Tecnologias de Redes sem Fio

1. Tecnologias de Redes sem Fio Fundamentos

2. Fundamentos • Conceitos Básicos • Informação: Dados manipulados e processados • Sinal: Representação específica das informações no momento da transmissão • Onda eletromagnética que se propaga através de um meio físico • Tipos de Sinal • Analógico: Sinal que varia continuamente no tempo • Digital: Sinal que varia em um conjunto de valores discretos • Intervalo de sinalização (T): Caracteriza um símbolo digital transmitido • Intervalo de tempo durante o qual a amplitude do sinal transmitido permanece fixa

3. Fundamentos • Sinal Analógico • Sinal Digital

4. Fundamentos Componentes da Onda eletromagnética

5. Fundamentos • Transmissão de informação • A transmissão de informações via ondas eletromagnéticas se dá através da variação de • Amplitude - AM ou ASK (Amplitude Shift Keying) • Alta susceptibilidade a ruídos • Freqüência - FM ou FSK (Frequency Shift Keying) • Boa imunidade a ruídos • Fase - PM ou PSK • A escolha da freqüência portadora é importante • Padronização • Características de propagação do sinal • A potência associada às características da freqüência escolhida, determinará o alcance do sinal

6. Características da propagação • Quanto mais baixa a freqüência • Maior a imunidade a obstáculos • Menor alcance • Menor a direcionalidade • Quanto mais alta a freqüência • Menor a imunidade a obstáculos • Há maior reflexão em obstáculos • Há maior absorção pela chuva • Maior a direcionalidade • Maior alcance • Para ambas, • imunidade a interferências de motores e equipamentos elétricos é baixa

7. Fundamentos • Espectro Eletromagnético • Faixa de freqüências e respectivos comprimentos de ondas que caracterizam os diversos tipos de ondas eletromagnéticas • Porções de rádio, microondas, infravermelho e luz visível podem ser usados na transmissão de dados • Modulando-se amplitude, fase ou freqüência • Luz ultravioleta, os raios X e os raios gama • Mais difíceis de produzir e modular • Não se propagam bem através dos prédios • Perigosos para os seres vivos

8. Fundamentos - Espectro Eletromagnético Freqüência em Hertz KHz MHz GHz 100 104 108 1012 1016 1020 1024 Infra-vermelho Raios X Rádio Micro-ondas Raios Gamma UV Luz visível 10 KHz 1 MHz 100 MHz 10 GHz 1 THz 100 THz 10 PHz 100 KHz 10 MHz 1 GHz 100 GHz 10 THz 1 PHz Celular Fibra 802.16 FM Telecomunicações 802.11 AM Satélite Microondas TV

9. Fundamentos - Espectro Eletromagnético • Transmissão de Rádio • Fáceis de gerar • Podem percorrer longas distâncias • Penetram facilmente nos prédios • Normalmente são omnidirecionais • Propriedades das ondas de rádio dependem da frequência • Baixas frequências atravessam obstáculos, mas a potência cai abruptamente à medida que a distância da fonte aumenta • Altas frequências tendem a viajar em linha reta e a ricochetear nos obstáculos

10. Fundamentos - Espectro Eletromagnético • Transmissão de Microondas • Ondas trafegam praticamente em linha reta • Quanto mais altas as torres, maior a distância entre elas • Utilização de repetidores entre as torres • Antenas devem estar alinhadas com o máximo de precisão • Não atravessam muito bem as paredes de edifícios • Problema de Esmaecimento de vários caminhos • Problemas de absorção pelas águas das chuvas • Utilizadas em sistemas de televisão, telefonia fixa e telefonia celular

11. Fundamentos - Espectro Eletromagnético • Transmissão de Ondas de Infravermelho • Comunicação de curto alcance • Não atravessam paredes sólidas • Ângulo mínimo de visada • Baixas taxas de transferência • Em torno de 4Mbps • Usadas em dispositivos de controle remoto

12. Fundamentos - Espectro Eletromagnético • Transmissão por Ondas de Luz • Sinalização Óptica • Conectar LANs em dois prédios por meio de lasers instalados em seus telhados • Laser unidirecional, cada prédio precisa de um fotodector • Largura de banda alta, sem necessidade de licença • Problemas com chuva, neblina

