Camada Física: Meios de transmissão não guiados

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1 Alan Menk Santos Camada Física: Meios de transmissão não guiados Transmissão sem Fio Pessoas cada vez mais dependente das redes; Alguns especialistas afirmam que haverá apenas dois tipos de tecnologia no futuro (fibras e sem fio); Será? 1

2 O homem não inventou as ondas eletromagnéticas, mas aprendeu a utilizá-las. Tópicos da Camada Física: ; Transmissão de Rádio; Transmissão de Microondas; Ondas de infravermelho e milimétricas; Transmissão por ondas de luz; 2

3 Os Elétrons criam ondas eletromagnéticas que podem se propagar pelo espaço livre. Essas ondas foram previstas pelo físico inglês Maxwell em 1865, mas foram observadas pelas primeira vez pelo físico alemão Heinrich Hertz em O número de oscilações por segundo de uma onda eletromagnética é chamado frequência f, e é medido em Hz (Hertz); A distância entre dois pontos máximos (ou mínimos) consecutivos é chamada de comprimento de onda (lambda). 3

4 Quando se instala uma antena com tamanho apropriado, as ondas eletromagnéticas podem ser transmitidas e recebidas com eficiência. Toda a comunicação sem fio é baseada nesse princípio. As ondas eletromagnéticas viajam à mesma velocidade, independente da sua frequência. Essa velocidade é chamada de velocidade da luz c, aproximadamente 30 cm por nanossegundo. Já no cobre ou na fibra ela é cerca de 2/4 desse valor e se torna liogeiramente dependente da frequência. Toda a comunicação sem fio é baseada nesse princípio. 4

5 Muitos viram no último domingo, 05 de agosto de 2012, falando-se sobre a nova exploração de Marte. Um jipe que deram o nome de Curiosity, que significa Curiosidade em português, para coletar algumas informações geológicas daquele planeta, onde vai ficar dois anos, isso de planeta Terra, fazendo essas análises e enviando informações. Diga agora, quem não ficou impressionado com as tecnologias empregadas nesse projeto, um projeto que custou na faixa de 5 bilhões de reais para a empresa espacial NASA, tal que utilizou parcerias com a ESA, no sentido de utilizar um de suas sondas espaciais para retransmitir informações com relação aos "sete minutos de terror", que era a parte mais complexa, a aterrissagem. Como vimos amistosas tecnologias foram empregadas, fora os cálculos na rota de sua chegada em Marte até a programação de inteligência artificial do Curiosity. Foi explanado sobre tantas tecnologias, que pode até passar desapercebido para outros, mas não para acadêmicos e profissionais da área de TI, o fato da transmissão dos dados só chegarem ao processamento da NASA (à Terra) com 13 minutos de atrasos. Todas as ondas de rádio (ondas eletromagnéticas) viajam à velocidade da luz e são comumente identificada por um valor determinado, conhecido como frequência (f). Frequência é o número de ciclos (ou ondas) que ocorrem num tempo padronizado em 1 segundo. Por convenção internacional a unidade de medida de frequência é Hertz (Hz). Esta unidade de medida admite os seguintes múltiplos: * KHz : Kilo Hertz = Hz * MHz : Mega Hertz = Hz * GHz : Giga Hertz = Hz Assim, uma frequência de 7,055 MHz equivale a 7055 KHz. 5

6 Já o comprimento (l) de uma determinada onda é medido em metros (m) e seu valor é obtido através de uma relação entre a velocidade da luz e a frequência. Simplificando podemos obter o valor do comprimento de onda dividindo 300 pelo valor da frequência em MHz (l = 300 / f (MHz)). Assim uma frequência de KHz (ou 150 MHz) terá um comprimento de onda de 2 metros. No caso de ondas cujo comprimento seja menor do que 1 metro usaremos como unidade de medida o centímetro (cm). A equação universal da onda Em que: v: Velocidade da onda λ: Comprimento de onda f: Frequência de onda Comprimento de onda. 6

