Este documento apresenta dois estudos de caso de projetos de rede sem fio para escolas brasileiras: o CIEP Lindolpho Collor e o Colégio Pedro II no Rio de Janeiro. O CIEP possui divisórias finas entre salas que permitem boa propagação do sinal sem fio, enquanto o Colégio Pedro II tem paredes espessas que dificultam a cobertura. Os projetos indicam a divisão das escolas em zonas de cobertura e a localização dos pontos de acesso, considerando interferências e canais de operação.

1. projetos de
rede sem fio
Projeto Um Computador por Aluno
8 Ministério da Educação

2. projetouca@mec.gov.br
http://www.mec.gov.br
Cartilhas Projeto UCA: Projetos de rede sem fio
Copyright © 2010, Escola Superior de Redes RNP
Autor
Equipe do Laboratório de Pesquisas
MídiaCom, vinculado ao Departamento
de Engenharia de Telecomunicações
e ao Instituto de Computação da
Universidade Federal Fluminense (UFF)
Produção Editorial
Versão
1.0.1
Esta obra é distribuída sob a licença
Creative Commons: Atribuição e Uso Não-Comercial 2.5 Brasil

3. Projetos de
rede sem fio
O objetivo desta cartilha é oferecer dois estudos
de caso que possam servir como embasamento
na análise de projetos de rede sem fio Wi-Fi para
as escolas brasileiras.
Introdução
É certo que escolas contempladas pelo projeto UCA apre-
sentarão diversidades arquitetônicas, por serem localizadas
em diferentes regiões e por suas diferentes datas de fun-
dação, levando a crer que é extremamente improvável que
um mesmo modelo de distribuição de conectividade seja
suficiente para atender a todos os casos.
As escolas podem variar não apenas em dimensão física
ou em número de pavimentos, mas também em termos
de materiais, espessuras de paredes, da instalação elé-
trica, da presença de portões metálicos, ou do tipo de
teto, dentre outros traços construtivos.
Antenas

4. Algumas escolas poderão funcionar em prédios antigos
e até mesmo tombados. A concentração de alunos pode
variar entre uma e outra e até mesmo aspectos aparen-
temente irrelevantes, como a presença de árvores nos
pátios da escola, podem determinar a viabilidade técni-
co-econômica de uma solução de cobertura.
Se, por um lado, modelos universais praticáveis para
as redes sem fio são improváveis, por outro lado temos
que modelos de referência podem ainda ser construí-
dos com o objetivo de traçar linhas gerais e oferecer um
parâmetro contra o qual outras propostas possam ser
contrastadas. Uma rede sem fio Wi-Fi que seja muito
discrepante dessas linhas gerais, apesar de possível para
alguns casos muito especiais, deve chamar a atenção
dos contratantes. Por que estão sendo utilizados os ca-
nais 1, 2 e 3 neste projeto? Por que os pontos de acesso
foram posicionados lado a lado? Por que, em uma dada
escola com mais de quinhentos alunos por turno, o pro-
jeto contempla apenas três pontos de acesso? Por que
este projeto custa tão caro? Estas são algumas perguntas
que só podem surgir na mente bem informada.
Metodologia
Nesta cartilha, duas escolas serão analisadas e tratadas
como possíveis cenários para um projeto de rede sem
fio: o CIEP Lindolpho Collor e o colégio Pedro II, ambos
localizados no município do Rio de Janeiro.
Utilizando como base a planta da escola e informações
adicionais, como a espessura das paredes e lajes, a pre-
sença de obstáculos metálicos, áreas de interesse de
2 Projeto Um Computador por Aluno

5. cobertura, existência de rede cabeada, número médio
de usuários por área, entre outras, esta cartilha indica
como pode ser projetada uma rede sem fio nas escolas.
Para saber mais,
leia a cartilha Os passos a seguir representam um procedimento sim-
Planejamento plificado para o projeto de uma rede sem fio. Uma etapa
da instalação importante é a realização do planejamento da instalação
(site survey). Alguns desses detalhes foram omitidos, já
que nosso foco nesse documento está mais na avaliação
de um projeto do que em sua confecção, com a conside-
ração de que os conceitos envolvidos nas duas tarefas,
confecção e avaliação, são similares.
1. Utilizando a planta do colégio, divida a área de inte-
resse em zonas de cobertura.
2. Coloque um ou mais pontos de acesso por zona, de
forma que a cobertura dentro da zona seja a mais
homogênea possível. Por exemplo, se for usado ape-
nas um ponto de acesso por zona, ele deve ser colo-
cado próximo ao seu centro.
3. Em cada zona definida, verifique possíveis fontes de
interferência, como outras redes e equipamentos
eletrônicos que irradiam sinal na faixa de 2,4 GHz.
4. Verificadas as fontes de interferência, liste os canais
Para saber mais, de operação que podem ser usados em cada ponto
leia a cartilha de acesso, devendo ser considerados apenas os
Redes sem fio canais ortogonais (1, 6 e 11).
5. Distribua os canais de operação dos pontos de acesso
em todas as zonas, de forma que pontos de acesso
adjacentes operem em canais diferentes.
Projetos de rede sem fio 3

