Desde o lançamento do Wi-fi 4 padrão, ambos os roteadores e pontos de acesso WiFi têm incorporado cada vez mais antenas, sejam elas antenas externas ou internas. É realmente necessário ter tantas antenas WiFi em um roteador? Quantas antenas WiFi um roteador deve ter para ter boa cobertura e velocidade? Hoje neste artigo vamos falar sobre a quantidade de antenas, e para que serve um roteador ter tantas.
Quais são as antenas de um roteador?
As antenas em um roteador sem fio são o que nos fornece conectividade WiFi para que possamos nos conectar sem fio com qualquer dispositivo. Antes de falar sobre o número de antenas, vamos falar sobre os componentes que um roteador incorpora:
- CPU : é responsável por processar todos os dados do roteador.
- Interruptor : é responsável por gerenciar toda a conectividade cabeada, e se conecta diretamente com a CPU para saber para onde deve direcionar esses pacotes
- memoria RAM : é responsável por armazenar todos os processos que incorpora o firmware do roteador, o funcionamento é igual ao de um PC. É uma memória volátil, toda vez que reiniciamos o roteador todas as informações são apagadas.
- Memória flash : é uma memória não volátil interna aos roteadores, serve para armazenar o firmware e “carregá-lo” na inicialização do roteador, é algo como o SSD ou disco rígido de um PC. Um detalhe importante é que não serve apenas para armazenar o firmware, mas também a configuração do próprio roteador. Graças a esta memória flash, não teremos que configurar o roteador toda vez que o iniciarmos.
Se falamos de um roteador sem fio, também temos um chipset que é especificamente responsável por gerenciar a conectividade sem fio, isso é chamado de Controlador de WiFi . Se o nosso roteador tiver uma única banda de frequência, teremos apenas um controlador WiFi. Se estivermos diante de um roteador de banda dupla simultânea ou de banda tripla simultânea, teremos dois ou três controladores WiFi respectivamente.
Os controladores WiFi são chipsets individuais, embora em alguns modelos de roteador, o principal CPU em si também é responsável pela gestão da rede wireless, uma vez que possui um controlador WiFi internamente. Os roteadores de baixo e médio alcance geralmente são assim para economizar custos de um chipset dedicado. O controlador WiFi é aquele que determina quantas antenas um roteador WiFi pode ter, se o controlador WiFi suporta apenas 2 antenas, então não podemos decidir colocar 3 antenas, porque a terceira não podemos conectar internamente ao controlador WiFi. Alguns fabricantes de controladores sem fio amplamente conhecidos são Broadcom, Qualcomm e também Realtek, o último fabricante é principalmente em roteadores de gama baixa e média, pois são mais baratos.
Tipos de antenas
No mundo do WiFi temos vários tipos de antenas, as omnidirecionais que emitem em todas as direções (no plano horizontal), as setoriais que emitem em um determinado setor de 90, 120, 135 ou 180 graus, e as direcionais que emitem com menor ângulo de incidência, da ordem de 30 ou 45 graus. Em todos os roteadores WiFi domésticos, temos antenas omnidirecionais, pois estamos interessados em fornecer cobertura WiFi em todas as direções do plano horizontal.
Em relação ao ganho das antenas, encontraremos um ganho entre 3dBi e 5.5dBi aproximadamente, devemos levar em consideração que quanto mais dBi de ganho tivermos, mais sensibilidade a antena terá e poderemos cobrir maior cobertura horizontal, porém sacrificando a cobertura é vertical porque o ângulo de incidência vertical é menor. Portanto, em um ambiente doméstico, não se recomenda muito ganho de antena, principalmente se tivermos uma casa com vários andares.
Antenas internas ou externas?
Atualmente estamos encontrando roteadores e sistemas WiFi Mesh que possuem antenas internas ou externas, de fato, em alguns modelos temos uma combinação de ambos, para algumas bandas de frequência são antenas externas e em outras antenas internas. Independentemente de serem antenas internas ou externas, o próprio cabo da antena que está na placa pode ser soldado diretamente nos amplificadores de potência, ou eles usam um conector UFL para dar a possibilidade de trocar o cabo da antena no futuro. .
