobre a Norma IEEE,

mais particularmente os standards 802.11a, 802.11b e 802.11g.

A.1 IEEE 802,11a

O padrão IEEE 802,11a opera na banda dos 5 GHz e o seu alcance pode chegar a

velocidade de 54 Mbps dentro dos padrões da IEEE como mostra a tabela seguinte:

Frequência a

que opera

Largura de banda

(máxima)

Alcance

(Indoor)

Alcance

(Outdoor)

5GHz 54Mbit/s 35m 120m

Tabela 19: Característica 5 GHz

Embora este padrão tenha 54Mbit/s de largura de banda, tem a desvantagem de

grande parte do seu sinal ser absorvido por obstáculos como paredes e outros

objectos sólidos que estejam entre o emissor e o receptor. Por isso não é muito

recomendado utilizar este padrão em redes indoor. Por outro lado, uma vês que esta

norma opera na frequência dos 5 GHz, que não é uma frequência muito usada na

transmissão de sinais de redes wireless, o sinal de uma rede implementada por esta

norma dificilmente terá interferências causadas por sinais usados em redes

próximas. Assim, podemos concluir que esta norma é uma boa opção para redes

outdoor.

A.2 IEEE 802.11b

Esta norma opera numa frequência de 2,4 GHz e a sua máxima largura de banda

chega aos 11Mbit/s como é possível ver na seguinte tabela:

Frequência a

que opera

Largura de banda

(máxima)

Alcance

(Indoor)

Alcance

(Outdoor)

2,4GHz 11Mbit/s 38m 140m

Tabela 20: Característica 2,4 GHz - 11 Mbit/s

Apesar de esta tecnologia usar apenas 11MBIT/s, começou a ser usada por

grande parte do mercado, uma vez que além de ter sido implementado no

mercado antes do padrão 802.11a, as suas interfaces eram mais baratas.

Em relação ao padrão 802.11a, este padrão tem a vantagem do sinal não sofrer

tanta alteração no caso de encontrar obstáculos como paredes por exemplo, o

que leva a ser uma boa opção a implementar em redes indoor e por isso tantas

redes já implementadas usam a frequência dos 2,4 GHz.

Uma desvantagem deste padrão é que, uma vez que opera na frequência dos

2,4 GHz, o seu sinal sofre interferências de equipamentos que operem na

mesma frequência, como será descrito mais adiante. Outra desvantagem é o

facto de este padrão nem sempre ser compatível na utilização de produtos de

fabricantes distintos.

A.3 IEEE 802.11g

O padrão 802.11g foi criado pela necessidade de mais velocidade e de baixo custo.

Este padrão oferece uma velocidade máxima de 54 Mbps operando na frequência

de 2,4 GHz como mostra a tabela:

Frequência a

que opera

Largura de banda

(máxima)

Alcance

(Indoor)

Alcance

(Outdoor)

2,4GHz 54Mbit/s 38m 140m

Tabela 21: Característica 2,4 GHz - 54 Mbit/s

Os aparelhos usados na recepção e emissão do sinal são bastante compatíveis com

os aparelhos 802.11b.

Este padrão tem os mesmo inconvenientes que o padrão 802.11b, pois apresenta

incompatibilidades com dispositivos de fabricantes diferentes. Outra desvantagem

“herdada” do padrão 802.11b é facto de operar na frequência 2,4 GHz pois o sinal

pode sofrer interferências. Assim como no padrão 802.11b, este padrão tem a

vantagem de sofrer menos interferência causada por obstáculos como paredes.

A.4 Conclusão

Nesta secção foi feita uma breve abordagem teórica acerca de algum aspecto

das redes wi-fi, mais concretamente dos padrões IEEE 802.11a, IEEE 802.11b e

IEEE 802.11g.

Foi descrito as vantagens e desvantagens que cada padrão trás a quando da sua

utilização.

Dependendo da frequência em que cada padrão opera podemos chegar a

determinadas conclusões. A frequência 2,4 GHz é utilizada em diversas

situações, desde sinais em redes wireless como em dispositivos banais como

fornos microondas, dispositivos bluetooth, telefones sem fia, etc. Com o

aparecimento dos padrões IEEE 802.11b/g, a maioria das redes wireless

começaram a ser implementadas com esse padrão. A grande desvantagem da

utilização de frequências de 2,4 GHz é que o sinal é facilmente interferido por

outro sinal de frequência 2,4 GHz que esteja no mesmo canal. Esta frequência

utiliza apenas 3 canais. Caso dois sinais diferentes com o mesmo canal se

interceptem, causa interferências no sinal. Por outro lado, os sinais que operam

na frequência de 5 GHz podem usar 11 canais (exteriores). Estes sinais são

também muito menos utilizados que os sinais os dispositivos que operam na

frequência dos 2,4 GHz.

