UNIVERSIDADE AGOSTINHO NETO FACULDADE DE CIÊNCIAS

DEPARTAMENTO DE FÍSICA

Discente: Onésimo Santos Pereira

5º Ano de Electrónica de Telecomunicações

Nº 83400

DOCENTE

Dr. Serghei Psar

Trabalho de Sistemas de Multimédia

“Comunicação sem

fio”

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• Sumário . Introdução prática á rádio-física 1.1 Definição e conceitos gerais. 1.2 Espectro electromagnético.

1.3 Largura de Banda

1.4 Mecanismos de propagação

1.6 Comportamentos das ondas de rádio

2. Modos de propagação. 3. Antenas. 4. Tecnologias 5. Surgimento do Wireless 4.1. Definição

4.2. Características

4.3. Equipamentos wireless

4.4. Classificação das redes

6. Funcionamento de uma rede wireless 7. Protocolos de segurança e Padróes 9. Problemas das comunicações sem fio 10.CONCLUSÃO

11.BIBLIOGRAFIA

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Uma introdução prática à rádio-física

O que é uma onda?

Uma onda possui uma certa velocidade, freqüência e comprimento de onda.

Forças eletromagnéticas

A força elétrica é a força que existe entre cargas elétricas. A força magnética é a que se cria pelo movimento das cargas elétricas. Polarização

A polarização descreve a direção do vetor do campo elétrico.

Campo elétrico e campo magnético complementar que compõem uma onda

eletromagnética. .

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Espectro eletromagnético

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Largura de banda

Um termo que você encontrará com freqüência em rádio-física é largura de banda (bandwidth). A largura de banda é simplesmente a medida da variação de freqüência. Se uma variação entre 2,40 GHz e 2,48 GHz é usada por um dispositivo, então a largura de banda será de 0,08 GHz (ou mais comumente descrita como 80 MHz).

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Comportamento das ondas de rádio

Há uma série de regras básicas e simples que têm se provado extremamente úteis no planejamento inicial de uma rede sem fio:

Quanto maior o comprimento de onda, maior é o alcance. Quanto maior o comprimento de onda, maior a facilidade com que

ela atravessa e contorna as coisas. Quanto menor o comprimento de onda, mais dados ela pode

transmitir.

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Modos de propagaçãoSinal irradiado pode se propagar de três formas Acima do solo (ground wave)

Segue o contorno da terra Pode-se propagar por distâncias consideráveis Frequências até 3 MHz Ondas sofrem difração na terra Ondas são espalhadas pela atmosfera Não penetram na atmosfera mais alta

Ex.: Rádio AM

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Através de visada direta Antenas devem estar alinhadas Comunicação via satélite – sinais de 30 MHz não são refletidos na

ionosfera

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No céu (sky wave) Sinal é reflectido na ionosfera. Pode-se propagar por distâncias consideráveis através de

saltos entre a terra e a ionosfera Frequências de 3 MHz a 3 GHz

Ex.: Rádio-amador

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Antenas

Antena é um condutor elétrico ou um sistema de condutores necessário para a transmissão e a recepção de sinais através do ar. Na transmissão

Antena converte energia elétrica em energia eletromagnética Antena irradia essa energia no ar.

Na recepção Antena capta energia das ondas eletromagnética do ar Antena converte essa energia em energia elétrica.

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Uma única antena pode ser usada para transmissão e recepção. Antena irradia potência em todas as direções Mas não apresenta o mesmo desempenho em todas as direções Em geral, quanto maior a frequência, mais direcional é o feixe

gerado pela antena.

