Histórico de Redes sem Fio Tecnologias de Redes Locais sem Fio Ademir Camillo Junior
Comunicação Sem Fio O que é uma comunicação sem Fio?
Comunicação Sem Fio O que é uma comunicação sem Fio? Envio e/ou recebimento de informações sem a utilização de cabos. Existência de Emissor e Receptor Mais variadas informações/dados
Comunicação Sem Fio Exemplos Telefonia 3G / 4G / GSM Wi-fi Bluetooth Bilhete do ônibus Sistemas Sem Parar Controle Remoto TV Sistemas GPS Rádio TV / TV Digital IoT Onde mais?
Vantagens e Problemas Principais problemas Grande atenuação Perda Intensidade Alcance Limitado Espectro de frequências disponível Interferência Dificuldade de se atingir altas taxas de transmissão Segurança Reflexões do sinal no interior de uma casa Principais Vantagens Mobilidade Facilidade de instalação
Histórico Histórico da Comunicação sem Fio Primórdios Sinais e Reflexos 1838 Telegrafo Samuel Morse 1876 Telefone Com Fio Graham Bell 1861 Teoria Matemática para Ondas Eletromagnéticas James Clerck Maxwell Experimento em 1887 - Heinrich Rudolph Hertz O marco inicial através de uma patente - 1896 Guglielmo Marconi Transmitir por telégrafo sem fio um sinal entre as cidades de Wimereux e Dover, representando uma distância de 52 Km.
Histórico Telefonia - 1921 O primeiro sistema rádio-telefônico móvel Operava na faixa de frequências de 2 MHz Departamento Policial de Detroit Permitia a comunicação Departamento policial e os carros-patrulha A taxa de transmissão e a qualidade do sinal eram baixas Transmissão/recepção do sinal eram realizadas em uma faixa de baixa frequência.
Histórico Modulação de Frequência (FM) 1933, Nova-iorquino Edwin Armstrong Comunicações de rádio de alta qualidade 1946, Bell Systems Largura de 120 KHz / 150 MHz
Histórico Modulação de Frequência (FM) AT&T - Telefonia móvel utilizando a tecnologia FM Número Limitado de Usuário Conceito de Sistema Celular Dividir a área em células 1970 - AMPS (Advanced Mobile Phone Service) Sistemas Analógicos
Histórico WLAN 1971 Normam Abranson Universidade do Hawai ALOHAnet 1ª Rede Local Sem Fio 7 Computadores comunicando entre sí WiFi Wireless Fidelity 2003 IEEE 802.11
Histórico Telefonia Móvel
Comunicação Sem Fio Meios de Transmissão Cabo Par Trançado Cabo Coaxial Fibra Ótica Radiodifusão Wi-fi IEEE 802.11/16/22 Infrared Bluetooth IEEE 802.15 RFID/NFC
Comunicação Sem Fio Podem ser divididas em Redes para interconexão ou redes pessoais sem fio Ex: Bluetooth, IR, NFC Redes locais sem fio Ex: IEEE 802.11 Redes metropolitanas sem fio Ex: IEEE 802.16 As redes sem fio visam explorar a mobilidade do usuário, característica importante, intrínseca e exclusiva das redes sem fio.
Comunicação Sem Fio
Comunicação Sem Fio
Comunicação Sem Fio Tipos de Redes sem Fio WLAN (Indoor) 802.11 Wireless Local Area Network» Casa, Escolas, Empresas WWAN (Outdoor) 802.16 Wireless Wide Area Network» Redes de Telefonia Voz Dados
Topologia Sem Fio
Antenas O que são Antenas? Antenas são equipamentos utilizados para enviar e receber ondas eletromagnéticas. A antena converte energia de um transmissor (rádio) em onda eletromagnética, que se propaga no ar até uma outra antena. A antena receptora faz o contrário, convertendo a onda eletromagnética em energia para um receptor
Antenas Características das antenas Diretividade Isotrópicas: transmitem e recebem por igual em todas as direções. Na prática, este tipo de antena não pode ser construído e serve apenas para fins didáticos e como uma referência para as antenas reais. Omnidirecionais: irradiam igualmente em todas as direções do plano horizontal. Direcionais: transmitem e recebem com maior intensidade em uma direção.
