Quando a água chega fraca na torneira de casa, a causa pode estar em vários lugares: na caixa d’água, num cano entupido, numa emenda mal feita. Olhando só para a torneira, não dá para saber. A equipe técnica do Nupef estava numa situação parecida no início de 2024. No teste em Mosqueiro, o sinal de TVWS não passou de 400 metros e havia seis explicações possíveis. Para descobrir quais delas eram verdadeiras, foi preciso voltar ao laboratório e examinar cada parte do caminho do sinal separadamente.
Quais eram os objetivos?
Em campo, só se observa o efeito: o sinal chega fraco ou não chega. Calor, chuva, vegetação e distância agem ao mesmo tempo. É quase impossível separar a contribuição de cada um. Num ambiente controlado, é possível medir uma parte do sistema de cada vez, com energia estável e o tempo necessário para repetir o mesmo teste até confiar no resultado.
Esse era o objetivo do segundo teste da Fase 1, feito em março e abril de 2024: validar o funcionamento dos equipamentos de TVWS em ambiente controlado e testar, uma a uma, as hipóteses levantadas em Mosqueiro.
Como foi a montagem e construção?
O espaço foi cedido pelo LASSE, Núcleo de Pesquisa e Desenvolvimento em Telecomunicações, Automação e Eletrônica da Universidade Federal do Pará (UFPA). A bancada de testes ficou no Parque de Ciência e Tecnologia Guamá, em Belém. Ali o projeto tinha o que faltava em campo: energia estável, instrumentos de medição de precisão e tempo.
Para examinar o caminho do sinal, é preciso conhecê-lo. O sinal nasce no rádio da estação base e segue por um cabo coaxial até a antena. Depois viaja pelo ar até a antena da CPE e desce por outro cabo até o rádio que vai recebê-lo. Entre cada uma dessas partes há conectores, as peças metálicas que fazem a ligação.
A imagem que acompanha esta publicação é a de uma mangueira. Quanto mais longa e de pior qualidade for a mangueira, menos pressão chega à ponta. Um cabo coaxial funciona de modo parecido: parte da força do sinal se perde ao longo do cabo. Essa perda, chamada atenuação, cresce com o comprimento e com a pior qualidade do material. Cada emenda também é um ponto onde pode haver perda.
Como foram os testes de cabos, antenas e análise de espectro?
Para medir a perda nos cabos, a equipe usou um NanoVNA, um analisador de rede vetorial portátil. É um pequeno instrumento, do tamanho de um celular, que envia um sinal por um cabo ou antena e mede quanto dele chega do outro lado e quanto volta refletido. A comparação foi direta. Os cabos enviados pela Carlson Wireless, fabricante do kit, foram medidos lado a lado com os cabos confeccionados em Mosqueiro. Os de Mosqueiro perdiam muito mais sinal.
Era a primeira hipótese confirmada: a perda nos cabos explicava parte do alcance curto medido em campo. Na imagem da mangueira, um trecho mais fino e mais comprido estava roubando pressão antes de a água chegar à ponta.
Usando as antenas oficiais e o HackRF (um rádio definido por software), a equipe também mapeou os canais de TVWS e confirmou que alguns já estavam ocupados na região. Isso indica possíveis fontes de interferência, mas não prova que elas afetaram os testes.
O que a oxidação nos rádios revelou?
Ao abrir uma das estações base, a equipe encontrou oxidação, a ferrugem que se forma no metal exposto à umidade, nas conexões de radiofrequência, por onde passa o sinal de rádio. Era um problema que não estava na lista de Mosqueiro. Mesmo com cabos bons, conexões oxidadas reduzem a força do sinal, como uma emenda enferrujada numa mangueira.
Aqui a comparação tem um limite. Numa mangueira, a água que não passa vaza para fora. Num cabo, parte do sinal que não passa por uma conexão ruim volta em direção ao rádio, enquanto outra parte se transforma em calor. O efeito para quem está na ponta é o mesmo: menos sinal.
Primeiro, a equipe mediu a potência para avaliar o impacto. Depois, limpou as conexões e aplicou uma proteção química contra nova oxidação. O reparo incluiu:
- inspecionar todas as conexões e terminais;
- ligar a estação base diretamente a três CPEs, para isolar essa variável;
- substituir os cabos originais oxidados por cabos novos;
- adicionar pontos de medição para acompanhar o sinal com um analisador de espectro.
Como foi o aprimoramento do sistema solar?
Em paralelo, o sistema de energia solar também foi ajustado. A equipe instalou um sistema de análise de consumo que mede tensão, corrente e potência. Os cabos foram reorganizados para garantir um funcionamento mais estável em campo.
A caixa recebeu também uma placa de roteador Archer C7, com duas funções. A primeira é atuar como nó da rede mesh, a malha em que cada equipamento retransmite o sinal aos vizinhos. A segunda é servir de ponte de monitoramento. Ligado por cabo de rede (ethernet) à controladora de carga MPPT, que regula a energia que vai dos painéis para as baterias, o roteador lê os dados dela pelo protocolo SNMP, usado para consultar equipamentos de rede a distância.
Quais foram as medições no PCT Guamá e na UFPA?
Com os reparos feitos, as antenas foram instaladas em seis pontos de medição: quatro no Parque de Ciência e Tecnologia Guamá (PCT Guamá) e dois no campus da UFPA. O resultado foi um sucesso parcial. Os dois primeiros pontos tiveram bons resultados. O terceiro e o quarto mostraram instabilidade e falhas de sinal. Ajustes na posição das antenas melhoraram o quarto ponto, mas não resolveram todas as falhas.
Quais são as considerações finais?
Medindo uma parte do caminho de cada vez, a equipe confirmou duas causas reais: a perda nos cabos e a oxidação nas conexões. As demais hipóteses, como uma incompatibilidade entre componentes, um erro no firmware ou a interferência de outros sinais, continuam sem resposta definitiva. O laboratório não tinha instrumentos para testá-las separadamente.
O que aprendemos nesta etapa:
- Cabos ruins e conexões oxidadas podem, sozinhos, reduzir muito o alcance. Antes de suspeitar da tecnologia, vale examinar o caminho.
- Corrigir um problema não garante corrigir todos. É preciso medir de novo, uma parte de cada vez.
- Um laboratório só confirma o que tem instrumentos para medir. As hipóteses restantes ficam para outra etapa.
E agora?
Com os cabos trocados e as conexões recuperadas, o kit estava pronto para o destino para o qual foi pensado: o aldeamento Tururi, na Terra Indígena Caru. Restava saber se esses resultados se sustentariam no território.
Fontes
- Fatos do projeto: diário de bordo da Fase 1, Instituto Nupef, março e abril de 2024 (documento interno).
Para ir além
- Por que um enlace de rádio alcança menos do que o previsto (Explicação)
- Medir a perda de um cabo coaxial com o NanoVNA (Como fazer)
- Inspecionar e recuperar conexões de RF oxidadas (Como fazer)
Apoio: Internet Society Foundation (BOLT).