Um dos componentes mais críticos para operar uma rede sem fio bem-sucedida é ter as antenas certas. As antenas vêm em diversos formatos e tamanhos, cada uma projetada para uma função específica. Selecionar as antenas certas para sua rede é crucial para alcançar o desempenho ideal da rede. Além disso, usar as antenas certas pode diminuir seus custos de rede, pois você precisará de menos antenas e pontos de acesso.
Basicamente, uma rede sem fio consiste em pacotes de informações de dados, voz e vídeo sendo transmitidos por ondas de rádio de baixa frequência, em vez de eletricamente por cabo de cobre ou por linhas de luz por fibra. A antena funciona como um radiador e transmite as ondas pelo ar, assim como as estações de rádio e TV. As antenas também recebem as ondas do ar e as transportam até o receptor, que é um rádio, uma TV ou, no caso de uma rede sem fio, um roteador ou ponto de acesso.
O tipo de antena que você usa depende do tipo de rede que você está configurando e da cobertura que você precisa. Qual é o tamanho da sua rede? É para uma casa, um único escritório, campus ou maior? É ponto a ponto ou multiponto?
O design físico - paredes, pisos, etc. - do(s) prédio(s) em que você está trabalhando também afeta o tipo e o número de antenas necessárias. Além disso, o terreno físico afeta suas escolhas de antena. Obviamente, uma linha de visão clara funciona melhor, mas você precisa considerar obstruções como árvores, prédios, colinas e água. (As ondas de rádio se propagam mais rapidamente sobre a terra do que sobre a água.) Você ainda precisa considerar o ruído do tráfego em ambientes urbanos.
Vamos dar uma olhada nos diferentes tipos de antenas.
Antena isotrópica. Primeiro, pense na introdução aos antigos filmes RKO. Uma enorme torre fica no topo do mundo e emana ondas circulares em todas as direções. Se você pudesse realmente ver as ondas, elas formariam uma esfera perfeita ao redor da torre. Esse tipo de antena é chamado de antena isotrópica e não existe no mundo real. É teórico e é usado como ponto de base para medir antenas reais.
Agora vamos nos voltar para as antenas do mundo real. Existem muitos tipos de antenas que emitem ondas de rádio em diferentes direções, formas e em diferentes planos. Pense na antena isotrópica esférica. Se espremido pelos lados, ele terá a forma de uma roda e concentrará as ondas em um plano vertical. Se espremido de cima, ele se achatará como uma panqueca e irradiará ondas em um plano horizontal. Assim, existem dois tipos básicos de antenas: direcionais e omnidirecionais.
Antenas direcionais, usadas principalmente em redes ponto a ponto, concentram as ondas em uma direção, assim como uma lanterna concentra a luz em um feixe estreito. As antenas direcionais incluem backfire, Yagi, prato, painel e setor.
Tiro pela culatra. Esta pequena antena direcional parece uma forma de bolo com uma lata no meio. Ele foi projetado para ser compacto, geralmente com menos de 11" de diâmetro, tornando-o discreto e prático para uso externo. Essas antenas também oferecem excelente ganho e podem ser usadas em sistemas ponto a ponto ou ponto a multiponto.
Yagi. A antena Yagi-Uda (ou Yagi) recebeu o nome de seus inventores japoneses. A antena foi originalmente planejada para uso em rádio e agora é frequentemente usada em sistemas sem fio 802.11.
Uma antena Yagi é altamente direcional. Parece uma longa espinha de peixe com uma espinha central e hastes ou discos perpendiculares em intervalos especificados. As antenas Yagi oferecem ganho superior e direcionalidade altamente vertical. Quanto mais longo o Yagi, mais focada é a sua radiação. Muitas antenas Yagi externas são cobertas com PVC, então você não pode ver a estrutura interna.
As antenas Yagi são boas para fazer links ponto a ponto em áreas longas e estreitas (por exemplo, conectando-se a um ponto distante em um vale) ou para links ponto a ponto entre edifícios. Eles também podem ser usados para estender o alcance de uma rede ponto a multiponto.
Parabólica ou Prato. Essas antenas se parecem com uma tigela côncava circular ou retangular ou "prato". A tabela pode ser sólida ou um design de grade. Os designs de grade parabólica são excelentes para uso externo, pois o vento sopra através deles. A natureza côncava deste projeto de prato concentra a energia em um feixe estreito que pode percorrer longas distâncias, até vários quilômetros. Isso torna as antenas parabólicas ideais para conexões de rede ponto a ponto. Como geram um feixe estreito nos planos horizontal e vertical, oferecem excelente ganho e minimizam a interferência, são ideais para redes ponto a ponto de longa distância.
Painel ou Patch. Essas antenas geralmente são quadradas ou retangulares e frequentemente penduradas nas paredes. Eles são projetados para irradiar horizontalmente para frente e para o lado, mas não atrás deles. Às vezes, elas são chamadas de antenas de "quadro de imagem".
