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Artigos de Redes Wireless – Parte 28

9.1.2 – Diagnosticando Multipath

Uma onda RF em fase ou não, não pode ser vista. Logo, devemos procurar pelos efeitos do multipath para detectar sua ocorrência. Quando do calculo do orçamento de link para saber qual a potência de saída necessária para ter um link bem sucedido entre dois sites, o nível de potência obtido está muito abaixo do calculado. Essa é uma forma de saber que está ocorrendo o multipath.

Outro método comum de encontrar multipath é procurar por buracos de cobertura RF em um site survey. Esses buracos são criados tanto por falhas de cobertura quanto por reflexões multipath que cancelam o sinal original. Entender as fontes do multipath é essencial para eliminar seus efeitos.

Existem tipos de obstáculos que facilitam a ocorrência do multipath porque refletem as ondas RF com mais facilidade. Porções de água , telhados de metal, deveriam ser removidos ou evitados no caminho do sinal se possível. Isso sugere o reposicionamento das antenas de transmissão e recepção.

Multipath é o problema mais comum em uma WLAN. Lidamos com ele o tempo todo. Nem os usuários de uma WLAN estão isentos de experimentar o multipath, uma vez  que são móveis.

9.1.3 – Soluções

Diversidade de antena é um meio para compensar o multipath. Diversidade de antena significa usar várias antenas, entradas e receptores para compensar as  condições que causam o multipath. Há quatro tipos de diversidade de antena, uma das quais é predominantemente usada em WLANs. O tipo de diversidade na transmissão usada em WLAN também é descrito.

» Diversidade de antena – Não ativo

- Múltiplas antenas em uma simples entrada

- Raramente usado

» Diversidade de chaveamento

- Múltiplas antenas em múltiplos receptores

- Chaveamento no receptor é baseado na amplitude do sinal

» Diversidade de chaveamento de antena – ativo

- Usado por muitos fabricantes WLAN

- Múltiplas antenas em múltiplas entradas – único receptor

- O sinal é recebido através de uma antena somente em um dado tempo

» Diversidade de Fase

- Tecnologia proprietária

- Ajusta a fase da antena a fase do sinal para manter a qualidade do sinal.

» Diversidade na transmissão

- Usado por muitos fabricantes WLAN

- Pode alternar antenas para tentativas de retransmissão

- Uma unidade pode tanto transmitir ou receber mas não ambos simultaneamente.

Diversidade de antena é feita das seguintes características que trabalham juntas para compensar os efeitos do multipath.

» Diversidade de antena usa múltiplas antenas em múltiplas entradas para trazer o sinal para um simples receptor.

» O sinal RF é recebido através de uma antena em um dado momento. O receptor constantemente verifica os sinais que estão chegando nas antenas e seleciona aquela em que a qualidade de siinal é mais alta.

» Na próxima transmissão o rádio usa a última antena usada na recepção do sinal, justamente pelo fato do último sinal recebido por ela ter uma maior qualidade que as demais. Se houver necessidade de retransmitir o sinal, o rádio deve alternar as antenas até que a transmissão seja feita com sucesso.

» Cada antena pode ser usada para transmitir e receber, mas não ambas ao mesmo tempo.

Muitos pontos de acesso hoje em dia são fabricados com antenas duais, justamente para esse propósito. Compensar os efeitos do multipath na qualidade do sinal e no throughput.

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Figura 125 – Diversidade de antena. O receptor seleciona a antena com maior qualidade de sinal

9.2 – Nó Escondido

Muitos protocolos de acesso que permitem a um dispositivo de computação compartilhar um meio tal como a ethernet foram bem projetados. Porém a natureaza de um meio wireless torna mais difícil a utilização desses métodos tradicionais, quando do compartilhamento de uma conexão.

Detecção de colisões tem causado muitos problemas em redes cabeadas e mesmo em redes wireless. Conforme já vimos, colisões ocorrem quando dois dispositivos compartilhando um meio tentam transmitir ao mesmo tempo. O resultado dessa operação são fragmentos de pacotes ilegíveis e portanto corrompidos. Colisões sempre foram um problema em redes de computadores e mesmo os protocolos mais simples, não solucionaram esse problema por completo. Protocolos mais complexos como CSMA/CD e CSMA/CA checam  o canal antes de transmitir informação. Mas se colisões são facilmente detectadas em uma rede ethernet, o mesmo não se pode dizer em uma rede wireless, onde é muito mais difícil saber se uma colisão ocorreu.  Um problema conhecido como nó escondido tem sido identificado em redes wireless  e é causado por problemas na detecção da transmissão.