6. Cenários
CIEP Lindolpho Collor
Os Centros Integrados de Educação Pública (CIEPs) fo-
ram fruto de um projeto educacional do governo do es-
tado do Rio de Janeiro, idealizado pelo sociólogo Darcy
Ribeiro e executado pelo então governador Leonel Brizo-
la durante as décadas de 80 e 90.
Uma das ideias contidas no projeto era a da unifor-
mização das escolas, isto é, todas as escolas públicas
deveriam possuir os mesmos recursos e características
arquitetônicas. O projeto arquitetônico dos edifícios é da
autoria de Oscar Niemeyer, tendo sido erguidas mais de
500 unidades no estado. A figura 1 mostra uma unidade
do CIEP. A escola Lindolpho Collor segue esse projeto.
Figura 1
CIEP
4 Projeto Um Computador por Aluno

7. As escolas são constituídas por três estruturas:
O edifício principal, que possui três pavimentos que
abrigam as salas de aula, centro médico, área admi-
nistrativa, cozinha, refeitório, banheiros, áreas de
apoio e recreação.
O ginásio esportivo, que também pode receber ativi-
dades artísticas e culturais.
O edifício da biblioteca e dos dormitórios.
Informações adicionais sobre a escola
O edifício principal possui divisórias de madeira entre
as salas de aula.
A divisória entre as salas é aberta na sua parte superior.
Aqui é importante frisar que os aspectos construtivos aci-
ma listados são de grande relevância para o projeto. En-
quanto informações sobre o número de pavimentos são
evidentemente importantes, outros detalhes, mais sutis,
também não devem ser negligenciados. Um exemplo é
o fato de divisórias serem usadas e o detalhe, aparente-
mente insignificante, de que existe abertura na sua par-
te superior. Essas observações são importantes porque
apontam para uma relativa baixa obstrução do sinal de
rede sem fio, em comparação, por exemplo, com o que
se observa no Colégio Pedro II, nosso próximo estudo de
caso. Se a obstrução é menor, menos pontos de acesso
serão necessários.
Projetos de rede sem fio 5

8. Projeto de rede sem fio
Neste estudo, será usado o edifício principal para proje-
to de cobertura de rede sem fio, cuja planta é mostrada
na figura 2.
Figura 2
Planta do CIEP
Conforme mencionado, o fato das divisórias entre as salas
serem finas e de madeira, e ainda possuírem uma aber-
tura na parte superior, faz com que o sinal eletromagnéti-
co consiga se propagar mais facilmente dentro do prédio,
permitindo a escolha de amplas zonas de cobertura.
Tipicamente, uma rede sem fio pode ter o raio de algu-
mas dezenas de metros. A área de cobertura, no entanto,
varia em função dos tipos de obstáculos e interferências
no ambiente.
Neste exemplo, definimos apenas duas zonas, como
mostra a figura 3.
6 Projeto Um Computador por Aluno

9. Figura 3
Marcação das
zonas de cobertura
no CIEP
Novamente, devido à situação propícia de propagação
do sinal de rede sem fio dentro do CIEP, um ponto de
acesso posicionado no centro de cada zona pode ser
suficiente para a cobertura total do edifício. A figura 4
mostra a localização dos pontos de acesso.
Projetos de rede sem fio 7

10. Figura 4
Posicionamento
dos pontos
de acesso
no CIEP
Foi verificada uma fonte de interferência no canal 11
no lado direito do prédio, possivelmente proveniente do
forno de microondas utilizado na cozinha localizada no
andar térreo. Com base nessa informação e procurando
alocar os canais de operação de forma que a rede de
um ponto de acesso não interfira no outro, optou-se pela
seguinte configuração de canais:
Ponto de acesso Canal
Ponto de acesso 1 11
Ponto de acesso 2 1
Considerações adicionais sobre este projeto
É importante compreender que a escolha de canais deve
levar em consideração as fontes de interferência e a pre-
sença de outras redes vizinhas. No exemplo em questão,
uma interferência no canal 11 foi observada e por isso
8 Projeto Um Computador por Aluno

