Numa bancada de testes, com os equipamentos a poucos metros um do outro, o sinal chegava com 80% de qualidade. Entre janeiro e fevereiro de 2024, a equipe técnica do Nupef levou o mesmo kit para Mosqueiro, distrito de Belém, no Pará. Lá o resultado foi outro: a partir de 400 metros, os equipamentos deixavam de se comunicar.
Mosqueiro é uma ilha fluvial próxima a Belém, cercada de água e com muita vegetação. Ali estavam três condições que o projeto precisaria enfrentar na Terra Indígena Caru: água, mata e distância. Era o lugar adequado para testar o kit inteiro funcionando junto antes de levá-lo a um território onde qualquer erro custaria uma nova viagem longa.
Quais equipamentos estavam em uso?
O centro do teste era o kit de TVWS, a tecnologia que usa faixas livres do espectro de televisão. Ele tem duas partes. A estação base é o rádio principal, ligado a antenas instaladas num ponto alto, de onde o sinal parte. As CPEs, sigla em inglês para equipamento nas instalações do cliente, são rádios menores com antena, instalados onde a conexão será usada.
As antenas eram setoriais: concentram o sinal numa direção, como uma lanterna concentra a luz num facho, em vez de espalhá-lo em todas as direções como uma lâmpada. É essa imagem que acompanha esta publicação.
Junto do kit foram instrumentos para observar o espectro, como um analisador de espectro e rádios definidos por software ( SDR). Também foram um kit de energia solar, rádios de comunicação para a equipe e um drone para observar os pontos de instalação do alto.
Como foi o teste de bancada?
A validação começou antes da ida a campo, na própria bancada de testes. A estação base foi ligada diretamente às CPEs por cabo coaxial, com atenuadores para que o sinal forte não danificasse os componentes.
No primeiro teste, todos os equipamentos funcionaram normalmente. No segundo, já com roteadores e computadores configurados, vieram as primeiras surpresas: um dos dispositivos recebeu um endereço de rede diferente do esperado e os indicadores luminosos se comportaram de forma inconsistente. O material do fabricante não explicava o que cada padrão de luz significava.
Como foi a energia solar para a CPE?
A CPE foi alimentada por um kit solar off-grid. As medições mostraram que ela consome cerca de 10 W. Uma antena de internet via satélite de órbita baixa, como a usada como reserva no projeto, consome de 50 a 75 W. Para quem depende de baterias carregadas pelo sol, essa diferença decide quantas horas a conexão se mantém depois do pôr do sol.
Como foi a montagem das antenas?
A estação base foi instalada num poste de 4 metros sobre um mirante, a cerca de 9 metros do solo. Duas dificuldades apareceram logo. Não havia ferragem própria para fixar o equipamento ao poste, o que a equipe resolveu com tábuas de madeira da região. Os cabos que vieram com o kit eram curtos demais e foram substituídos por cabos de cerca de 3 metros confeccionados ali mesmo. Esse detalhe voltaria a importar mais tarde.
A CPE fixa ficou a 2,8 km da base, a cerca de 6 metros de altura. Um tripé de iluminação foi adaptado para servir de estrutura móvel.
Como foram os primeiros testes de conectividade?
Com as antenas a 50 metros uma da outra e apontadas de frente, a qualidade do sinal foi de 80%. Quando a antena da CPE foi girada para o lado, caiu para 60%. Virada para a direção oposta, caiu para 35%. Como uma lanterna apontada para a parede de trás, a antena ainda recebia algum sinal, mas só o que chegava por reflexão em outros objetos.
Depois vieram os testes de distância. O ponto fixo, na sacada de uma casa a 2,8 km da base, não conseguiu se conectar mesmo depois de várias mudanças de posição. Dos cinco pontos móveis testados ao longo do rio, só um recebeu sinal, a 200 metros da base. Ainda assim, era um sinal ruidoso, com muita perda de pacotes. Quando as antenas foram reorientadas para o interior da ilha, o alcance chegou a 400 metros, mas as perdas continuaram altas. A troca por outro modelo de antena não mudou o resultado.
Aqui a imagem da lanterna chega ao seu limite. Uma lanterna não atravessa árvores, enquanto o sinal do TVWS atravessa, ao menos em parte. A comparação ajuda a entender a direção do sinal, mas não explica por que ele perdeu tanta força com a distância.
Quais hipóteses foram levantadas?
Quando o resultado fica tão abaixo do esperado, a primeira tarefa é listar tudo o que poderia explicá-lo, sem escolher uma causa antes da hora. A equipe chegou a seis hipóteses:
- Cabos: cabos coaxiais mais longos ou de qualidade inferior poderiam limitar o alcance a menos de 1 km.
- Chips: uma incompatibilidade entre componentes internos poderia impedir o controle adequado da parte de rádio do equipamento.
- Firmware: o firmware talvez não estivesse configurado corretamente para o novo chip do fabricante.
- Interferência: outros sinais na região poderiam estar causando interferência.
- Saturação do espectro: era possível haver saturação do espectro, mas os instrumentos usados em campo não a confirmaram.
- Altura das antenas: em especial a da estação base.
Para ter uma referência, a equipe usou o programa Radio Mobile, que simula, com base no relevo, o sinal esperado em cada enlace. A simulação previa resultados bem melhores do que os medidos. Ela não diz o que deu errado, mas mostra que algo no caminho estava tirando força do sinal.
O que ficou desse campo?
O alcance caiu de quilômetros, como se esperava, para algumas centenas de metros. Ao final de Mosqueiro, ainda não sabíamos por quê: as seis hipóteses continuavam em aberto. O restante do kit, no entanto, funcionou. A energia solar, a comunicação da equipe e o registro por drone precisavam apenas de ajustes.
O que aprendemos nesta etapa:
- “Ainda não sabemos” é uma resposta legítima quando várias causas possíveis continuam em aberto ao mesmo tempo.
- Um teste de campo mostra que existe um problema, mas raramente revela a causa. Para isso, é preciso voltar a um ambiente controlado.
- O que a simulação prevê pode ser muito diferente do que se mede em campo, mesmo com os mesmos dados de entrada.
E agora?
Com seis hipóteses na mesa e nenhuma forma de testá-las uma a uma em Mosqueiro, o passo seguinte foi voltar a um laboratório preparado para medir cada parte do sistema separadamente. O problema estaria nos cabos, no equipamento ou numa combinação dos dois?
Fontes
- Fatos do projeto: diário de bordo da Fase 1, Instituto Nupef, janeiro e fevereiro de 2024 (documento interno).
Para ir além
- Por que um enlace de rádio alcança menos do que o previsto (Explicação)
- Montar uma bancada de testes de TVWS com atenuadores (Como fazer)
Apoio: Internet Society Foundation (BOLT).