8-3-perdas-e-ganhos

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Cálculo de perdas e ganhos nas instalações 
físicas – Link Budget (“Contabilidade” do Link)
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Ewaldo Luiz de Mattos Mehl
Universidade Federal do Paraná
Departamento de Engenharia Elétrica
mehl@eletrica.ufpr.br
TE155-Redes de Acesso sem Fios
• Elementos Básicos de um Enlace 
• Potência dos APs
Link Budget
• Perdas em conectores e pigtails
• Perdas em cabos coaxiais
• Ganhos das antenas
• Perdas em protetores de surtos
• Perda no espaço livre – Fórmula de Friis
• Sensibilidade de recepção dos APs
• Planilha
• Ações de melhoria
TE155-Redes de Acesso sem Fios
+ Ganho da Antena + Ganho da Antena
P d d
Elementos básicos de um enlace
Pigtail
Protetor de Surtos
Cabo RF Antena
Pigtail
Protetor de Surtos
Cabo RFAntena
- PERDAS 
Cabo + conectores
- PERDAS
Cabo + Conectores
- Perdas de 
Propagação
AP1
Conector RF
AP2
Conector RF+ Potência Transmitida
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Elementos básicos de um enlace
1. Potência efetivamente irradiada:
Pirradiada = PAP – Pperdas + Gantena Protetor d S t
Cabo
Ganho 
da Antena
Pirradiada PAP Pperdas + Gantena
[dB] [dBm] [dB] [dBi]
2. Perdas de propagação:
Atenuação do espaço livre: Pespaço
[dB]
AP1
Conector
Pigtail
de Surtos
Ganho 
da Antena
3. Sensibilidade efetiva do receptor:
Sefetiva = Gantena – Pperdas - SAP
[dB ] [dBi] [dB] [dBm] 
AP2
Conector
Pigtail
Protetor 
de Surtos
Cabo
2
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Elementos básicos de um enlace
• Requisito mínimo:
Protetor 
d S t
Cabo
Ganho 
da Antena
Pirradiada + Pespaço + Sefetiva > 0
• Margem de Desvanecimento (FADE 
MARGIN): valor de segurança para 
garantir um bom funcionamento do 
AP1
Conector
Pigtail
de Surtos
Ganho 
da Antena
enlace:
Mínimo: 6 dB ----- 10 dB
AP2
Conector
Pigtail
Protetor 
de Surtos
Cabo
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Potência dos Access Points
• Conversão Potência ⇒ dBm
• dBm = decibel relativo a 1 mW• dBm = decibel relativo a 1 mW
• Fórmula de conversão:
• Transceptores de WiFi (2,4 GHz):
Valor típico de um Cartão PCMCIA: 
001,0
log10 ][][
W
dBm
P
P ⋅=
Valor típico de um Cartão PCMCIA: 
15 dBm (=32 mW)
Access Points: 
D-LINK DWL-G700AP AirPlus G: 15 dBm (=32 mW)
Alpha AIP-W608: 18 dBm (=63 mW)
Alpha AWUS036H: 27dBm (=500 mW)
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Conversão de dBm para watts
TE155-Redes de Acesso sem Fios
• Conectores ⇒ 0,2 dB a 0,5 dB
Perdas em conectores e Pigtails
• Evitar a entrada de umidade!
• Pigtail ⇒ 1,5 dB
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TE155-Redes de Acesso sem Fios
Perdas nos cabos coaxiais
• Alguns valores em 2,45 GHz
RG 58: 1,05 dB/m 
RG 213: 0,5 dB/m 
RG 174: 2 dB/m 
Aircom : 0,21 dB/m
Aircell : 0,38 dB/m 
LMR-400: 0,22 dB/m 
• Em 5,8 GHz as perdas são MAIORES:
RG 58: 1,7 dB/m 
RG 213: 0,93 dB/m 
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Cabos Coaxiais
RG58RG58
RG213RG213
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Ganhos das Antenas
• Principais antenas para 2,4 GHz
Dipolo de Access Point: 2 dBi 
Antena Setorial: 12 dBi 
Antenas Omnidirecionais: 8 dBi / 15 dBi 
Antena parabólica sólida de 45 cm: 20 dBi
Antena parabólica sólida de 60 cm: 23 dBi
Antena parabólica sólida de 150 cm: 32 dBi
Antena com refletor em grade: 21 dBi / 25 dBi
Perdas em Protetores contra Surtos
• descarregador a ar ou gás, para proteção contra surtos 
de tensão (não protegem contra descargas atmosféricas 
TE155-Redes de Acesso sem Fios
( p g g
diretas).