11. o uso deste canal foi evitado nesta região. No caso dos
CIEPs, que são alocados em centro de terreno e tendem
a estar distantes de outros prédios, a interferência cau-
sada por redes vizinhas pode não ser um problema. Mas
a possibilidade existe. Provedores de Internet sem fio uti-
lizam antenas direcionais e potências maiores e podem
interferir na área da escola.
Em um bom projeto, os canais utilizados terão sido levan-
tados de antemão, na fase de planejamento de instalação
que identificará as interferências e as redes vizinhas que
competem pelo meio. Mas o planejamento, apesar de
fundamental, não é suficiente. Após a instalação da rede
é preciso que se realize uma validação. Nesta etapa será
verificado se a rede atende aos requisitos necessários,
principalmente em termos de cobertura. Neste processo,
um notebook deve ser usado para testar a qualidade da
conexão em diversos pontos da escola.
Ainda sobre a questão da cobertura, vale comentar a co-
locação dos pontos de acesso no primeiro pavimento do
edifício. Em um bom projeto, as distâncias verticais de-
vem também ser consideradas e, com isso, uma atenção
especial deve ser dada aos obstáculos verticais, como
pisos e lajes. Se por um lado as distâncias são menores
(em um prédio de três pavimentos, as distâncias serão
tipicamente inferiores a quinze metros), por outro uma
laje tende a ser um obstáculo mais substancial do que
uma parede, tanto por sua espessura quanto pela pre-
sença de ferragens no concreto.
Outra consideração importante diz respeito à capacida-
de da rede, ou seja, o número de usuários simultâneos
suportados. Esta é uma questão independente da cober-
tura, e voltaremos a ela nas considerações finais.
Projetos de rede sem fio 9

12. Colégio Pedro II
O Colégio Pedro II é uma tradicional rede de ensino pú-
blico (federal), localizada no estado do Rio de Janeiro e
consistindo de oito Unidades de Ensino. No município
do Rio de Janeiro há seis unidades e outras duas estão
nos municípios de Niterói e Duque de Caxias. Para esse
estudo foi escolhida a Unidade de Ensino do Centro do
Rio de Janeiro, que é o segundo mais antigo dentre to-
dos os colégios em atividade no país.
A escola é constituída por duas estruturas:
O edifício principal, constituído de dois pavimentos,
que abrigam as salas de aula, laboratórios, salas
administrativas e bibliotecas.
O edifício anexo, contendo um ginásio esportivo, que
também pode receber atividades artísticas e culturais,
estacionamento, ambulatório e depósitos.
Informações adicionais sobre a escola
O edifício é tombado.
Algumas paredes são espessas com pé-direito bem alto,
característicos dos prédios do período imperial brasileiro.
Possui árvores no pátio interno.
O edifício é totalmente coberto por uma rede cabeada.
Um edifício antigo, como o do colégio Pedro II, pode
trazer grandes desafios para um projeto de cobertura
de rede sem fio. As paredes espessas obstruem grande
parte da intensidade do sinal eletromagnético, fazen-
do-o ficar confinado a regiões cercadas por elas. Assim
como as paredes, as lajes entre os pavimentos também
são mais espessas que o convencional, prejudicando a
10 Projeto Um Computador por Aluno

13. comunicação entre os andares. O fato de o prédio ser
tombado pode trazer alguns complicadores, como a im-
possibilidade de passagem de cabos para ligar os pon-
tos de acesso. No entanto, como o prédio já possui uma
rede cabeada instalada, o tombamento não acrescentou
nenhum desafio adicional.
O sinal de rede sem fio é fortemente atenuado ao passar
por água. Por isso, corpos vivos são considerados potenciais
obstáculos para a propagação do sinal, e as árvores presen-
tes na área de ventilação do colégio Pedro II podem prejudi-
car a comunicação sem fio entre os dois lados da escola.
Projeto de rede sem fio
Será considerado apenas o edifício principal para pro-
jeto de cobertura de rede sem fio. A planta é mostrada
na figura 5.
Figura 5
Pavimentos do
Colégio Pedro II
Projetos de rede sem fio 11

