Comunicação sem fio – aula 1 Prof. Anderson Terroso

Fundamentos de comunicação wireless A comunicação sem fio (wireless) pode ser de 3 formas: infravermelho (controle remotos): pequeno alcance, visada praticamente direta. Laser Radiofrequencia (wifi, bluetooth): utiliza as micro-ondas. As redes locais sem fio (WLAN´s – Wireless Local Area Network) é uma alternativa às redes convencionais com fio, com as mesmas características, mas de forma flexível, de fácil configuração e com uma conectividade aceitável.

Classificações

Classificações WPAN – Wireless Personal Area Network: rede aérea pessoal sem fio: é uma rede onde vários dispositivos, como celulares, estão conectados a uma rede sem fio disponibilizada em um alcance pequeno, normalmente alguns metros. Exemplo: bluetooth. A WPAN é projetada para pequenas distâncias. WLAN – Wireless Local Area Network (802.11):  uma rede local que usa ondas de rádio para fazer uma conexão Internet ou entre uma rede, ao contrário da rede fixa ADSL ou conexão- TV, que geralmente usa cabos. A WLAN pode ser do tipo INDOOR ou OUTDOOR.

WLAN INDOOR: é indoor quando o sinal está sendo transmitido em ambiente fechado normalmente na presença de muitos obstáculos, um escritório, por exemplo. Não há necessidade de visada direta entre as antenas para que haja comunicação. Alcance pequeno em torno de até 300 metros. Podem ter a presença de um Ponto de Acesso ou não. WLAN OUTDOOR: Dizemos que uma WLAN é outdoor quando o sinal está sendo transmitido ao ar livre, uma comunicação entre dois prédios é um bom exemplo. As antenas ficam nos topos dos prédios e para que haja comunicação é necessário haver visada direta entre elas. Possui longo alcance podendo chegar a vários kilômetros.

Tipos de redes wlan – 802.11 Rede BSS (Basic Service Set) –Ponto de Acesso ligado a rede cabeada e um ou mais clientes wireless. Comunicação entre clientes via Ponto de Acesso. O BSS compreende uma simples célula ou área de RF e tem somente um identificador (SSID). Rede ESS (Extended Service Set) – São 2 sistemas BSS conectados por um sistema de distribuição, seja ele LAN, WAN, Wireless ou qualquer outro. Necessita portanto de 2 Pontos de Acesso. Permite  roaming entre as células. Não necessita do mesmo SSID em ambos os BSS. Rede DS (Distribution Systems) : Os AP’s de múltiplos BSS’s são interconectados através do DS. Os AP’s podem ser interconectados através da rede cabeada ou não. Rede IBSS (Independent Basic Service Set): Uma rede IBSS consiste de pelo menos duas estações, onde não há ponto de acesso que conecte a rede a um sistema de distribuição. Essa rede também é conhecida como uma rede sem fio Ad-hoc.

WMAN: Wireless Metropolitan Area Network é uma rede de área metropolitana sem fio (wireless). WWAN: Wireless Wide Area Network – WWAN (Rede de longa distância sem-fio) é uma tecnologia que as operadoras de celulares utilizam para criar a sua rede de transmissão (CDMA, GSM, etc).

PADRÕES Como WLANs usam o mesmo método de transmissão das ondas de radio AM/FM, as leis que as regem são as mesmas destes. O FCC (Federal Comunications Comission), regula o uso dos dispositivos WLAN. O IEEE ( Institute of Eletrical and Eletronic Engineers) é responsável pela criação e adoção dos padrões operacionais.  802.11 Criado em 1994, foi o padrão original. Oferecia taxas de transmissão de 2 Mbps. Caiu em desuso com o surgimento de novos padrões. 802.11a Dentro dos padrões do IEEE chegava a 54 Mbps, mas nos fabricantes não padronizados podia chegar até 108 Mbps; Frequência de 5 GHz; Suportava 64 utilizadores por AP; Não sofria de interferência; Incompatível com os padrões no que diz respeito a Access Points 802.11 b e g; Alcance indoor de até 25 mts e outdoor de 75 metros;