Perdas:
entre 1,5 dB e 2,5 dB
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TE155-Redes de Acesso sem Fios
Exemplo: Potência efetivamente irradiada
Pirradiada = PAP – Pperdas + Gantena
[dB] [dBm] [dB] [dBi]
Ganho 
da Antena
AP1
Conector
Pigtail
Protetor 
de Surtos
Cabo
Elemento Perda/Ganho
Acess Point + 18 dBm
Pigtail - 1,5 dB
Protetor de Surtos - 2,0 dB
10 m cabo RG213 - 5 dB
2 conectores do cabo - 1 dB
Antena tipo grade + 23 dBi
Potência 
efetivamente 
irradiada
31,5 dB
Equivale a 
aprox. 1,5 W
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Perda no Espaço Livre: Fórmula de Friis
⎞⎜⎛ ⋅⋅= π dL 4log20 [Lfs] = dB[d]⎠⎜⎝= λLfs log20 10 [d] = m[λ] = m
Expressão prática:
( )fdLfs ⋅+= 10log205,92[Lfs] = dB[d] = km
[f] = GHz[f] GHz
Exemplo: Link de 2,45 GHz / distância de 6 km:
Lfs = –115,9 dB
O sinal negativo indica que trata-se de PERDAS
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Sensibilidade de Recepção dos Access Points
• A sensibilidade é variável conforme o tipo de modulação
(portanto, de acordo com a taxa de transmissão)
G l t t l d BER• Geralmente expressa para um certo valor de BER
(bit error ratio)
• Exemplos:
54 Mpbs (64QAM): - 76 dBm
48 Mbps (64QAM): - 71 dBm
36 M b (16QAM) 78 dB
54 Mbps OFDM: - 68 dBm
11 Mbps CCK: - 86 dBm
1 Mb BPSK 92 dB
Access Point b/g Placa PCI b/g
36 Mpbs (16QAM): - 78 dBm
24 Mbps (16QAM): - 80 dBm
18 Mbps (QPSK): - 81 dBm
12 Mpbs (QPSK): - 82 dBm
9 Mbps (BPSK): - 85 dBm
6 Mbps (BPSK): - 91 dBm
1 Mbps BPSK: - 92 dBm
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Cálculo simplificado de perdas e ganhos
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• Usar cabos coaxiais com perdas mais baixas
• Instalar o AP próximo da antena
U t i h
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Ações para ampliar a Fade Margin
• Usar antenas com maior ganho
• Usar amplificadores de potência
Problemas associados
• Custos
• Dificuldade de instalação
• Falta de homologação para muitas antenas• Falta de homologação para muitas antenas
• Limites legais para a potência efetivamente irradiada
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Exemplo: aproximar o AP da Antena
TE155-Redes de Acesso sem Fios
Conclusões:
O j t d l d l t
Cálculo de perdas e ganhos nas instalações 
físicas – Link Budget
• O projeto de enlaces deve levar em conta as
atenuações introduzidas pelos vários elementos das
instalações físicas.
• Caso não sejam levadas em conta todas as
atenuações, o sinal pode chegar muito fraco ao
receptor diminuindo a taxa efetiva de transmissão dereceptor, diminuindo a taxa efetiva de transmissão de
dados (ou até mesmo impossibilitando o enlace).
• Ações de melhoria encontram geralmente empecilhos
legais e de custos.