13. Todas as Ondas da Cidade Aviões Canais de Televisão Rádio Táxi Contr. remoto, alarme de carro e portão eletrr. Bombeiro, ambulância e polícia. Microfone sem fio Tel. Fixa sem fio Rádio AM Pagers Rádio FM 535 KHz 27 MHz 72 MHz 108 MHz 470 MHz 806 MHz 1,6 MHz 50 MHz 75 MHz 140 MHz 608 MHz 190 KHz 2,61 MHz 43,7 MHz 54 MHz 88 MHz 180 MHz 800 MHz Aviões Rede sem fio infravermelho Celular 3G Radar de tempo Radar de Velocidade de carros Celular CDMA e TDMA Rede sem fio Banda ISM Rede sem fio Banda U-NII Celular GSM 23 GHz 2,9 GHz 5,850 GHz 10 GHz 2,7 GHz 15,7 GHz 900 MHz 1,8 GHz 2,4835 GHz 902 MHz 928 MHz 800 MHz 1,9 GHz 2,4 GHz 2,1 GHz 2,45 GHz 5,725 GHz Forno de microondas

14. Todas as Ondas da Cidade • Revista INFO EXAME - Todas as Ondas da Cidade: • Rádio AM: 535 KHz a 1,6 MHzRádio FM: 88 a 108 MHz • Telefonia fixa sem fio: 43,7 a 50MHz • Pagers: 54 a 72 MHz • Controle remoto, alarme de carro e controle de portão eletrônico: 27 a 75 MHz • Rádio taxi: 2,61 a 470 MHz • Rádios de bombeiro, ambulância e polícia: 140 a 180 MHz • Canais de TV: 54 a 806 MHz • Microfone sem fio: 470 a 608 MHz

15. Todas as Ondas da Cidade • Revista INFO EXAME - Todas as Ondas da Cidade: • Celular CDMA e TDMA: 800 a 900 MHz • Celular GSM: 1,8 a 1,9 GHz • Celular 3G: 1,9 a 2,1 GHz • Radar de tempo: 2,7 a 2,9 GHz • Radar de velocidade de automóvel: 10 a 23 GHz • Aviões: 190 KHz a 15,7 GHz • Wi-Fi (comunicação sem fio entre computadores):2,4 a 5 GHz • Forno de micro-ondas: 2,45 GHz • Wi-MAX – 2-11 Ghz e 10-66 GHz

16. Radiofreqüência – Termos e Definições • Típico Sistema de Radiofrequência (RF) • Informação é transmitida através de uma antena que converte o sinal de RF em onda eletromagnética

17. Radiofreqüência – Termos e Definições • Perda (Loss) e Ganho (Gain) • Se o sinal de saída é maior que o sinal de entrada, o dispositivo apresenta ganho • Se o sinal de saída é menor que o sinal de entrada, o dispositivo apresenta perda • Quando há perdas, diz-se que houve atenuação (fadding)

18. Radiofreqüência – Termos e Definições • Perda de Caminho (Path Loss) • Corresponde à perda da potência do sinal RF pela propagação através do espaço • Distância entre as antenas transmissora e receptora • Linha de visada, sem obstáculos, entre as antenas transmissora e receptora • Altura da antena

19. Radiofreqüência – Termos e Definições • Problemas de Interferência • Multicaminho (Multi-Path) • Sinal refletido chega ao seu destino por diferentes direções, sofrendo atenuações e atrasos

20. Radiofreqüência – Termos e Definições • Problemas de Interferência • Multicaminho (Multi-Path) • Provoca um fenômeno conhecido como desvanecimento de Rayleigh • Variações abruptas na potência do sinal dentro de um mesmo ambiente • Interferências Inter-Símbolos (ISI) • Quando sinais multicaminhos chegam com atraso no receptor, o resultado são vários ecos do sinal original • Aparecimento de fantasmas nas imagens de televisão

21. Radiofreqüência – Termos e Definições • Problemas de Interferência • Atenuação do Sinal por Obstrução • Árvores, edifícios e outros objetos podem obstruir parcialmente o caminho do sinal • Conceito de linha de visada entre as antenas é algo fundamental e imprescindível

22. Radiofreqüência – Termos e Definições • Problemas de Interferência • Condições do Tempo • Fortes ventos podem provocar a atenuação do sinal pelo deslocamento da antena • Alta intensidade de chuva pode provocar perdas de até 0,02 dB/Km

23. Transmissão sem Fio - Antenas • Convertem sinais elétricos que passam por um condutor em ondas eletromagnéticas (transmissão), oum converte ondas eletromagnéticas em sinais elétricos (recepção) • Características • Ganho (Gain): Indica o quanto o sinal de saída é maior que um sinal de entrada (medido em dBi) • Forma de radiação: Representação gráfica da distribuição da energia espacial da antena • Abas Laterais: Irradiam em qualquer direção, diferente da aba principal

24. Transmissão sem Fio - Antenas • Antena Omnidirecional • Irradia e recebe igualmente em todas as direções

25. Transmissão sem Fio - Antenas • Antena Direcional • Irradia e recebe a maior potência do sinal em uma única direção