Antenas podem ser: Omnidirecionais Direcionais

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Banda Faixa de Frequência

Comprimento de onda(espaço livre)

Caracteristicas de propagação

uso

Freq. Extrem. baixas

30 á 300 Hz 10000 á 1000 km GW Controle de sist. domésticos

Frequência de voz

300 á 3000 Hz 1000 á 100 Km GW Sist. Telef. Linhas analógicas

Freq.muito baixas

3 á 30 KHz 100 á 10 Km GW Comunicação submarina

Baixa freq. 30 á 300 KHz 10 á 1 Km GW

Médias freq. 300 á 3000 KHz 1000 á 100 m GW AM broadcasting

Altas freq. 3 á 30 MHz 100 á 10 m SW Internacio. Broadcast e com. naval

Freq. Muito altas

30 á 300 MHz 10 á 1 m Linha de sinal óptico- LOS

Televisão VHF

Freq, ultra altas

300 á 3000 MHz 100 á 10 cm LOS Telev. UHF, radar

Freq. Super altas

3 á 30 GHz 10 á 1 cm LOS Comun.satélite,microonda, wifi

Freq. Extremamente altas

30 á 300 GHz 10 á 1 mm LOS wireless

Infravermelho 300 GHz á 400 THz 1 mm á 770 nm LOS infravermelho

Luz visível 400 á 900 THz 770 nm á 330 nm LOS Comun. óptica

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Tecnologias IrDA (Infrared Data Association), comunicação

infravermelho,para pequenas distancias. Bluetooth

Bluetooth é uma tecnologia para a comunicação sem fio entre dispositivos eletrônicos a curtas distâncias.

GSM (Sistema Móvel Global)

Para telefonia móvel digital.

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Wi-Fi (wireless fidelity)

Foi uma marca licenciada originalmente pela Wi-Fi Alliance para descrever a tecnologia de redes sem fio embarcadas (WLAN) baseadas no padrão IEEE 802.11.

O padrão Wi-Fi opera em faixas de freqüências que não necessitam de licença para instalação e/ou operação.

Wi-Fi é uma rede sem fios que utiliza ondas de rádio de baixa freqüência para transmitir dados em alta velocidade em áreas limitadas, cobrindo no máximo um raio de 100 metros ou pouco mais.

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WIMAX

WiMax-Worldwide Interoperability for Microwave Access (Interoperabilidade mundial para acesso de microondas). O nome é a ""máscara"" da definiçăo técnica da norma 802.16a, um novo padrăo sem fio que foi aprovado em janeiro do ano passado no WiMax Forum, que reuniu mais de 60 companhias do setor.

A nova tecnologia WiMax propőe velocidades mais altas (até 124 Mbps) e - o mais importante - cada antena deste sistema amplia seu raio de açăo dos 150 metros citados para... 70 quilômetros.Quando a WiMax estiver em pleno desenvolvimento, a promessa é de que o custo de instalaçăo das antenas e equipamentos seja mais baixo do que o do atual Wi-Fi.

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Especificações técnicas da Wimax Grande largura de banda: uma estaçăo-base pode permitir

simultaneamente o acesso de mais de 60 empresas com conectividade do tipo T1/E1 ou centenas de residęncias com conexőes DSL.

Independência de protocolo: pode transportar IP, Ethernet, ATM e mais.

Serviços agregados: pode transmitir Voz sobre IP (VoIP), dados, vídeos, etc.

Compatibilidade: é compatível com as antenas de telefonia de terceira geraçăo (chamadas de ""antenas inteligentes"") que, graças a emissăo de feixe demarcado, apontam constantemente ao receptor, mesmo que em movimento.

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O Surgimento do Wireless

O Wireless surgiu a partir de uma necessidade militar, para transmitir informações via rádio sem que o inimigo interceptasse a mensagem ou interferisse na comunicação.A partir do trabalho iniciado na Segunda Guerra Mundial, surgiu um método de modulação muito sofisticado com as seguintes características: Alta imunidade a ruídos. Baixa interferência em outros sistemas. Difícil de ser interceptado ou monitorado.

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Definição

Wireless

O significado da palavra Wireless quer dizer "sem fio". Conceitualmente podemos definir Wireless como uma tecnologia que disponibiliza a transmissão de dados, som e imagens via ondas de rádio em freqüências superiores a 800 MHz (microondas).

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Características

Elevada atenuação do meio físico

A potência das ondas de rádio tem um gradiente de atenuação proporcional a 1/r3, valor bastante elevado quando comparado com um meio de transmissão como fios de cobre. Isto limita o alcance de um transmissor. Por outro lado evita a interferência entre transmissores operando na mesma faixa de frequências.

