Redes Sem Fio
Você vai aprender: Contextualização das redes sem fio; Fundamentos de transmissão de sinais digitais; Fundamentos de radio comunicação; Arquiteturas em redes sem fio; Redes WLAN padrão IEEE 802.11; Instalação e configuração; WLAN padrão IEEE 802.16 (WiMax); Redes Bluetooth.
Bibliografia Forouzan, Behrouz A. Comunicação de Dados e Redes de Computadores. 4. ed. McGraw-Hill, 2008. KUROSE, J. F. Redes de Computadores e a Internet: uma abordagem top-down. 5. ed. Pearson Addison Wesley, 2006
O que é uma rede sem fio? Introdução É uma infraestrutura de comunicação que permite a transmissão de dados e informações sem a necessidade do uso de cabos. Elementos de uma rede sem fio Podemos identificar os seguintes elementos em uma rede sem fio: Enlace Cliente ou Hospedeiro. A.P. (Access Point), Ponto de acesso ou Estação-base.
Guglielmo Marconi Histórico Inventor do primeiro sistema prático de telegrafia sem fios. Marconi se baseou em estudos apresentados em 1897 por Nikola Tesla para em 1899 realizar a primeira transmissão pelo Canal da Mancha. A teoria de que as ondas eletromagnéticas poderiam propagar-se no espaço, formulada por James Clerk Maxwell, e comprovada pelas experiências de Heinrich Hertz, em 1888, foi utilizada por Marconi entre 1894 e 1895. A capacidade de se comunicar com pessoas em movimento evoluiu bastante desde então e foi apenas nas décadas de 1960 e 1970 que os laboratórios Bell desenvolveram o conceito de celular e forneceu comunicação sem fio para uma população inteira. Fonte: Rappaport, Theodore S. Comunicações sem fio: princípios práticos. 2 ed. Pearson. 2009.
Nos Estados Unidos Histórico Em 1934 sistemas de rádio de amplitude modulada (AM) foram instalados em 194 carros de policia. Em 1935 Edwin Armstrong demonstrou a frequência modulada (FM) e esse sistema tem sido a principal técnica de modulação usada para os sistemas móveis. A Segunda Guerra Mundial acelerou o desenvolvimento das tecnologias. Em 1946 o primeiro serviço telefônico móvel público foi introduzido em 25 cidades, era um sistema semiduplex. Nos anos 50 e 60, os laboratórios Bell e outras companhias de todo mundo desenvolveram a teoria e técnicas de radiotelefonia celular, embora antes do final dos anos 70 ainda não houvesse tecnologia disponível para implementa-la. Fonte: Rappaport, Theodore S. Comunicações sem fio: princípios práticos. 2 ed. Pearson. 2009.
Tecnologias sem fio Sem Fio
As redes sem fio são classificadas: WPAN Classificação Wireless Personal Area Network ou rede pessoal sem fio. Normalmente utilizada para interligar dispositivos eletrônicos fisicamente próximos, os quais não se quer que sejam detectados a distância. Bluetooth. WLAN Wireless LAN ou WLAN (Wireless Local Area Network) é uma rede local que usa ondas de rádio para fazer uma conexão Internet ou entre uma rede. WMAN Wireless Metropolitan Area Network ou rede metropolitana sem fio. Normalmente é uma rede de uma operadora de telecomunições. WiMAX. WWAN Wireless Wide Area Network ou rede de longa distância sem fio é uma tecnologia que as operadoras de celulares utilizam para criar a sua rede de transmissão.
Utilização Mobilidade Instalação provisória Extensão da rede local Redução de custos de instalação Mobilidade
Sinal Uma das principais funções da camada física é transportar dados em forma de sinais eletromagnéticos, trata-se da transmissão de dados pelas conexões de rede. Geralmente, os dados enviados para uma pessoa ou aplicação não se encontram em um formato que pode ser transmitido por uma rede, As informações precisam primeiramente ser modificadas para uma forma que o meio de transmissão seja capaz de aceitar. Para serem transmitidos, os dados precisam ser transformados em sinais eletromagnéticos. Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de Dados e Redes de Computadores. 4. ed. McGraw-Hill, 2008.
Sinal Sinal Analógico É um tipo de sinal contínuo que varia em função do tempo. É o sinal que possui infinitos valores de amplitude no decorrer do tempo. A representação de um sinal analógico é uma curva. Um exemplo de sinal analógico é a tensão elétrica.
