Mise en application et modifications du statut externe

Tabela 6.1: Avalia¸c˜ao das visualiza¸c˜oes Pergunta Sim (pessoas) Sim (%)

1 _{≈ 35 ≈ 70}

2 _{≈ 3 ≈ 6}

3 _{≈ 45 ≈ 90}

Resultado do levantamento realizado du- rante SIBGRAPI 2007.

6.6

Avalia¸c˜ao das Visualiza¸c˜oes Pedag´ogicas

Uma das finalidades deste projeto de pesquisa ´e melhorar o entendimento da ´area de eletromagnetismo. Uma oportunidade de avaliar as visualiza¸c˜oes apresentadas neste cap´ı- tulo surgiu no congresso SIBGRAPI 2007 em Belo Horizonte (BENDZ; FERNANDES; ZUFFO, 2007b). As id´eias deste trabalho, as Figuras 6.1 e 6.2, e uma anima¸c˜ao dos instantˆaneos da Figura 6.2, foram mostradas durante uma palestra. Antes de terminar a apresenta¸c˜ao, para uma plat´eia, composta de aproximadamente 50 pesquisadores (mes- trados, doutorados, e professores) da ´area de computa¸c˜ao gr´afica, foi pedida a resposta a trˆes perguntas sobre as visualiza¸c˜oes rec´em-apresentadas. As trˆes perguntas foram as seguintes:

1. Vocˆe entende um pouco mais sobre eletromagnetismo e propaga¸c˜ao de ondas eletro- magn´eticas agora?

2. Vocˆe entende muito mais sobre eletromagnetismo e propaga¸c˜ao de ondas eletroma- gn´eticas agora?

3. Vocˆe acha que este tipo de visualiza¸c˜oes melhora o entendimento de eletromagne- tismo entre alunos de gradua¸c˜ao?

O resultado deste levantamento semi-cient´ıfico ´e resumido na Tabela 6.1, e revela que a maioria das pessoas achava que as visualiza¸c˜oes ajudavam a entender um pouco mais o assunto de eletromagnetismo. Tamb´em, quase a turma inteira concordava que estes tipos de figuras e anima¸c˜oes poderiam ser usados de uma maneira vantajosa no ensino de eletromagnetismo. ´E interessante observar que trˆes pessoas na verdade tenham aumentado muito o entendimento do assunto, mesmo que o tempo da apresenta¸c˜ao fosse limitado `a 15 minutos.

6.7 Conclus˜oes 71

6.7

Conclus˜oes

Provou-se que o uso de iso-superf´ıcies ´e uma maneira bem-sucedida para visualizar a propaga¸c˜ao de ondas eletromagn´eticas representada por um conjunto m´ultiplo de dados volum´etricos.

Com o uso deste m´etodo, uma s´erie de imagens 3D, anima¸c˜oes, e at´e visualiza¸c˜oes imer- sivas, foram produzidas. Estas visualiza¸c˜oes foram vistas a fim de que explicassem v´arios fenˆomenos f´ısicos relacionados `a propaga¸c˜ao de ondas de r´adio de um modo intuitivo e pedag´ogico. Um grande cen´ario tridimensional complexo, tipicamente visto em simula¸c˜oes de ambientes fechados, foi simulado para demonstrar uma melhor compreens˜ao, atrav´es de meios visuais, de efeitos que poderiam deteriorar o desempenho em redes sem fio. Os resultados desta maneira de produzir visualiza¸c˜oes e anima¸c˜oes pedag´ogicas foram resumidos num artigo que foi apresentado no congresso “The Brazilian Symposium on Computer Graphics and Image Processing”, SIBGRAPI 2007, em Belo Horizonte em ou- tubro de 2007 (BENDZ; FERNANDES; ZUFFO, 2007b). Um levantamento foi conduzido em rela¸c˜ao `a apresenta¸c˜ao do artigo, e o resultado disto era uma aprova¸c˜ao geral que estes tipos de visualiza¸c˜oes ajudam a entender melhor o comportamento da propaga¸c˜ao de on- das eletromagn´eticas.