Nó escondido é uma situação em que pelo menos um dos nós de uma WLAN é incapaz de detectar a presença de um ou mais nós conectadas a mesma rede. Ele pode ver o ponto de acesso mas não sabe se há outras estações conectadas ao mesmo ponto de acesso devido a algum obstáculo ou grande distância entre os nós.

Isso causa problemas no acesso compartilhado ao meio causando colisões entre nós quando da transmissão de informação. Essas colisões podem resultar em degradação do throughput em uma WLAN.

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Figura 126 – Problema do nó escondido

Observe a figura acima. Os dois nós estão separados por uma parede. O ponto de acesso está no topo. Os dois nós não podem ouvir as transmissões  um do outro devido ao obstáculo entre eles, mas podem se comunicar com o ponto de acesso. Quando A deseja transmitir e envia um frame para o ponto de acesso, devido ao problema do nó escondido, B não sabe que o meio está ocupado e também envia um frame de transmissão para o ponto de acesso. O ponto de acesso portanto recebe dois pedidos de transmissão e há uma colisão. Logo A e B deverão fazer uma retransmissão e haverá nova colisão e assim sucessivamente. Os efeitos na degradação do throughput e aumento de colisões se agrava com o aumento no número de nós ativos que não podem ouvir suas transmissões.

9.2.1 – Diagnóstico

O primeiro sintoma de um nó escondido é a degradação de throughput em uma WLAN. As reclamações dos usuários será um bom indicio disso. O throughput deverá sofrer uma redução de 40% por causa desse problema. Desde que com o CSMA/CA temos apenas 50% do throughput restante já que os outros 50 são de overhead, com o nó escondido é possível perder quase metade desse throughput restante.

Pelo fato da principal característica de uma WLAN ser a mobilidade, estaremos diante desse problema na grande maioria das vezes. Se um usuário se move para uma sala de conferência em outro escritório por exemplo, essa nova localização do nó pode potencialmente estar escondido do resto dos nós da rede.

Para diagnosticar de forma pró-ativa esse problema é necessário testar o throughput degradado e identificar durante o site survey inicial e subseqüentes, o maior número possível de localizações potenciais para um nó escondido.

9.2.2 - Soluções

Uma vez que você tenha identificado um problema de nó escondido na sua rede, a primeira coisa a fazer é localizar o(s) nó(s). Isso é feito procurando pelo nó que está fora do alcance do cluster de nós principal. Esse processo é feito através do velho método de tentativa e erro. Uma vez localizado os nós podemos minimizar e até solucionar o problema, através das seguintes medidas.

» Usar RTS/CTS

» Aumentar a potência dos nós

» Remover obstáculos

» Mover o nó

9.2.2.1 – Usar RTS/CTS

O protocolo RTS/CTS não é uma solução para o problema de nó escondido. Ao invés é uma medida que visa minimizar o impacto negativo desse problema na rede.

Como nós escondidos causam colisões excessivas reduzindo o throughput da rede, o uso do RTS/CTS evita que haja colisões pois as estações sabem quando uma outra está utilizando o meio e são impossibilitadas de usar o meio enquanto uma outra estação estiver transmitindo.

Como vimos anteriormente é possível setar o ponto de acesso para usar RTS/CTS somente com frames acima de determinado tamanho. Se um nó escondido está tendo um pequeno efeito no throughput da rede, ativar o RTS/CTS terá um efeito significativo nesse throughput.

Tente usar o RTS/CTS no modo ligado para ver se o throughput da rede é afetado de forma significativa. Se o RTS/CTS aumentar o throughput, então está comprovado a existência de um nó escondido. O uso do RTS/CTS irá introduzir um overhead adicional a rede, mas o throughput deveria aumentar para um patamar acima do que estava quando o problema do nó escondido ocorreu.

9.2.2.2 – Aumentar a potência dos nós

Aumentar a potência nos nós pode solucionar o problema do nó escondido fazendo com que a célula envolva cada nó para aumentar seu tamanho abrangendo todos os outros nós. Isso faz com que os nós não escondidos detectem ou ouçam os nós escondidos.

9.2.2.3 – Remover obstáculos

Aumentar a potência dos nós não deve funcionar se a causa de um nó estar escondido é um obstáculo que está evitando a comunicação com outros nós. Nesse caso seria necessário remover o obstáculo, mas essa medida ao invés de ser uma solução é mais um paliativo para o problema.

9.2.2.4 – Mover o nó

Outro método para solucionar o problema é mover os nós de modo que eles possam ouvir uns aos outros. Se a causa do problema é resultado do fato de um usuário ter se movido para uma área que está escondida dos outros nós, o usuário deve se mover novamente. Uma boa alternativa ao invés de forçar o movimento do nó e aumentar a área de cobertura incluindo a área escondida através do uso de pontos de acesso adicionais.


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