Assim, embora no caso do padrão IEEE 802.11a o sinal tenha mais

interferências causadas por obstáculos, tem muito menos probabilidades de ter

interferência no sinal devido a outros sinais que o interceptem.

Desta forma, podemos concluir que o padrão IEEE 802.11a será uma boa

escolha para implementação de redes wireless outdoor (ponto-a-ponto com linha

de vista).

B. Cumprimento das normas

Nesta secção serão abordados algumas normas a cumprir quando se pretende

transmitir sinais numa rede que operem na frequência de 2,4 GHz e 5 GHz.

B.1 Medidas permitidas

A ANACOM, autoridade reguladora das comunicações, tem por objectivos, entre

outros, promover a normalização técnica de forma que todas as entidades do

país sigam as suas normas de forma a garantir a legalidade dos projectos, e

dessa forma, promover a compatibilidade entre fabricantes.

A legislação ANACOM diz que não é permitido, a nível de legalidade, transmitir

sinais com potência à cima do normalizado.

De acordo com esta legislação, em Portugal sinais com frequências que operam

em 2,4 GHz, não devem ultrapassar a potência de P.I.R.E (quantidade de

energia radiada e transmitida) dos 100 mW, ou seja, os 20 dBm, tanto em

interiores como em exteriores. No caso de equipamentos que estejam a operar

na frequência dos 5 GHz, a potência do sinal transmitido no meio não deve

exceder os 200 mW (23 dBm) no caso de interiores. Para sinais transmitidos em

exteriores a potência máxima que pode ser transmitida é um pouco mais alta,

1000 mW (30 dBm).

É necessário o aviso prévio à ANACOM sobre a rede que se pretende implementar,

sendo esta de acesso ao público. Deve-se enviar uma descrição sucinta da rede,

incluindo o âmbito geográfico de cobertura e tecnologia a utilizar bem como

comunicar a data prevista para o início da actividade.

Segundo a ANACOM, as frequências escolhidas devem operar numa base que não

interfira na transmissão de estações de radiocomunicação licenciadas.

B.2 Cálculos

È possível jogar com a relação entre a potência de saída da placa de rede e com o

ganho de saída da antena de forma que a antena receptora receba o sinal com a

maior potência possível sem infringir as normas da ANACOM.

Por exemplo, se quisermos transmitir um sinal que opere na frequência de 2,4

GHz (entre 2402 MHz e 2483 MHz), ponto-a-ponto, numa distância de 2 km,

podemos calcular o nível de potencia do sinal no receptor, e podemos antever se

as opções de ganho das antenas e potencia transmitida da placa de rede é a

adequada para que a ligação não seja ilegal.

Figura 21: Representação das variáveis do PSR

A partir da fórmula seguinte é possível calcular o nível da potência do sinal no

receptor:

PSR = gdTx – pccTx + gaTx – pEL + gaRx – pccRx

Onde gdTx é a potência transmitida pela placa de rede do lado do transmissor,

pccTx é a perda dos cabos e conectores no lado do transmissor, gaTx é o ganho

da antena do lado do transmissor, pEL é a perda no espaço livre (ou atenuação

no espaço livre), gaRx é o ganho da antena no lado do receptor e pccRx é a

perda dos cabos e conectores no lado do receptor.

É possível calcular a perda no espaço livre utilizando a seguinte formula:

pEL = 32,5 + 20log(Km) + 20log(Frequência)

Podemos calcular a perda no espaço livre do caso referido anteriormente, onde

duas antenas comunicam na frequência dos 2,4 GHz e distam 2 km uma da

outra:

pEL = 32,5 + 20log(2) + 20log(2483.5) = 106,4

Passemos ao cálculo:

Supondo que:

pccTx e pccRx = 3 dBm:

gaTx e gaRx = 21 dBm

gdTx = 20 dBm

PSR = 20 dBm – 3 dBm + 21 dBm – 100 dBm + 21 dBm – 3 dBm = -44 dBm

-44 dBm equivale a mais de 54 mbps (no caso do padrão 802.11a ou 802.11g

como é possível ver na tabela 22), o que significa que o receptor poderá receber

54 mbps (caso não haja outros factores que influenciem na perda do sinal, como

chuva, objectos opacos, etc).

dBm -70 -71 -76 -80 -83 -86 -87 -88

Mbps 54 48 36 24 18 12 9 6

Figura 22: Tabela de conversão dBm - Mbps

Estas opções de ganho das antenas e de potência transmitida permitem que o

receptor receba 54 mbps, mas não cumpre as normas da ANACOM pois são

transmitidos 38 dBm, e em Portugal é apenas permitido transmitir 20 dBm ao

operar na frequência de 2,4 GHz.