Quando as antenas são internas, normalmente temos um cabo de antena que é soldado ou a um conector UFL do amplificador de potência, para a área do roteador onde foi colocada a antena interna, que ainda é uma espécie de placa de metal em vários lados do roteador. Na imagem a seguir você pode ver uma antena interna do FRITZ! Roteador Box 7590:
Quando as antenas são externas, normalmente temos o cabo da antena que está soldado ou a um conector UFL do amplificador de potência, ao conector RP-SMA da antena externa, que parafusaremos posteriormente para ter cobertura. Na foto a seguir você pode ver o cabo da antena (cor preta) para o conector RP-SMA do ASUS Roteador RT-AX88U:
Em relação à questão de qual é melhor, se antenas externas ou internas, como regra geral, roteadores que possuem antenas externas oferecem maior cobertura, mas isso depende de muitos fatores: intensidade do sinal, perdas de sinal através do cabo da antena e perda pelo Conector RP-SMA da antena externa, além do ganho da antena externa.
Um aspecto muito importante é que podemos orientar as antenas externas e modificar sua posição por nós mesmos , para testar se em determinado local o desempenho melhorou ou não, o mais aconselhável é colocar as antenas do roteador em uma posição diferente para irradiar em todas as direções. Porém, a tecnologia MIMO e Beamforming funcionarão para que não seja tão necessário orientar as antenas externas em nosso roteador, mas em certos cenários complexos onde temos casas com vários andares, seria aconselhável tentar mudar a posição das antenas e não ter todos eles da mesma forma vertical.
As antenas internas normalmente fornecem cobertura na forma de uma esfera, e não em forma de donut como as antenas externas. Portanto, enquanto uma antena interna fornece uma cobertura mais completa (para todos os lados), uma antena externa pode ir mais longe no plano horizontal. Um aspecto a favor das antenas externas (removíveis com conector RP-SMA) é que podemos trocá-las por antenas de maior ganho. Ao nível da potência de transmissão, será o mesmo em ambos porque o limite é definido pela legislação em vigor em cada país.
O mais normal é que o mesmo roteador com antenas externas e antenas internas sempre tenham a mesma cobertura, mas se em um roteador com antenas internas colocarmos obstáculos perto dele, logicamente ele será afetado por eles e eles darão menos cobertura. Por esse motivo, muitos fabricantes de roteadores os projetam para ficar em pé e não colocar livros em cima, o que é perigoso tanto para o resfriamento do roteador quanto para a cobertura WiFi.
Para que servem tantas antenas em um roteador?
Com o lançamento do padrão WiFi 4, foi lançada a MIMO (Multiple Input Multiple Output), uma tecnologia que nos permite aproveitar mais de uma antena para nos comunicarmos simultaneamente com um determinado cliente wireless. Isso significa que, se um roteador tiver duas antenas (independentemente de serem internas ou externas), ele permite que um cliente WiFi com duas antenas use as duas simultaneamente para o dobro da velocidade. O mesmo acontece se tivermos um roteador com três antenas e um cliente WiFi com três antenas, teremos o triplo da velocidade do que se usássemos uma única antena.
Um detalhe muito importante é que se um roteador tiver quatro antenas e o cliente WiFi tiver apenas duas, então logicamente eles só poderão se comunicar com duas antenas, mas as outras duas antenas restantes do roteador podem ser usadas por outro cliente WiFi para enviar e receber dados em quanto tempo termina a transmissão atualmente. Portanto, um maior número de antenas nos permitirá uma maior capacidade de clientes WiFi conectados simultaneamente.
Com os padrões WiFi 5 e WiFi 6, o MIMO foi aprimorado ainda mais com o lançamento do MU-MIMO. Enquanto com MIMO você não pode transferir dados simultaneamente de ou para vários clientes WiFi ao mesmo tempo, MU-MIMO permite isso. Um roteador que possui um total de quatro antenas e suporta MU-MIMO será capaz de transferir dados para os seguintes clientes simultaneamente:
- Um cliente WiFi com duas antenas
- Um cliente WiFi com uma antena
- Um cliente WiFi com uma antena
Mas se conectarmos clientes WiFi com apenas uma antena, poderemos transferir dados para até quatro clientes simultaneamente.
Portanto, o número de antenas que um roteador WiFi possui é muito importante para:
- Fornece maior velocidade WiFi para clientes com duas antenas ou mais.