14. As paredes espessas, já citadas acima, são visíveis na
figura 5 (destacadas por linhas mais grossas). Já que o
sinal fica, de certa forma, confinado em áreas cercadas
por essas paredes, a escolha das zonas de cobertura foi
influenciada pela presença delas.
Foram criadas sete zonas, todas menores do que as es-
colhidas para o CIEP, como mostra a figura 6.
Figura 6
Marcação de zonas
de cobertura no
Colégio Pedro II
No cenário do Colégio Pedro II foi feita uma abordagem
mais complexa para o posicionamento dos pontos de
acesso. Como a laje entre os pavimentos é mais espessa
que o convencional, optou-se pelo uso de mais de um
ponto de acesso em algumas zonas de cobertura, posi-
cionando um em cada andar.
12 Projeto Um Computador por Aluno

15. A figura 7 mostra o posicionamento dos pontos de
acesso nas zonas de cobertura. Percebe-se que é
mantida a prática de distribuir os pontos de acesso de
forma que a cobertura dentro de cada zona seja a mais
homogênea possível.
Figura 7
Posicionamento
dos pontos de
acesso no
Colégio Pedro II
A cantina localizada próxima ao ponto de acesso 2 e a
cozinha, próxima ao ponto de acesso 7, possuem fornos
de microondas que geram maior interferência no canal
11, sendo por isso mais interessante a escolha dos ca-
nais 1 ou 6 para esses pontos. Com base nessa informa-
ção e procurando alocar os canais de operação de forma
que a rede de um ponto de acesso não interfira no outro,
optou-se pela seguinte configuração de canais.
Projetos de rede sem fio 13

16. Ponto de acesso Canal
Ponto de acesso 1 1
Ponto de acesso 2 6
Ponto de acesso 3 11
Ponto de acesso 4 1
Ponto de acesso 5 6
Ponto de acesso 6 11
Ponto de acesso 7 1
Ponto de acesso 8 6
Ponto de acesso 9 11
Ponto de acesso 10 1
Considerações adicionais sobre este projeto
Não foi observada a presença de interferência de outras
redes sem fio Wi-Fi dentro do prédio do Colégio Pedro
II. A estrutura robusta do prédio, com fortes paredes de
pedra na fachada deve ter contribuído para tal fato. No
entanto, como foi necessária a colocação de dez pontos
de acesso dentro do prédio, deve-se estar atento à inter-
ferência entre as redes internas.
Da mesma forma como foi feito no cenário do CIEP, o
planejamento dos canais deve ser feito de antemão atra-
vés do site survey, alocando canais ortogonais (1, 6 ou
11) para pontos de acesso adjacentes. Para dez pontos
de acesso, é inevitável o reuso de algum canal, já que
existem apenas três canais ortogonais. Então, tal reu-
tilização deve ser feita de forma cuidadosa, colocando
as redes que operam no mesmo canal, fora do alcance
umas das outras.
14 Projeto Um Computador por Aluno

17. Após a instalação, é sempre importante a validação da
implantação da rede para verificar se ela atende aos re-
quisitos necessários em termos de cobertura. Novamente,
como no CIEP, um notebook deve ser usado para testar a
qualidade da conexão em diversos pontos da escola.
Apesar de não ter sido o caso específico do Colégio Pedro
II, prédios tombados e com paredes espessas podem ser
desafiadores em um item específico: como interconectar
os diversos pontos de acesso. Uma rede cabeada, pré-
instalada, é extremamente oportuna para o cenário em
questão; no entanto, ela nem sempre será possível, por
questões econômicas. Existem alternativas que podem
ser úteis, como o uso de equipamentos PLC.
PLC (Power Line
Communications):
Tecnologia que Considerações finais
utiliza a rede
elétrica para
comunicação
Existe uma grande diversidade de pontos de acesso,
de dados com grande variação em termos de potência e número
de usuários suportados. Por isso, a análise destes pro-
jetos deve levar em conta as características do ponto de
acesso proposto.
Um detalhe importante nesta análise é a questão da
cobertura versus a questão da quantidade de usuários
suportados. Na análise feita até aqui, foi considerada
apenas a questão da cobertura. No entanto, uma esco-
la pode estar inteiramente coberta e ainda assim pro-
ver uma experiência de uso frustrante. Se um ponto de
acesso for capaz de suportar apenas 25 usuários, por
exemplo (um desempenho bastante comum para pontos
de acesso de prateleira), uma rede com dois pontos de
acesso não será capaz de suportar mais de 50 usuários
simultâneos. Cabe, portanto, estabelecer se o uso con-
corrente da rede, por todos ou por um grande número de
alunos, é ou não um requisito necessário. Trata-se de um
requisito pedagógico que embasa um projeto técnico.
Projetos de rede sem fio 15

