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` : Aula 3: Plataformas de Hardware Curso de Extensão Semana Acadêmica 2013-1 Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013 Introdução à redes sem fio inteligentes:

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1 ` : Aula 3: Plataformas de Hardware Curso de Extensão Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013 Introdução à redes sem fio inteligentes: Aula 3: Plataformas de Hardware Curso de Extensão Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013 Leonardo Roveda Faganello Lucas Bondan

2 Conceitos Básicos Plataformas de Hardware Arquiteturas USRP N210 Futuro dos Dispositivos Resumo 2 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013

3 Conceito de Rádio Cognitivo (RC) Acesso oportunista ao espectro Quatro funções básicas Sensoriamento Decisão Compartilhamento Mobilidade Como deve ser o hardware para suportar este conceito? 3 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013

4 Conceitos Básicos Plataformas de Hardware Arquiteturas USRP N210 Futuro dos Dispositivos Resumo 4 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013

5 Comunicação via Rádio Frequência (RF) 5 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013 Transmissor Receptor Canal

6 Comunicação via RF restrita a cada dispositivo Frequência de operação determinada ainda na fase de projeto Ex.: telefone celular 6 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013

7 Tecnologias de comunicação evoluíram Dispositivos agora utilizam diferentes tecnologias/frequências 3G Wi-Fi Bluetooth NFC LTE (4G) 7 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013

8 8 Deficiência: Hardware dedicado à cada tecnologia Dispositivos devem ser configurados manualmente para cada conexão

9 Tendência: Arquiteturas para múltiplas frequências Hardware deve suportar essa adaptatividade, tornando o rádio inteligente ou cognitivo 9 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013

10 Importância das Arquiteturas Os dispositivos devem se adaptar às mudanças É necessário que os dispositivos aprendam com o passado A implementação do conceito de Rádio Cognitivo demanda software e hardware 10 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013

11 11 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013 Software Defined Radio (SDR) Interface de rádio flexível, implementada tanto em software quanto em hardware Permite a implementação do handoff espectral

12 Conceitos Básicos Plataformas de Hardware Arquiteturas USRP N210 Futuro dos Dispositivos Resumo 12 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013

13 Exemplos de plataformas que suportam SDR SPEAKEasy Sora Flex 6700 Zeus ZS-1 USRP 13 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013

14 SPEAKEasy – U.S. Air Force ( ) Primeira plataforma de hardware para uso de SDR Objetivo inicial (Fase 1) era um rádio que pudesse operar de 2 MHz até 2 GHz Entrou em produção (Fase 2) operando entre 4 MHz e 400 MHz Primeiro projeto a utilizar FPGA para processamento digital de rádio 14 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013

15 Sora – Microsoft (2009) Plataforma desenvolvida para uso acadêmico Promete alto desempenho (SDR) e flexibilidade (arquitetura PC) Interface PCIe Pouca documentação 15 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013

16 Flex-6700 – Flex-Radio (2012) Processador RISC: 1.4 Ghz ARM Cortex Memória: 512 MB 1.33 Ghz DDR3 FPGA Xilinx XC6VLX130T Interface Ethernet 1 Gbps, 2 x USB2.0 Faixa de operação: Transmissão: 100 kHz-77 MHz e 135 MHz-165 MHz Recepção: 30 kHz-77 MHz e 135 MHz-165 MHz 16 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013

17 Zeus ZS-1 – SSB-Eletronic (2013) Faixa de operação: Transceiver: 3 MHz até 30 MHz ( Banda HF) Receiver: 300 kHz até 30 MHz Software Zeus Radio – específico para o ZS-01 Interface USB Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013

18 18 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013 Universal Software Radio Peripheral (USRP) Permite que computadores de propósito geral sejam utilizados como plataformas de hardware para SDR Placa-mãe possui uma FPGA

19 Conceitos Básicos Plataformas de Hardware Arquiteturas USRP N210 Futuro dos Dispositivos Resumo 19 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013

20 Software Communications Architecture (SCA) Desenvolvida pelo Departamento de Defesa dos EUA Independência de hardware Reuso de software 20 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013

21 Software Communications Architecture (SCA) Framework Central: 21 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013

22 Conceitos Básicos Plataformas de Hardware Arquiteturas USRP N210 Futuro dos Dispositivos Resumo 22 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013

23 23 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013 Características Conversores A/D de 14 bits e D/A de 16 bits Amostragens de até 25 MHz Suporte a MIMO Compatibilidade para sincronismo via osciladores externos Pode ser utilizado em qualquer rede de Rádio Cognitivo

24 Funcionamento 24 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013 Giga Ethernet

25 Placas Filhas 25 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013 Basic TX 1 – 250MHz Basic RX 1 – 250MHz RX/TX – 1050 MHz RX/TX – 2.9 GHz RX/TX – 2.1 GHz

26 Antenas 26 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de MHz – 1 GHz 5-6 dBi 850 MHz – 6.5 GHz 5-6 dBi Tri-band 144 MHz, 400 MHz e 1200 MHz Omni Quad-band 824 – 960 MHz e 1710 – 1990 MHz Omni - 3dBi Dual Band GHz e GHz Omni – 3 dBi

27 Nosso periféricos 27 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013 Cabo MIMO RX/TX 50 MHz GHz RX/TX 400 MHz – 4400 MHz Loop Back cable kit

28 Interfaces de comunicação Interface Giga Ethernet para comunicação com o PC Porta de expansão para operação MIMO 28 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013 MIMOGiga Ethernet

29 Conceitos Básicos Plataformas de Hardware Arquiteturas USRP N210 Futuro dos Dispositivos Resumo 29 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013

30 Curto Prazo Maior flexibilidade para programação dos dispositivos FPGA acessível Independência de hardware auxiliar Médio-longo prazo Ampla faixa de frequências em um único dispositivo Sistema em um único chip (SoC) 30 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013

31 Conceitos Básicos Plataformas de Hardware Arquiteturas USRP N210 Futuro dos Dispositivos Resumo 31 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013

32 Arquiteturas tradicionais dificultam a implementação de RCs Novas arquiteturas buscam prover funcionalidades necessárias para RC Ex.: USRP N210 Futuramente espera-se que os dispositivos possam ser ainda mais cognitivos 32 Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013

33 ` Obrigado! Perguntas? Lucas Bondan Leonardo Roveda Faganello Curso de Extensão Semana Acadêmica Porto Alegre, 20 a 24 de maio de 2013


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