72

7

VISUALIZA¸C ˜OES DE PARˆAMETROS DE IEEE 802.11

(WI-FI) UTILIZANDO 3D CGHO-FDTD

Na introdu¸c˜ao, o uso de modelos determin´ısticos, por exemplo Tra¸cado de Raios (2D, 3D) e Diferen¸cas Finitas no Dom´ınio do Tempo (2D), foi escolhido por ser vantajoso a fim de que se obtivesse resultados precisos de simula¸c˜oes de redes sem fio. A origem dos dados visualizados nesta parte ´e do m´etodo de FDTD de alta ordem e malha grosseira que foi introduzido no cap´ıtulo 4. A t´ecnica de visualiza¸c˜ao de volume, que foi discutida na se¸c˜ao 3.2.1, ser´a usada neste cap´ıtulo para criar distribui¸c˜oes tridimensionais de alguns parˆametros importantes e interessantes que s˜ao normalmente simulados como uma parte do processo de planejamento de uma rede sem fio. A partir desta possibilidade de visuali- zar mapas de ambientes complexos tridimensionais, ser´a mostrada a vantagem de obter a informa¸c˜ao de desempenho esperado em diversos lugares, de uma maneira muito intuitiva. ´

E f´acil combinar o sinal simulado com fontes de ru´ıdo e interferˆencia, ou seja, polui¸c˜ao eletromagn´etica (electrosmog), a fim de que se possa prever o impacto do desempenho. Finalmente, ser´a demonstrado como os v´arios tipos de materiais dum pr´edio influenciar´a na distribui¸c˜ao do sinal emitido.

7.1

Parˆametros Importantes

Um dos parˆametros de grande importˆancia em uma rede sem fio ´e a taxa de trans- miss˜ao de dados, medida em megabits por segundo (Mbps). Oposto de redes cabeados, a taxa de transmiss˜ao de dados em redes sem fio pode flutuar rapidamente. A raz˜ao para isto ´e o impacto de ru´ıdo e interferˆencia, discutido na se¸c˜ao 5.3, que dentro de fra¸c˜oes de segundos pode deteriorar o desempenho da rede. Para o caso de IEEE 802.11, as taxas de transmiss˜ao de dados est˜ao variando entre 1-11 Mbps para IEEE 802.11b, e entre 1-54 Mbps para IEEE 802.11g.

7.1 Parˆametros Importantes 73

Tabela 7.1: Resumo dos requisitos de IEEE 802.11 Taxa de transmiss˜ao Sensibilidade SNIR

de dados (Mbps) (dBm) (dB) 54 -68 29 24 -79 18 11 -82 15 5,5 -87 10 1 -94 3 - -97 0

Uma indica¸c˜ao geral de algumas figuras de m´erito de fabricantes de equipamento compat´ıvel com a padr˜ao IEEE 802.11.

As taxas mais baixas usam t´ecnicas de modula¸c˜ao mais robustas e sup˜oem-se que fun- cionem quando a potˆencia de sinal recebida for s´o de alguns dBs maior do que o n´ıvel de ru´ıdo ou de sinais interferentes. Por´em, as taxas de transmiss˜ao de dados mais eleva- das aproveitam algoritmos de modula¸c˜oes mais sofisticados, mas tamb´em requerem uma diferen¸ca muito maior entre o sinal recebido desejado e as contribui¸c˜oes que perturbam. As vezes todas as fontes de ru´ıdo perturbadoras s˜ao unidas em um ´unico termo chamado a rela¸c˜ao de sinal ru´ıdo e interferˆencia (SNIR). Este termo ´e visto como sendo ´util desde que qualquer uma das duas fontes que tenha o n´ıvel de potˆencia mais alto, ser´a aquela que deteriorar´a o desempenho da rede.

Fabricantes de equipamentos que s˜ao compat´ıveis ao padr˜ao IEEE 802.11 especificam com sutis diferen¸cas as exigˆencias m´ınimas para conseguir certas taxas de transmiss˜ao de dados. A Tabela 7.1 serve como um resumo geral das especifica¸c˜oes descobertas em folhas de dados de alguns fabricantes. O parˆametro chamado sensibilidade especifica o valor da potˆencia m´ınima recebida necess´aria para que possa decodificar uma certa taxa de transmiss˜ao de dados, sob a condi¸c˜ao que os n´ıveis de ru´ıdo e interferˆencia est˜ao abaixo deste valor, ou seja, < -97 dBm, neste caso. Na presen¸ca de ru´ıdo e interferˆencia acima deste n´ıvel m´ınimo, a verdadeira coisa mais importante ´e o valor da SNIR, desde que descreva a diferen¸ca exigida em dB a fim de que se obtenha um certo n´ıvel de modula¸c˜ao. Este parˆametro ´e visto na terceira coluna da tabela e ´e simplesmente obtido pelo c´alculo da diferen¸ca entre os n´ıveis de potˆencia exigidos na segunda coluna e o valor ideal do n´ıvel de ru´ıdo (-97 dBm). Os valores nesta tabela foram usados para produzir as distribui¸c˜oes tridimensionais neste cap´ıtulo.