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Redes Wireless – Parte XVIII
6- Organizações e Padrões
Muitos hardwares relacionados a computadores e tecnologias são baseados em padrões, e WLANs não são uma exceção a essa regra. Existem organizações que definem e suportam os padrões que permite a interoperabilidade entre hardware de diferentes fabricantes.
Pelo entendimento das leis e padrões que governam e guiam a tecnologia WLAN, poderemos assegurar que qualquer sistema wireless implementado terá interoperabilidade e estará de acordo com as regras.
6.1- Federal Communications Commission (FCC)
O FCC é uma agência governamental independente dos Estados Unidos. É responsável por criar as regras dentro das quais dispositivos WLAN devem operar. Determinar em que parte do espectro de radio frequências WLANs podem operar e em que potência, usando quais tecnologias de transmissão e como e onde várias peças do hardware podem ser utilizadas.
Para ver maiores detalhes sobre o FCC acesse : http://www.fcc.gov
6.1.1 – Bandas ISM e UNII
FCC estabelece regras limitando quais freqüências WLANs podem usar e a potência de saída em cada uma dessas bandas. O FCC especificou que WLANs podem usar as bandas ISM (Industrial, científica e médica), que são bandas não licenciadas.
As bandas ISM estão localizadas começando em 902 MHz, 2.4 GHz e 5.8 GHz e variam na largura em torno de 26 a 150 MHz.
Além das bandas ISM, o FCC especificou três bandas UNII. Cada uma dessas bandas UNII está na faixa dos 5 GHz e tem largura de 100 MHz.
Figura 94 – Bandas ISM e UNII
6.1.1.1 – Vantagens e desvantagens das bandas não licenciadas.
Na implementação de um sistema wireless não licenciado, não há necessidade de requisição ao FCC no que tange a largura de banda e necessidade de potência para começar a operar. Embora ainda haja limites para a potência de transmissão. Logo, a maior vantagem é a inexistência do custo com licenciamento, o que permite pequenos negócios implementarem uma WLAN e irem crescendo de acordo com a necessidade, fomentando ainda mais o crescimento do mercado wireless.
Por outro lado, o fato da banda ser não licenciada possui também uma desvantagem já que vários sistemas wireless podem estar competindo na mesma banda e interferindo entre si.
Suponha que você resolva instalar um segmento WLAN na sua casa. Se o seu vizinho também resolve fazer o mesmo na casa dele, o sistema dele deve interferir com outros e vice-versa. Se ele usa um sistema de alta potência, isso será suficiente para prejudicar o tráfego do seu sistema wireless. Os dois sistemas competidores, não tem que estar necessariamente no mesmo canal, nem tão pouco usar a mesma tecnologia, para que isso ocorra.
6.1.1.2 – Bandas ISM
Conforme dito anteriormente, existem três bandas ISM não licenciadas regulamentadas pelo FCC que WLANs podem usar. As bandas de 900 MHz, 2.4 GHz e 5.8 GHz.
Banda de 900 MHz - É definida na faixa de freqüências de 902 a 928 MHz com largura de 26MHz. Embora esta banda tenha sido usada por WLANs, ela tem sido preterida pelas bandas de freqüência mais alta que possuem maior largura de banda e melhor throughput. Alguns dos dispositivos que usam essa banda são telefones sem fio e câmeras wireless. Organizações que aindam usam essa banda sofrem com o alto custo de reposição (em torno de $800,00) para equipamentos defeituosos e são somente capazes de transmitir a velocidades de 1 Mbps, enquanto que equipamentos 802.11b custam em torno de $100,00 e operam a velocidades de 11 Mbps.
Banda de 2.4 GHz – Esta banda é usada por todos os dispositivos compatíveis com 802.11, 802.11b e 802.11g e é a mais popular das 3 bandas descritas. A banda é definida na faixa de freqüências de 2.4 a 2.5 GHz com largura de 100 MHz. Destes 100 MHz entre 2.4 e 2.5 GHz, somente a faixa de 2.4 a 2.485 GHz tem sido usada por dispositivos WLAN. A principal razão para isso é que o FCC somente especificou potência de saída para essa faixa de freqüências.
Banda de 5.8 GHz – Esta banda é freqüentemente chamada de banda 5GHz ISM. É definida na faixa de freqüências de 5.725 a 5.875 GHz com largura de banda de 150 MHz. Esta banda não é especificada para uso com dispositivos WLAN, o que tende a fazer alguma confusão. Esta banda sobrepõe parte de uma outra banda não licenciada, a 5GHz UNII, e esta sim, é a que é utilizada pelos dispositivos WLAN.
6.1.1.3 – Bandas UNII
As bandas 5GHz UNII, podem ser divididas em três bandas com largura de 100 MHz e são usadas por dispositivos compatíveis com 802.11a. Dentro de cada uma das três bandas há 4 canais DSSS não coincidentes, cada qual separados por 5 MHz. As bandas são as seguintes: inferior, central e superior. O FCC determinou que a banda inferior deverá ser usada somente para aplicações indoor, a banda central para uso indoor ou outdoor, e a banda superior somente para uso outdoor.