Da formula anterior, podemos antever se as opções de ganho das antenas e de

potencia transmitida pela placa de rede vão permitir que a ligação wireless seja

legal ou não, uma vez que o resultado de gdTx – pccTx + gaTx (potência

transmitida), deve ser menor que a potência máxima permitida para a frequência

escolhida (20 dBm para 2,4 GHz e 30 dBm para 5 GHz).

Assim, devemos ter como objectivo fazer as escolhas devidas de modo que a

transmissão não seja ilegal e de forma que seja possível a antena receptora

receber o máximo de largura de anda possível para o padrão usado (54 mbps

equivale aproximadamente a -70 dBm para normas 802,11a e 802,11g e 11mbps

equivalente a -74 dBm para a norma 802.11b).

Uma boa opção seria diminuir a potência transmitida e aumentar o ganho da

antena que é igual dos dois lados (transmissor e receptor) de forma a aproveitar

o ganho da antena no lado do receptor.

Exemplo:

pccTx e pccRx = 5 dBm:

gdTx = 18 dBm

PSR = 5 dBm – 3 dBm + 18 dBm – 100 dBm + 18 dBm – 3 dBm = -65 dBm

Usando a norma 802,11g, os cálculos mostram que a antena receptora poderá

receber 54 mbps (uma vez que o resultado é superior que -70 dBm), excepto nos

casos de outras perdas devido a interferências ou obstáculos como já foi dito

anteriormente.

Passemos ao cálculo da potência transmitida para verificar se a transmissão está

legal:

5 dBm – 3 dBm + 18 dBm = 20 dBm

O resultado mostra que a transmissão é permitida, visto que a potência máxima

que é permitido transmitir numa transmissão que opere numa frequência de 2,4

GHz é 20 dBm.

B.3 Conclusão

Nesta secção foram abordados alguns aspectos relativos as normas da

ANACOM como o máximo de potência que pode ser transmitida em Portugal. Foi

dado um exemplo de como fazer uma ligação de forma a permitir fazer chegar ao

receptor, o máximo de largura de banda possível dependendo da norma utilizada

e garantindo ao mesmo tempo a legalidade da transmissão.

Podemos verificar que para garantir que a transmissão seja legal, devemos

escolher o ganho da antena e a potência de transmissão da placa de rede tendo

em conta a potência máxima que é permitido transmitir no caso da frequência

que a transmissão está a usar (2,4 GHz ou 5 GHz).

Quando uma transmissão opera na frequência de 5 GHz, esta vai sofrer uma perda

de área livre pouco maior que no caso de uma transmissão que opere numa

frequência de 2,4 GHz (106 dbm) como é possível verificar no cálculo seguinte:

pEL = 32,5 + 20log(2) + 20log(5727.5) ~= 113,55

Além disso, visto que em Portugal é possível transmitir no máximo 30 dBm ao

operar na frequência de 5GHz em exteriores, temos mais margem de escolha

das potências a utilizar nas placas de rede do lado no transmissor e no ganho da

antena até que os cálculos ultrapassem o máximo permitido por lei em Portugal

(30 dBm), Ex:

gdTx – pccTx + gaTx (=)

5 dBm – 3 dBm + 18 dBm =20

Vs

5 dBm – 3 dBm + 28 dBm =30

Desta forma, mais uma vez podemos concluir que usar a norma 802,11a e por

sua vez a frequência dos 5 GHz é uma boa opção na implementação de redes

wireless outdoor.

C. Antenas Wireless

Esta secção descreve cada tipo de antenas wireless que são relevantes na

implementação da rede wireless projectada.

C.1 Antenas omnidireccionais

As antenas omnidireccionais providenciam 360 graus de transmissão de sinal visto

no plano horizontal (H-plane). Este tipo de antena é usado quando é necessária

cobertura de sinal em todas as direcções. É muito mais fácil encontrar antenas que

operem na frequência de 2,4 GHz do que na frequência dos 5GHz.

