Propagação de Sinais em Redes Wi-Fi e WLAN: Desvendando o Caminho Invisível

A Jornada do Sinal Pelo Espaço

Para que uma rede Wi-Fi funcione, os sinais eletromagnéticos precisam viajar do ponto de acesso (AP) até os dispositivos clientes e vice-versa. Essa jornada, conhecida como propagação de sinais, não é um caminho direto e desimpedido. Pelo contrário, é uma interação complexa com o ambiente, onde diversos fenômenos físicos podem moldar, atenuar ou até mesmo bloquear o sinal. Compreender esses fenômenos é crucial para projetar, otimizar e solucionar problemas em redes Wi-Fi e WLAN, garantindo uma conectividade robusta e eficiente.

Os Fenômenos que Moldam a Propagação

Os sinais Wi-Fi, sendo ondas eletromagnéticas, estão sujeitos a leis da física que governam sua interação com o meio. Os principais fenômenos que afetam a propagação são:

1. REFLEXÃO
A reflexão ocorre quando uma onda eletromagnética atinge uma superfície e é rebatida, mudando sua direção de propagação. Imagine uma bola quicando em uma parede. Em ambientes Wi-Fi, superfícies grandes e lisas, como paredes de concreto, metal, espelhos, janelas de vidro e até mesmo grandes corpos d’água, são as principais causas de reflexão.

Em ambientes internos, a reflexão é um fenômeno muito comum e pode ter efeitos duplos:

• Benéfico: Ao criar múltiplos caminhos para o sinal chegar ao receptor (fenômeno conhecido como multipath), a reflexão pode, em alguns casos, aumentar a probabilidade de o sinal alcançar o destino, especialmente quando o caminho direto está bloqueado. Tecnologias como MIMO (Multiple-Input, Multiple-Output) exploram o multipath para aumentar a taxa de dados e a confiabilidade.
• Prejudicial: Por outro lado, o multipath pode causar problemas. Se os sinais refletidos chegam ao receptor com diferentes atrasos e fases, eles podem se somar de forma destrutiva, enfraquecendo o sinal (fading), ou causar interferência inter-símbolo, degradando a qualidade da comunicação.

2. REFRAÇÃO

A refração acontece quando uma onda eletromagnética passa de um meio para outro com densidade diferente, causando uma mudança na sua velocidade e direção. Um exemplo clássico é a luz que se dobra ao passar da água para o ar. Embora menos proeminente que a reflexão e a difração em ambientes Wi-Fi típicos, a refração pode ocorrer ao atravessar diferentes materiais, como vidro, água ou até mesmo camadas de ar com diferentes temperaturas e umidades, alterando ligeiramente o caminho do sinal.

3. DIFRAÇÃO

A difração é o fenômeno em que as ondas eletromagnéticas se curvam ao encontrar uma borda afiada ou um obstáculo. Isso permite que o sinal “contorne” objetos e alcance áreas que não estão em linha de visada direta. A difração é mais pronunciada em frequências mais baixas (comprimentos de onda mais longos), o que explica em parte por que a banda de 2.4 GHz tende a ter uma cobertura ligeiramente melhor em ambientes com muitos obstáculos do que a banda de 5 GHz.

4. ABSORÇÃO

A absorção ocorre quando a energia da onda eletromagnética é absorvida por um material e convertida em outra forma de energia, geralmente calor. Isso resulta em uma perda de intensidade do sinal (atenuação). Diferentes materiais absorvem a energia do Wi-Fi em diferentes graus. Materiais densos como concreto, tijolo e água são altamente absorventes, enquanto materiais mais leves como gesso e madeira absorvem menos. O corpo humano, sendo composto em grande parte por água, também é um absorvedor significativo de sinais Wi-Fi.

5. ESPALHAMENTO (Scattering)

O espalhamento acontece quando a onda encontra um objeto ou uma superfície irregular com dimensões menores ou comparáveis ao comprimento de onda do sinal. Em vez de ser refletida em uma única direção, a onda é espalhada em múltiplas direções. Superfícies rugosas, poeira, chuva e folhagem podem causar espalhamento, dispersando a energia do sinal e reduzindo sua força na direção desejada.

Fatores Adicionais que Afetam a Propagação

Além dos fenômenos físicos, outros fatores desempenham um papel crucial na propagação do sinal:

• Atenuação no Espaço Livre (Free Space Path Loss – FSPL): É a perda natural de intensidade do sinal que ocorre à medida que a onda se propaga pelo espaço, mesmo sem obstáculos. A energia se dispersa por uma área maior à medida que se afasta da fonte, e a perda aumenta com o quadrado da distância e com o aumento da frequência.
• Linha de Visada (Line of Sight – LoS): A existência de uma linha de visada direta e desobstruída entre o transmissor e o receptor é o cenário ideal para a comunicação sem fio. A ausência de LoS força o sinal a depender de reflexão e difração, o que geralmente resulta em um sinal mais fraco e menos confiável.
• Zonas de Fresnel: Mesmo com uma LoS clara, a obstrução da primeira zona de Fresnel (uma área elipsoidal ao redor do caminho direto do sinal) por objetos pode causar perdas adicionais de sinal. Manter essa zona livre de obstáculos é crucial para links de longa distância.

Implicações para o Projeto de Redes Wi-Fi

Compreender a propagação de sinais é fundamental para o projeto e a otimização de redes Wi-Fi:

• Site Survey: A realização de um site survey (levantamento de campo) é essencial para analisar o ambiente, identificar materiais de construção, mapear obstáculos e prever como os sinais se propagarão. Ferramentas de site survey preditivo utilizam modelos de propagação para simular a cobertura e o desempenho antes da instalação.
• Posicionamento de Pontos de Acesso (APs): Os APs devem ser posicionados estrategicamente para minimizar a atenuação e maximizar a cobertura. A instalação em locais centrais, no teto e longe de grandes obstáculos metálicos ou paredes de concreto é uma prática comum.
• Seleção de Frequência: A escolha entre as bandas de 2.4 GHz, 5 GHz e 6 GHz deve considerar o ambiente. A banda de 2.4 GHz oferece melhor propagação em ambientes com muitos obstáculos, mas é mais suscetível a interferências. As bandas de 5 GHz e 6 GHz oferecem maior capacidade e menos interferência, mas com menor alcance e maior sensibilidade a obstruções.
• Uso de Antenas: A seleção de antenas adequadas (omnidirecionais ou direcionais) pode ajudar a moldar o sinal e direcioná-lo para as áreas desejadas, superando os desafios de propagação.

Conclusão

A propagação de sinais em redes Wi-Fi é uma dança complexa entre as ondas eletromagnéticas e o ambiente físico. Fenômenos como reflexão, difração e absorção são inevitáveis e moldam a forma como a conectividade é entregue. Para os profissionais de rede, um entendimento profundo desses princípios não é apenas teórico, mas uma ferramenta prática indispensável. Ao dominar a ciência por trás do caminho invisível do sinal, é possível projetar redes sem fio mais robustas, confiáveis e de alto desempenho, garantindo que a promessa de uma conectividade perfeita se torne uma realidade, mesmo nos ambientes mais desafiadores.

Para conhecer mais sobre Wi-Fi e nossos ACCESS POINT PROFISSIONAIS, visite nosso site
https://atsitecnologia.com/‘

Modelos Geração 6