Como Pontos de acesso são comumente usados indoor, as bandas de 5GHz UNII permitiriam o uso de 8 APs indoors em canais não coincidentes usando as bandas inferior e central.
Banda Inferior – A banda inferior vai de 5.15 a 5.25GHz, e de acordo com o FCC, pode ter uma potência de saída máxima de 50mW. Na implementação de dispositivos 802.11a, o IEEE especificou a potência de saída máxima para rádios 802.11a em 40mW (80%), reservando a banda inferior para uso indoor somente.
Banda Central – A banda central vai de 5.25 a 5.35GHz, de acordo com o FCC, pode ter uma potência de saída máxima de 250mW. O IEEE especificou 200mW para potência de saída. Este limite de potência permite seu uso tanto para aplicações indoor ou outdoor. Normalmente é usado para enlaces outdoor de curta distância envolvendo dois prédios. Para casos de instalações domésticas, tal configuração poderia envolver um link de RF entre uma casa e a garagem ou uma e a casa do vizinho. Devido a alta potência de saída e sua flexibilidade quanto ao uso, produtos que operam nessa banda poderão ter grande aceitação no futuro.
Banda Superior – A banda superior vai de 5.725 a 5.875GHz e as vezes é confundida com a banda ISM de 5.8GHz, o FCC limita a potência de saída em 1W. O IEEE especificou 800mW para a potência de saída. Seu uso está restrito para aplicações outdoor, exceto em casos de link RF de grande distância.
6.1.2 – Regras para a potência de saída
O FCC reforça certas regras no que se refere a potência irradiada pela antena, dependendo se a implementação é ponto a ponto (PtP) ou ponto-multiponto(PtMP).O termo usado pela potência irradiada pela antena é o EIRP.
6.1.2.1 – Ponto-Multiponto (PtMP)
Links PtMP possuem um ponto central de conexão e dois ou mais pontos não-centrais, e são tipicamente configurados em uma topologia de hub. O ponto central pode ser ou não uma antena omni-direcional, enquanto que os pontos não-centrais normalmente são antenas direcionais. Quando uma antena omni-direcional é usada, o FCC automaticamente considera o link como sendo PtMP. Nesse caso o FCC limita a EIRP em 4W nas bandas 2.4GHz ISM e 5GHz UNII superior. Além disso, o limite de potência permitido para o dispositivo que transmite o sinal RF, ou seja o rádio, em cada dessas bandas é 1W. Se a transmissão nos dispositivos WLAN puderem ser ajustadas com respeito a sua potência de saída, então o sistema pode ser customizado as necessidades do usuário.
Suponha que um rádio com potência de saída de 1W (+30dBm) seja conectado a uma antena omni de 12 dBi. Isso resulta em uma EIRP de 16W ou 42dBm, o que está muito acima do permitido que é 4W ou 36dBm. O FCC determina que para cada 3dBi acima de um ganho inicial da antena de 6dBi, a potência no rádio deve ser reduzida de 3dB. Logo, no nosso caso deveríamos reduzir a potência de saída no rádio de 6dB, já que 42-6=36, o que resultaria em uma potência de saída de 24dbm ou 250mw e uma EIRP de 4W ou (24+12=36dBm).
A conclusão final a que chegamos é que para estar de acordo com as regras do FCC que determina uma EIRP máxima de 4W para links PtMP, o rádio não poderá ter potência de saída superior a 1W e também devemos estar atentos a combinação potência que chega na antena x ganho da antena para não infligir as regras do FCC. Lembrando que a potência que chega até a antena envolve a potência de saída do rádio e as perdas oriundas de conectores, cabos e similares. A tabela abaixo ilustra bem isso.
Quando antenas omnidirecionais são usadas, essas regras devem ser seguidas independente do link ser PtP ou PtMP.
6.1.2.2 – Ponto a Ponto (PtP)
Links Ptp envolvem uma única antena de transmissão direcional e uma única antena de recepção também direcional. Essas conexões incluem conectividade entre dois prédios ou links similares. Na instalação de um link Ptp o limite de 4W desaparece em favor de uma regra bem flexível para o limite de potência. O FCC nesse caso determina que para cada 3dBi acima do ganho inicial da antena de 6dBi, a potência no rádio deve ser reduzida de 1dB abaixo da potência inicial de 30dBm. Voltando ao caso anterior descrito no PtMP, ainda temos uma EIRP de 16W, mas agora a potência no rádio deveria ser reduzida de 2dB e não mais de 6dB como no caso do PtMP. Essa redução resultaria em uma potência de saída de 28dBm(30-2=28) ou 630mw e uma EIRP de 40dBm(28+12=40) ou 10W. Em links Ptp a potência de saída do rádio ainda é limitada em 1W, mas o limite da EIRP aumenta com o ganho da antena. Veja a tabela abaixo.