Na perspectiva do plano vertical, é possível tornar o ângulo de transmissão do sinal

mais estreito.

Quando é necessário instalar uma antena no meio de uma localidade com o

objectivo de transmitir sinal para o cliente final, a escolha desta antena é uma boa

opção.

Figura 23: Antena omnidireccional

C.2 Antenas Direccionais

As antenas direccionais transmitem mais energia para um determinado ponto e

apenas numa direcção. Quando mais o sinal se afasta do ponto central, menos

energia é irradiada. Desta forma este tipo de antena providencia maior alcance que

as antenas omnidireccionais, uma vez que toda a potência transmitida é irradiada

penas numa direcção e num ângulo mais reduzido.

Figura 24: Representação da radiação da antena direccional

Antenas Yagi são um tipo de antenas direccionais apropriada para alcançar grandes

distâncias, até 3,2 km para larguras de banda de 11Mbps, e é apropriada para ser

usada em exteriores. Esta antena é normalmente mais barata, sendo uma boa

opção a utilizar na implementação de uma rede que transmita numa frequência que

opere nos 2,4 GHz, visto que hoje em dia é muito difícil encontrar antenas Yagi que

operem na frequência dos 5 GHz.

C.3 Downtilt

As antenas normalmente têm a desvantagem de ter uma cobertura pobre em baixo

delas. Este problema pode ser resolvido com o Downtilt. O Downtilt é o método pelo

qual se direcciona o sinal de uma antena um pouco mais para baixo como é possível

ver na figura seguinte:

Figura 25: representação do Downtilt

É ideal usar antenas com a capacidade de Downtilt e aplica-las em locais onde o

sinal será transmitido para clientes finais (Ponto-a-multiponto), que se encontram

mais a abaixo da antena, como por exemplo, quando o objectivo é transmitir sinal de

antenas que se encontram em cima dos edifícios como é o caso das antenas de

operadoras de telemóvel. Também é indicado usar este método, numa situação de

ponto-a-ponto, quando a antena transmissora encontra-se mais alta que a antena

receptora.

O formato da radiação de sinal de uma antena omnidireccional assemelha-se a um

donut, portanto também é transmitido sinal para cima, causando desperdício de

sinal.

Figura 26: Representação do sinal de uma antena omnidireccional

O ideal é tornar o ângulo de transmissão de sinal estreito de forma a concentrar todo

o sinal como se pode ver na figura seguinte:

Figura 27: Representação do sinal concentrado de uma antena omnidireccional

Esta técnica aumenta a concentração de sinal e reduz o seu desperdício. Desta

forma, os clientes finais que se encontram em baixo da antena não receberiam sinal.

Neste caso o downtilt pode resolver o problema.

È possível efectuar o downtilt mecânico e/ou o downtilt eléctrico. Na primeira

situação, a antena é manualmente inclinada para baixo. Este método não é indicado

no uso de antenas omnidireccionais, pois a parte de trás da antena é apontada para

cima transmitindo sinal para cima, assim como nas partes laterais, como se pode ver

na seguinte figura 28:

Figura 28: Downtilt mecânico

O downtilt eléctrico permite alterar as características eléctricas da antena fazendo

com que o sinal seja transmitido mais para baixo de acordo com o ângulo desejado

como é possível ver na seguinte figura:

Figura 29: Downtilt eléctrico

Este método pode ser configurado por controlo remoto.

O downtilt é muito útil na cobertura local, mas diminui muito o alcance do sinal.

12 MikcroTik RouterBOARD

O MokcroTik é uma empresa que fabrica hardware de rede e software para

configuração do hardware.

O RouterBOARD é uma motherboard fabricada por esta empresa. O RouterBOARD

permite ligar no máximo três placas wireless e é compatível com a maioria das

placas de rede de outras marcas que não seja MikcroTik, até mesmo no que diz

respeito a configuração de VLANs.

Esta solução tem uma grande vantagem em relação a utilização de routers normais

com mais que uma antena. É uma solução mais barata não só na altura da compra

como no caso de haver alterações no sinal transmitido podendo-se fazer upgrades

sem ser necessário trocar todo o equipamento. Por exemplo, caso um dia seja

desejado mudar o sinal de transmissão de wi-fi para wiMax, esta troca pode ser feita

de forma barata, pois é apenas necessário fazer upgrade às placas wireless.

wireless regional access network - freguesia da Borda do Campo

Documents

Transcript of wireless regional access network - freguesia da Borda do Campo