As antenas de painel são ideais em aplicações onde o ponto de acesso está em uma extremidade de um edifício. Eles são bons para penetrar em um único andar de um edifício e para residências e escritórios de pequeno e médio porte. Como eles podem não ter muita radiação vertical, eles podem não ser uma boa escolha para aplicações em vários andares.
Como as antenas de painel podem ser facilmente ocultadas, elas são uma boa escolha quando a estética é importante.
Setor. Uma antena setorial pode ser qualquer tipo de antena que direciona as ondas de rádio em uma área específica. Geralmente são grandes antenas externas de tela plana ou do tipo prato montadas no alto e inclinadas para baixo em direção ao solo. Essas antenas são frequentemente usadas em ambientes de campus extensos para cobrir grandes áreas.
As antenas omnidirecionais fornecem a cobertura mais ampla possível e geralmente são usadas em redes ponto a multiponto. Seu alcance pode ser estendido pela sobreposição de círculos de cobertura de vários pontos de acesso. A maioria das antenas omnidirecionais emana ondas em um padrão em forma de leque em um plano horizontal. No geral, as antenas omnidirecionais têm ganho menor do que as antenas direcionais. Exemplos de antenas omnidirecionais incluem: integrada, lâmina e teto.
Integrado. Antenas integradas são antenas incorporadas a dispositivos de rede sem fio. Eles podem ser incorporados em adaptadores de cartão de PC ou nas capas ou corpo de laptops ou outros dispositivos, como pontos de acesso. As antenas integradas geralmente não oferecem a mesma recepção que as antenas externas e podem não captar sinais fracos. Os pontos de acesso com antenas integradas devem frequentemente ser movidos ou inclinados para obter a melhor recepção.
Lâmina. Essas pequenas antenas omnidirecionais geralmente são alojadas em envelopes longos e finos de plástico. Eles são usados com mais frequência para captar um sinal em um ponto de sinal baixo ou sem sinal. Você normalmente os verá nas paredes dos cubículos, montados em mesas ou até mesmo pendurados acima dos cubículos para captar sinais. Eles são basicamente um amplificador de sinal barato.
Cúpula de teto. Às vezes, também são chamadas de antenas de bolhas de teto. Eles se parecem um pouco com um detector de fumaça e são projetados para uso discreto em tetos, especialmente em tetos falsos. As antenas de cúpula de teto geralmente têm um rabicho para facilitar a conexão aos pontos de acesso. Eles são excelentes para uso em ambientes corporativos onde é necessária uma ampla cobertura sobre um farm de cubos.
Para entender melhor as antenas sem fio e as redes, existem algumas medidas e termos básicos que precisam ser discutidos.
Ganho. Uma das principais medições de antenas é o ganho. O ganho é medido em dBi, que é o quanto a antena aumenta a potência do transmissor em comparação com a antena isotrópica teórica, que tem um ganho de 0 dBi. dBi é o ganho real que a antena fornece à saída do transmissor. O ganho também é recíproco - é a mesma transmissão e recepção. Maior ganho significa sinais enviados e recebidos mais fortes. Uma maneira fácil de lembrar os fundamentos do ganho é que cada 3 dB de ganho adicionado dobra a saída de potência efetiva de uma antena. Quanto mais uma antena concentrar um sinal, maior será o ganho que ela terá.
Você pode realmente calcular os ganhos e perdas de um sistema somando os ganhos e perdas de suas partes em decibéis.
Frequência e comprimento de onda. As ondas eletromagnéticas são compostas de dois componentes: frequência e comprimento de onda.
Frequência é quantas ondas ocorrem a cada segundo. Comprimento de onda é a distância entre um pico de uma onda e o próximo pico. Frequências mais baixas têm comprimentos de onda mais longos; frequências mais altas têm comprimentos de onda mais curtos. Por exemplo, a frequência do rádio AM é de 1 MHz com um comprimento de onda de cerca de 1000 pés. Os rádios FM operam em uma frequência muito mais alta de 100 MHz e têm um comprimento de onda de cerca de 30 metros.
As duas frequências mais comuns para redes sem fio são 2,4 GHz e 5 GHz. Ambos são frequências muito altas com comprimentos de onda muito curtos na banda de micro-ondas. A frequência de 2,4 GHz tem um comprimento de onda de cerca de 5 polegadas.
Largura de feixe Considere uma antena como uma lanterna ou holofote. Ele reflete e direciona a luz (ou ondas de rádio) em uma direção específica. A largura de feixe realmente mede como a energia é focada ou concentrada.
Polarização. Esta é a direção na qual a antena irradia comprimentos de onda, seja vertical, horizontal ou circularmente. As antenas verticais possuem polarização vertical e são as mais comuns. Para um desempenho ideal, é importante que as antenas de envio e recebimento tenham a mesma polarização.
VSWR e perda de retorno. A relação de onda estacionária de tensão (VSWR) mede o quão bem a antena é compatível com a rede na frequência operacional que está sendo usada. Ele indica quanto do sinal recebido não alcançará o transceptor ou o receptor. A perda de retorno mede o quanto uma antena é compatível com a rede. Os números VSWR típicos são 1:1.2 ou 1:1.5. Um número típico de perda de retorno é 20.