7 Outra divisão importante diz respeito à primeira divisão que faremos no espectro de rádio frequências, as bandas. Assim o espectro é dividido nas seguintes bandas : * de 3 KHz a 30 KHz : VLF (Very Low Frequency) * de 30 KHz a 300 KHz : LF (Low Frequency) * de 300 KHz a 3000 KHz : MF (Medium Frequency) * de 3 MHz a 30 MHz : HF (High Frequency) * de 30 MHz a 300 MHz : VHF (Very High Frequency) * de 300 MHz a 3000 MHz : UHF (Ultra High Frequency) * de 3 GHz a 30 GHz : SHF (Super High Frequency) * de 30 GHz a 300 GHz : EHF (Extremely High Frequency) Comprimento da Onda de Rádios amadores * MF o 160 m khz a 1850 khz * HF o 80 m khz a 3800 khz o 40 m khz a 7300 khz o 30 m khz a khz o 20 m khz a khz o 17 m khz a khz o 15 m khz a khz o 14 m khz a khz o 12 m khz a khz o 10 m khz a khz * VHF o 6 m - 50 MHz a 54 MHz o 2 m MHz a 148 MHz o 1,3 m MHz a 225 MHz * UHF o 70 cm MHz a 440 MHz o 33 cm MHz a 907,5 MHz e 915 MHz a 928 MHz o 23 cm MHz a 1300 MHz o 13 cm MHz a 2450 MHz * SHF o 9 cm MHz a 3600 MHz o 5 cm MHz a 5925 MHz o 3 cm - 10 GHz a 10,50 GHz 7

8 As porções de Rádio, microondas, infravermelho e luz visível do espectro podem ser usadas na transmissão de dados, desde que seja modulada a amplitude, a frequência ou a fase das ondas. A luz ultravioleta, os raios X e os raios gama representariam opções ainda melhores, por terem frequências mais altas, mas são difíceis de produzir e modular, além de não se propagarem bem através de prédios e ainda serem perigosas para os seres vivos. 8

9 no Brasil Consultar o Espectro no Brasil Divisão do Espectro no Brasil Situação desesperadora do Brasil acao=264865&assuntopublicacao=apresenta%e7%f5es%20%20?%2031%20de %20agosto%20de% &caminhoRel=null&filtro=1&documentoPath= pdf 9

10 Transmissão de Rádio As Ondas de rádio são fáceis de gerar, podem percorrer longas distâncias e penetrar facilmente nos prédios; As ondas de rádio são também omnidirecionais, o que significa que elas viajam em todas as direções a partir da fonte, deste modo o receptor não precisa estar alinhado com o transmissor e vice-versa. Então omnidirecional é perfeito! A GM também achou isso em 1970 quando equipou os novos Cadillacs em Ohio. Transmissão de Rádio As ondas de rádio dependem da frequência; Em baixas frequências elas atravessam obstáculos; Em altas as ondas tendem a viajar em linha reta e ricochetear nos obstáculos. Ambas as frequências as ondas de radio estão sujeitas a interferência de motores e outros equipamentos elétricos. 10

11 Transmissão de Rádio Transmissão de microondas Acima de 100 MHz as ondas trafegam praticamente em linha reta e, portanto, podem ser concentradas em uma faixa estreita. A Concentração de toda a energia em um pequeno feixe através de uma antena, tendo a necessidade de estarem alinhadas ao extremo. Antes da fibra óptica, era a transmissão por microondas a responsável pela comunicação em longa distância. A distância entre as torres não pode ser maior que 80 KM*, por conta da curvatura da terra. (A distância entre os repetidores aumenta de acordo com a raiz quadrada da altura da torre). *Considerando uma torre de 100mts. 11

12 Transmissão de microondas Ao contrário das ondas de rádio, as microondas não atravessam muito bem as paredes dos edifícios. As bandas de até 10GHz são de uso rotineiro, mas a partir de 4 GHz surge um novo problema: a chuva!!! Como a onda tem alguns centímetros qualquer perda é relevante para telecomunicação. A comunicação por micrrondas é muito usada na telefonia a longa distância, em telefones celulares, na distribuição de sinais de TV. Vantagens: Economico, Economico e Economico. Transmissão de microondas 12

13 Ondas de infravermelho/milimétricas São extensamente utilizadas na comunicação de curto alcance. Todos os dispositivos de controle remoto utilizados nos aparelhos de televisão, dvds, controles em geral empregam a comunicação por infravermelho. Eles são relativamente direcionais, econômicos e fáceis de usar. Mas tem um probleminha : Não atravessam superfícies solidas. Será que é um problema? Ondas de infravermelho/milimétricas 13

14 Transmissão por ondas de luz A sinalização óptica sem guia é utilizada há seculos. A versão mais moderna consiste em conectar as LANs em dois prédios por meio de lasers instalados em seus telhados. Esquema é unidirecional, com isso cada prédio precisa do seu próprio raio laser e fotodetector. Alta largura de banda, com custo baixo; O probleminha problemão : Apontar um feixe de raios laser com 1mm de largura para um alvo com o tamanho da cabeça de um alfinete a 500 metros de distância. Outros probleminhas: Não funciona em chuva, neblina, mas funciona em dias ensolarados. Ooops temos problemas também com dias ensolarados. Transmissão por ondas de luz 14

15 Transmissões não guiadas DÚVIDAS?!?!? Próxima Satélites de Telecomunicações 15

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