- Fornece maior velocidade globalmente se MU-MIMO for compatível
- Maior capacidade da rede WiFi, maior número de clientes WiFi conectados sem que a velocidade seja muito afetada.
Devemos lembrar que a tecnologia MU-MIMO está disponível apenas na versão WiFi 5 (WiFi AC Wave 2) na banda de 5 GHz, e no novo padrão WiFi 6 está disponível em ambas as bandas de frequência (2.4 GHz e 5 GHz). Um detalhe muito importante é que, atualmente, o número máximo de antenas que temos disponíveis nos roteadores domésticos top de linha é de quatro antenas para cada banda de frequência wi-fi.
Você posiciona as antenas do roteador corretamente?
Roteadores com antenas internas, não há possibilidade de movê-los para qualquer lugar, o que se recomenda é deixar a área onde vamos colocar o roteador livre, para não ter obstáculos adicionais e que o sinal WiFi fique melhor. Em relação às antenas externas, dependendo de quantas antenas o roteador possui e do design do equipamento, o mais normal é posicioná-las de forma diferente e não todas na vertical, para tentar irradiar em todas as direções como se fosse uma esfera. No entanto, tanto a tecnologia MIMO quanto a de Beamforming trabalharão juntas para sempre nos fornecer a melhor cobertura, mesmo se tivermos as antenas verticalmente.
Em alguns testes que realizamos, tentamos posicionar as antenas horizontalmente para melhor alcançar o andar de baixo onde realizamos os testes de desempenho, e a diferença de velocidade é desprezível, cerca de 5% é ganho aproximadamente. Se você estiver em um ambiente onde a cobertura é muito fraca, é possível que neste caso valha a pena deslocar as antenas para tentar melhorar a cobertura recebida pelos clientes wireless.
Quanta cobertura é obtida com cada antena de um roteador?
Em espaços externos, se um roteador tiver uma ou mais antenas, não notaremos muita melhora em termos de cobertura. Mas, em ambientes internos, é fundamental que um roteador incorpore duas ou mais antenas, para aproveitar as vantagens das tecnologias MIMO e MU-MIMO que explicamos antes, bem como para tirar proveito da tecnologia Beamforming. A tecnologia Beamforming permite que você varie a relação de fase do sinal em cada antena, para “focar” o sinal wireless em um cliente WiFi específico e fornecer a ele um maior alcance e velocidade. Se nosso roteador tiver duas ou mais antenas para cada banda de frequência, podemos aproveitar todas essas tecnologias.
Em espaços internos, o sinal sem fio WiFi não para de saltar com os diferentes objetos em nossa casa, pessoas, móveis e muito mais, e, claro, o sinal irá diminuir gradualmente. Graças às tecnologias mencionadas, o sinal WiFi pode escolher vários percursos diferentes para o mesmo destino, utilizando cada antena com um caminho diferente para chegar ao cliente sem fios, e posteriormente “activando” aquele que nos der o melhor resultado. Quanto mais antenas tivermos em um roteador WiFi, menor a probabilidade de nenhuma delas chegar ao destino, é o que se chama diversidade de antenas, pois essas antenas estão fisicamente separadas e utilizam um sinal com fase diferente, que ajuda na redução de ruído e interferência de caminhos múltiplos. Se você tiver problemas de cobertura de WiFi, a diversidade de antenas pode ajudá-lo, portanto, quanto maior o número de antenas, maior a probabilidade de você ter cobertura.
De um modo geral, adicionar mais antenas no roteador ou nos clientes WIFi aumenta a cobertura, aumenta a qualidade do sinal e também o desempenho do WiFi (velocidade). Por último, também melhora a confiabilidade do link sem fio.
Por tudo que influencia a cobertura das redes WiFi, é difícil quantificar quanto ganharemos em cobertura com cada antena adicional que um roteador possui. A primeira coisa que devemos levar em conta é o funcionamento do MIMO e do MU-MIMO, pois está diretamente relacionado às antenas que temos, mas neste caso, não estamos falando de cobertura e sim da velocidade máxima que podemos alcançar. Em relação à cobertura, levando em consideração o desempenho obtido por dezenas de roteadores com as mais diversas configurações de antenas, deste artigo acreditamos que ter três antenas WiFi para cada banda de frequência é o melhor em cobertura / desempenho / preço do equipamento.