Antenas Características das antenas Ganho O ganho é a medida da capacidade de concentração da potência em uma certa direção. Uma antena não acrescenta potência ao sinal transmitido ou recebido, apenas o concentra em uma direção. A unidade de medida utilizada para representar o ganho é o dbi.
Tipos de Antenas Antena omnidirecional As antenas omnidirecionais, normalmente presentes nos pontos de acesso, não irradiam em todas as direções, mas privilegiam apenas um plano, apesar do prefixo omni.
Tipos de Antenas Antena direcional As antenas direcionais irradiam a maior parte da energia eletromagnética em uma mesma direção, proporcionando um maior alcance do sinal. Elas possuem ganho maior que as omnidirecionais, por isso seu feixe de irradiação é mais estreito.
Tipos de Antenas Antena setorial A antena setorial é um tipo de antena direcional com menor ganho e maior abertura Trata-se de um meio termo entre as antenas omnidirecionais e direcionais, em relação à forma como concentra energia em uma região do espaço.
Tipos de Antenas Relação entre as Antenas
Tipos de Antenas Como escolher? A escolha da antena depende da área a ser atendida e da localização possível para a sua instalação. Uma análise da planta do local é recomendada para escolher o tipo adequado para cada caso.
Tipos de Antenas Exemplo - Escola Áreas Internas Antenas Setorial ou Omni
Tipos de Antenas Exemplo - Escola Áreas Externas Antena Direcional
Rádio Frequência Emissão e Recepção de Ondas Velocidade (m/s) Frequencia (ciclos/s) Comprimento (m)
Rádio Frequência Senóides - Sinal analógico Amplitude ( A ) Valor máximo do sinal ao longo do tempo Frequência ( f) Número de oscilações por segundo Fase ( φ ) Medida da posição relativa no tempo em um período
Rádio Frequência Sinais Analógicos Vs Digitais
Rádio Frequência Refração Velocidade de uma onda eletromagnética é função do meio pela qual ela viaja Vácuo v = c Ár, água, vidro e outros meios transparentes ou parcialmente transparentes v < c
Rádio Frequência Reflexão Ocorre quando um sinal encontra uma superfície grande comparada ao comprimento de onda do sinal Em ambientes fechados Ondas se refletem em paredes e móveis Em ambientes abertos Ondas se refletem em prédios, casas, montanhas e carros
Rádio Frequência Comportamento da Onda Difração / Disperção / Absorção
Rádio Frequência Difração de Onda Quando existe um obstáculo
Vídeo Radio Waves Inglês https://www.youtube.com/watch?v=srx2ey5ubto
Cálculo de Distâncias Perdas no Caminho do Espaço Livre FSPL - Free Space Path Loss Mede a perda de potência no espaço livre sem quaisquer obstáculos Fatores Frequência dos sinais de rádio (f) Distância da transmissão sem fios (d) A fórmula a seguir: FSPL (db) = 20log10(d) + 20log10(f) + K
Cálculo de Distâncias Perdas no Caminho do Espaço Livre FSPL (db) = 20 * log(d) + 20 * log(f) + K d = Distância f = Frequência K= constante que depende de unidades usadas para Distância e Frequência d é medida em quilômetros (Km) f é medida em MHz FSPL (db) = 20*log(d)+ 20*log(f) + 32.44
Cálculo de Distâncias Exemplo: d = 7Km / f = 2,4Ghz FSPL = 20 * log(7) + 20 * log (2400) + 32,44 FSPL = 20 * 0,845 + 20 * 3,3802 + 32,44 FSPL = 16,9 + 67,60 + 32,44 FSPL = 116,94 db http://www.radiolabs.com/stations/wifi_calc.html
Cálculo de Distâncias Assim a Distância Máxima em Km Distância (Km) = 10 * (FSPL 32,44 20 * log(f) ) / 20 Exemplo: d = 7Km / f = 2,4Ghz FSPL = 116,94 db D = 10 * (116,94 32,44 20 * log(2400) ) / 20 D = 10 * (116,94 32,44 20 * 3,3802) / 20 D = 10 * (116,94 32,44 67,604) / 20 D = 10 * (16,896) / 20 D = 8,44 Km
Condição do Link Conexão de rádio ponto a ponto Considera todos os ganhos e perdas do transmissor de rádio (fonte de sinal para medição) Comprimento de cabos Potência de antenas Espaço livre existente até o receptor
Condição do Link Excelente O link deverá funcionar com alta confiabilidade. Ideal para aplicações que exigem uma alta qualidade do enlace. O nível da margem de desvanecimento é superior a 22dB. Bom O link deverá oferecer uma boa experiência de navegação. O nível da margem de desvanecimento está entre 14 e 22dB. Normal O link não estará estável em todas as ocasiões, mas deverá funcionar adequadamente. O nível da margem de desvanecimento será igual ou menor que 14dB.