18. Se, por exemplo, o projeto propõe o uso de pontos de
acesso de baixo custo (menos de R$ 200,00, por exem-
plo) e exista a necessidade de oferecer acesso simultâneo
a duzentos alunos, o projeto apresentado para o CIEP é
claramente insatisfatório e necessitará da instalação de
mais pontos de acesso, como um ou mais por sala de
aula. Outra alternativa é o uso de pontos de acesso que
suportem um número significativamente maior de usuá-
rios, embora eles sejam bem mais caros.
Em síntese, é preciso tratar em separado a questão da
cobertura, que diz respeito às áreas da escola “ilumina-
das” pela rede sem fio, e a questão da capacidade, que
diz respeito à quantidade de acessos simultâneos que a
rede deve ser capaz de suportar.
Em relação à capacidade da rede, é preciso uma etapa
posterior de testes. Pela sua própria natureza, testes de
capacidade envolvem a situação real de uso, com gran-
des quantidades de clientes. Com isso, uma validação
final só será possível após a rede entrar em operação.
Voltando ao tópico da cobertura, é necessário frisar que
as aberturas e corredores são traços arquitetônicos im-
portantes. Um vão de uma escada, por exemplo, pode
facilitar a comunicação entre andares distintos, mas pre-
judicar a comunicação entre seus lados opostos. Ao pas-
so que um corredor pode agir como um duto concentra-
dor do sinal, através das sucessivas reflexões que sofre
nas paredes. Esses pontos acentuam a importância do
levantamento da cobertura após a execução do projeto.
Um aspecto importante, que diz respeito tanto à cober-
tura quanto à capacidade, é o balanceamento de carga
entre os pontos de acesso, isto é, a forma como os di-
versos usuários são distribuídos. Em geral, é importante
que os notebooks se associem sempre ao ponto de aces-
so mais próximo, já que usuários distantes utilizam taxas
mais baixas de conexão, o que sobrecarrega a rede como
16 Projeto Um Computador por Aluno

19. um todo (uma conexão lenta ocupa o meio por mais
tempo, e o meio é compartilhado por todos). Por isso é
importante que os pontos de acesso estejam bem posi-
cionados, isto é, distribuídos uniformemente e colocados
próximos aos seus usuários.
Pode-se argumentar que os clientes de rede sem fio (no-
tebook, por exemplo) já tendem a se conectar aos pontos
de acesso com sinal mais forte. Isso é, na maioria das
vezes, oportuno, mas pode sobrecarregar um ponto de
acesso, deixando o outro ocioso.
Em equipamentos de redes sem fio Wi-Fi mais sofistica-
dos, os pontos de acesso são muitas vezes comandados
por um controlador central que pode, entre outras coi-
sas, realizar uma distribuição automática de usuários.
Sem um sistema automático, no entanto, a distribuição
deve ser manual. Para isso, sugere-se a identificação
dos pontos de acesso por sua localização (o identificador
SSID pode ser usado para isso). Um aluno na biblioteca
deve, portanto, se conectar ao ponto de acesso identifi-
cado como “Biblioteca”, por exemplo.
Por fim, por melhores que sejam as técnicas e os pro-
gramas utilizados na elaboração de um projeto de redes
sem fio Wi-Fi, a natureza desses sistemas, sobretudo
para cobertura de áreas internas, é de baixa previsibili-
dade. Em geral, é importante atentar para o dia e horário
em que um determinado levantamento de interferências
é realizado. Um site survey realizado no domingo, por
exemplo, tende a apresentar um resultado pouco repre-
sentativo do comportamento da rede durante a semana.
Projetos devem ser testados pela realidade do uso.
Projetos de rede sem fio 17

20. 18 Projeto Um Computador por Aluno

21. Projetos de rede sem fio 19

22. 20 Projeto Um Computador por Aluno

23. Projeto Um Computador
por Aluno
Introdução >
Redes sem fio >>
Propagação de ondas >
Antenas >>
Planejamento
da instalação >
Configuração do
ponto de acesso >>
Segurança >
Projetos de rede
sem fio >>

24. Projeto UCA
Projetos de rede sem fio
O objetivo desta cartilha é oferecer
dois estudos de caso que possam
servir como embasamento na
análise de projetos de rede sem fio
Wi-Fi para as escolas brasileiras.