Tecnologias de Redes sem Fio Fundamentos

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

Fundamentos Sinal Analógico Sinal Digital

Fundamentos Elétrons, ao oscilarem, criam ondas eletromagnéticas que propagam-se através do espaço Número de oscilações por segundo freqüência ( f ) - medida em hertz (Hz) Distância entre dois máximos ou mínimos consecutivos da oscilação comprimento de onda (  ) - medido em metros Amplitude – Altura da onda eletromagnética 

Fundamentos Componentes da Onda eletromagnética

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

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

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

Fundamentos - Espectro Eletromagnético Freqüência em Hertz KHz MHz GHz 100 104 108 1012 1016 1020 1024 Rádio Micro- ondas Infra- vermelho UV Raios X Raios Gamma 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 AM 802.11 Satélite Microondas TV

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

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 Problema de Esmaecimento de vários caminhos Solução: Operadoras mantém 10% dos seus canais ociosos para quando uma banda de frequência for eliminada temporariamente

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

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

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 190 KHz 535 KHz 1,6 MHz 2,61 MHz 27 MHz 43,7 MHz 50 MHz 54 MHz 72 MHz 75 MHz 88 MHz 108 MHz 140 MHz 180 MHz 470 MHz 608 MHz 800 MHz 806 MHz Aviões Rede sem fio infravermelho Celular 3G Radar de tempo Radar de Velocidade de carros Celular CDMA e TDMA UNII - 5,15 - 5,35; 5,725 - 5,85 GHZ - Banda não licenciada, para uso do serviço nacional de informação de infra-estrutura Rede sem fio Banda ISM Celular GSM Rede sem fio Banda U-NII 800 MHz 900 MHz 902 MHz 928 MHz 1,8 GHz 1,9 GHz 2,1 GHz 2,4 GHz 2,45 GHz 2,4835 GHz 5,725 GHz 5,850 GHz 2,7 GHz 2,9 GHz 10 GHz 23 GHz 15,7 GHz Forno de microondas

Todas as Ondas da Cidade Revista INFO EXAME - Todas as Ondas da Cidade: Rádio AM: 535 KHz a 1,6 MHz Rádio 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

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

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

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)

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

Radiofreqüência – Termos e Definições Alcance de propagação do sinal Alcance de Transmissão Possibilidade de comunicação Baixas taxas de erros Alcance de Detecção Detecção de um possível sinal Nenhuma comunicação possível Alcance de Interferência Sinal pode não ser detectado Sinais adicionais provocam interferências

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

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

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

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

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 Antena é o dispositivo cuja função é transformar energia eletromagnética guiada pela linha de transmissão em energia eletromagnética irradiada, pode-se também dizer que esta lei serve também no sentido inverso, isto é, transformar energia eletromagnética irradiada em energia eletromagnética guiada para a linha de transmissão. Portanto, sua função é primordial em qualquer comunicação onde exista radiofreqüência.

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

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