802.11b: Transmissão de até 11 Mbps padronizada pelo IEEE e 22 Mbps nos não padronizados; Frequência de 2.4 GHz; Inicialmente suportava 32 utilizadores por AP; Alta interferência, devido a telefones móveis, microondas e dispositivos Bluetooth; Muito utilizado por provedores de internet sem fio; Incompatibilidade com dispositivos de fabricantes diferentes; Alcance indoor até 35 metros e outdoor até 100 metros; 802.11g: Baseado na compatibilidade do 802.11b; Velocidade de 54 Mbps; Incompatibilidade com dispositivos de fabricantes diferentes, assim como o 802.11b; Alcance indoor de até 25 mts e outdoor de 75 metros; Suscetível a interferência; 802.11n: Taxas de transferência de 65 Mbps a 300 Mbps; Frequência de 2.4 GHZ ou 5 GHz; Alcance indoor até 50 metros e outdoor de 126 metros; 802.11r: Padroniza o hand-off rápido – handoff é a transição de uma unidade móvel de uma célula para outra de forma transparente para o usuário. O handoff é essencial em telefonia móvel celular e algoritmos permitem um QoS (Qualitiy of Service) do sistema de telefonia.

802.15 (BLUETOOTH): 802.16 (Wi-Max): Utiliza um tipo de radiação eletromagnética; Classe 1 – 100 mW e alcance de até 100 metros; Classe 2 – 2.5 mW e alcance de até 10 metros; Classe 3 – 1 mW e alcance de até 1 metro; Versão 1.2 tem velocidade de 1 Mbit/s (mais comum); Versão 2.0 + EDR tem velocidade de 3 Mbit/s; Versão 3.0 tem velocidade de 24 Mbit/s (mais raro); Frequência 2.4 GHz a 2.5 GHz; 802.16 (Wi-Max): Wi-Max; Tem o objetivo de promover a compatibilidade e interoperabilidade (comunicação de forma transparente – padrões abertos) entre equipamentos do padrão 802.16; Alcance de até 50 km; Transmissão de 280 Mbps; Utilização outdoor;

Protocolo 802.11 Camada Física: Camada de Enlace: Codificação e decodificação de sinais; Geração/remoção de parâmetros (preamble) para sincronização; Recepção e transmissão de bits; Inclui especificação do meio de transmissão. 802.11 a, 802.11b, 802.11.c, ..... Camada de Enlace: O padrão 802 define duas camadas separadas, o LLC (Logical Link Control) e o MAC (Media Access Control): As funções da camada MAC são: Aspectos de transmissão: reunir dados dentro de um pacote com endereços e campos detecção de erro. Aspectos de recepção: abre pacote e executa reconhecimento de endereços e detecção de erros. Controle de acesso ao meio de transmissão LAN. As funções da camada LLC são: Provê interface para camadas superiores e executa controle de fluxo e erro de pacotes. 

Administração do espectro no brasil

Tipos de antenas usadas em redes wireless Antena Omnidirecional: São as antenas mais comuns e irradiam o espectro em um ângulo de 360 graus em formato circular; Existem no mercado antenas ominidirecionais com maior ganho, que podem substituir diretamente as antenas do ponto de acesso. Antena Painel setorial 90º: concentram o sinal em um ângulo de aproximadamente 90 graus, ou seja, um quarto de um círculo completo; ● Se instaladas no canto de um galpão ou cômodo, elas distribuem o sinal em todo o ambiente, deixando pouco sinal vazar no outro sentido; ● A maioria das antenas setoriais trabalham com ganho de 12 a 17 dBi; ● Embora no papel a diferença possa parecer pequena, uma antena de 17 dBi trabalha com uma potência de transmissão mais de 3 vezes maior que uma de 12 dBi

Antena Direcional: A maior parte das antenas direcionais à venda oferecem ganho de 14 a 19 dBi, mas não é incomum ver antenas com até 24 dBi; ● Estas antenas são mais úteis para cobrir alguma área específica, longe do ponto de acesso, ou interligar duas redes distantes; ● Usando duas antenas diretivas de alto ganho é possível criar enlaces de até 25 km, o que é mais de 150 vezes o que o alcance inicial.

Exemplo Potência de saída do Access Point = 100mW Ganho da Antena = 12dBi (i corresponde a antena isotrópica) Perdas: Primeiro conector: -3dB Segundo conector: -3dB Terceiro conector: -3dB Potencia_1 = 10*log (100) Potencia_1 = 20dBm Potencia_2 = 20dBm – 3dB – 3dB – 3dB + 12dBi = 23dBm ou seja 200mW 23/10 = log x x = 10^2,3 = 199,52mW