Sinal Sinal Periódico e Não Periódicos Tanto sinais analógicos como os digitais podem assumir uma de duas formas: Periódicos e Não Periódicos (também chamado de aperiódicos). Uma sinal periódico completa um padrão dentro de um período mensurável, denominado período, e esse padrão se repete, de forma idêntica, ao longo dos períodos seguintes. O término de um padrão completo é chamado de ciclo. Um sinal não periódico muda sem exibir um padrão ou ciclo que se repita ao longo do tempo. Tanto sinais analógicos como digitais podem ser periódicos ou não periódicos. Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de Dados e Redes de Computadores. 4. ed. McGraw-Hill, 2008.
Frequência Hz hertz é a unidade de medida para frequência, a qual expressa, em termos de ciclos por segundo, a frequência de um evento periódico, oscilações (vibrações) ou rotações por segundo. 1 Hz significa 1 ciclo por segundo, 100 Hz significa 100 ciclos por segundo, e assim por diante. O hertz aplica-se à descrição de qualquer evento periódico. Por exemplo, o coração de um humano saudável em repouso bate a aproximadamente 1,2 Hz (1,2 batidas por segundo). khz = 1000 Hz mhz = 1000000 Hz ghz = 1000000000 Hz
Comprimento da onda Onda Em física, comprimento de onda é a distância entre valores repetidos sucessivos num padrão de onda, medido em metro. É usualmente representado pela letra grega lambda (λ) Temos então Amplitude, Frequência e Onda Podemos calcular a velocidade da propagação de uma onda com a equação: v = λ * frequência e o comprimento da onda com a equação: λ = v / frequência
Sinal 5 1 4 3 6 1s 2 1 Amplitude 2 Vale 3 - Crista 4 Comprimento da Onda 5 1 Ciclo, 2 Períodos e 2 Hz de frequência 6 - Fase
Sinal Sinal simples e sinal composto Ondas senoidais simples podem ser utilizadas para diversas aplicações no cotidiano. Podemos enviar uma onda senoidal simples para transportar energia elétrica por exemplo, porém para transmitir uma conversação pelo telefone, ela não teria nenhum sentido e não transportaria nenhuma informação. Para uma conversa ao telefone devemos enviar ondas com sinal composto. Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de Dados e Redes de Computadores. 4. ed. McGraw-Hill, 2008.
Sinal Análise de Fourier O matemático francês Jean-Batiste Fourier demonstrou que um sinal composto é, na verdade, uma combinação de ondas senoidais simples em diferentes frequências, amplitudes e fases. Abaixo sinal composto, decomposto: Primeira frequência / frequência fundamental / primeira harmônica 3a harmônica 5a harmônica 7a harmônica
Banda Largura de banda O intervalo de frequência contido em um sinal composto é sua largura de banda. A largura de banda é, normalmente, a diferença entre dois números. Por exemplo, se um sinal composto contiver frequências entre 1.000 e 5.000, sua largura de banda será 4.000. Largura de banda Em sinal analógico a largura de banda é medida em Hz. Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de Dados e Redes de Computadores. 4. ed. McGraw-Hill, 2008.
Sinal Sinal Digital É um sinal com valores discretos (descontínuos) no tempo e em amplitude. A representação de um sinal digital é um histograma. O nível lógico 1 pode ser codificado como uma voltagem positiva e o nível 0 como uma voltagem zero.
Sinal Sinal Digital Um sinal digital pode ter mais de dois níveis. Nesse caso, podemos enviar mais de 1 bit por nível. Quatro níveis
Sinal Digital Taxa de transferência A maioria dos sinais digitais é não periódica e, consequentemente, frequência e período não são características adequadas. Outro termo taxa de transferência (em vez de frequência) é usado. A taxa de transferência é um número de bits enviados em 1 segundo, expresso em bits por segundo (bps). Comprimento de bits O comprimento de bits é a distância que um bit ocupa no meio de transmissão. Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de Dados e Redes de Computadores. 4. ed. McGraw-Hill, 2008.
Perda na Transmissão Perda Os sinais trafegam por meios de transmissão, que não são perfeitos. A imperfeição provoca perda de sinal. Isso significa que o sinal no início do meio de transmissão não é o mesmo no seu final. O que é enviado não é aquilo que é recebido. Três causas para essas perdas são a atenuação, distorção e ruído. Atenuação: significa perda de energia. Quando um sinal trafega por um meio de transmissão, ele perde parte de sua energia para superar a resistência do meio. Distorção: significa que o sinal muda sua forma ou formato. A distorção pode ocorrer em um sinal composto formado por diversas frequências. Os componentes do sinal no receptor possuem fases diferentes daquelas que tinham no emissor. Ruído: Vários tipos de ruídos, como ruídos térmicos, linhas cruzadas, induzido e de impulso. Induzido provém de motores ou aparelhos elétricos. Impulso é uma descarga elétrica como um raio. Fonte: Forouzan, Behrouz A. Comunicação de Dados e Redes de Computadores. 4. ed. McGraw-Hill, 2008.