Condição do Link Margem de desvanecimento = Sinal Recebido Sensibilidade do Receptor Sinal Recebido = Potência TX Perda do Cabo TX + Ganho Antena TX FSPL + Ganho Antena RX Perda do Cabo RX
Condição do Link Access Point Outdoor de Alta Potência 2.4GHz TP-Link TL-WA5210G 12dBi PoE Impermeável Wireless Standards: IEEE 802.11g, IEEE 802.11b Antenna: Antena Direcional de 12dBi EIRP <20dBm (EIRP, para países que usam Padrões CE) <27dBm (Potência de saída de Pico, para países que usam Padrões FCC) Reception Sensitivity: 802.11g 54M: -76dBm 48M: -78dBm 36M: -82dBm 12M: -91dBm 9M:- 92dBm 802.11b 11M:-90dBm 5.5M:-92dBm 1M:-98dBm
Condição do Link Margem de desvanecimento = Sinal Recebido Sensibilidade do Receptor Sinal Recebido = Potência TX Perda do Cabo TX + Ganho Antena TX FSPL + Ganho Antena RX Perda do Cabo RX Sinal Recebido = 27dB 3dB + 12dB FSPL + 12dB 3dB Sinal Recebido = 45dB FSPL FSPL 300 metros = 89,59 db Sinal Recebido = 45dB 89,59dB Sinal Recebido = -44,59 Margem = -44,59 - -76dB = 31,41dB (Excelente) para 54Mbps
Exercicio Calcular a distância máxima para que o sinal ainda seja considerado bom (entre 14dB e 22dB) com uma velocidade superior a 30Mbps entre duas antenas com as seguintes configurações: Emissor Antena Direcional de 14dBi Potência 24dB Reception Sensitivity: 54Mbps: -74dBm 48Mbps: -76dBm 36Mbps: -80dBm 12Mbps: -91dBm Perda nos cabos 4dB Receptor Antena Direcional de 12dBi Potência 20dB Reception Sensitivity: 54Mbps: -76dBm 48Mbps: -78dBm 36Mbps: -82dBm 12Mbps: -91dBm Perda nos cabos 2dB + Perda nos conectores 2dB
Vídeo Reportagem Jornal Hoje 2011 As Redes sem Fio Debate da Tecnologia / Abrangência
Vídeo Campus Party 2015 Vulnerabilidade e ataques na internet das coisas Min 14 ao 45
Perguntas e Dúvidas? http://ligadonafacul.com.br/imgs/f849.jpg
Referências TANENBAUM, Andrew S. Redes de computadores. 17. ed. Rio de Janeiro, RJ: Elsevier, 2003. ABRAS, Gustavo E.; SANCHES, Jayme César G. Wireless LAN. 2002. 67f. (Monografia do Curso de Redes e Sistemas Distribuídos). Pontifícia Universidade Católica do Paraná. Ministério da Educação. Cartilha UCA: Antenas.