Elevada taxas de erros

A taxa de erros média em um canal de comunicação com fios é melhor que . Em canais wireless, como a telefonia celular, a taxa de erros é de . Esta taxa elevada exige que dispositivos de comunicação wireless possuam sistemas de deteção e correção de erros.

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Baixa velocidade

Devido a escassez do recurso que é o espectro de frequências, as regiões reservadas para o uso em comunicação de dados são limitadas em largura de faixa.

Mobilidade

O fato de não existirem fios ligando os dispositivos de comunicação permite que estes ofereçam mobilidade. Para explorar esta vantagem torna-se vital o baixo consumo nos transmissores/receptores para que estes possam ser alimentados com baterias pequenas.

Uma dificuldade decorrente desta característica é a necessidade de monitorar a localização do dispositivo de comunicação dentro das áreas de cobertura do sistema de comunicação, para que se possa contactá-lo onde ele estiver.

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Equipamentos Wireless

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Classificação das redes sem fios WPAN

Wireless Personal Area Network ou rede pessoal sem fio, redes com cobertura sem fio limitada entre 10 e 20 metros, como é o caso da Bluetooth. WLAN

Wireless Local Area Network. WLAN já é muito importante como opção de conexão em muitas áreas de negócio. Inicialmente os WLANs assim distante do público em geral foi instalado nas universidades, nos aeroportos, e em outros lugares públicos principais. WWAN

Wireless Wide Area Network. É a rede geograficamente infinita via comunicação sem fio, hoje encontramos diversas empresas que comercializam a internet sem fio.

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Hotspot.

Um hotspot é um ponto de acesso sem fio onde os usuários podem conectar a uma rede ou à Internet.

Eles são encontrados em diversos locais públicos de graça ou mediante o pagamento de uma taxa, contanto que os dispositivos dos usuários (laptops, PDAs) possuam chipsets Wi-Fi.

Roaming

É um termo empregado em telefonia móvel mas também aplicável a outras tecnologias de rede sem fio. Designa a habilidade de um usuário de uma rede obter conectividade em áreas fora da localidade geográfica onde está registrado, ou seja, obtendo conectividade através de uma outra rede onde é visitante

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Protocolos de Segurança das redes sem fio e Padrões

WEP (Wired Equivalent Privacy-Privacidade Equivalente a Fio)

Foi introduzido na tentativa de dar segurança durante o processo de autenticação, proteção e confiabilidade na comunicação entre os dispositivos Wireless, porém é inseguro devido a sua arquitetura.

WPA (Wi-Fi Protected Access)

Também chamado de WEP2, ou TKIP (Temporal Key Integrity Protocol), surgiu de um esforço conjunto de membros da Wi-Fi Aliança e de membros do IEEE, empenhados em aumentar o nível de segurança das redes sem fio ainda no ano de 2003, combatendo algumas das vulnerabilidades do WEP.

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Alguns usuários podem também usar uma rede virtual particular (VPN) ou um Firewall para evitar acesso não autorizado.

Os administradores também podem usar um "filtro de endereço de controle de acesso de mídia" (MAC) para certificar-se de que os usuários estão autorizados a conectar. As redes de segurança pública podem também usar sistemas de detecção de

invasão para melhorar a segurança.

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Padrões 802.11a

Chega a alcançar velocidades de 54 Mbps dentro dos padrões da IEEE e de 72 a 108 Mbps por fabricantes não padronizados.

Esta rede opera na freqüência de 5 GHz e inicialmente suporta 64 utilizadores por Ponto de Acesso (PA).

As suas principais vantagens são: velocidade. gratuidade da freqüência que é usada. ausência de interferências.

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A maior desvantagem é a Incompatilibidade com os padrões no que diz respeito a Access Points 802.11 b e g.

Quanto a clientes, o padrão 802.11a é compatível tanto com 802.11b e 802.11g na maioria dos casos, já se tornando padrão na fabricação dos equipamentos.

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802.11b Alcança uma velocidade de 11 Mbps padronizada pelo IEEE e

uma velocidade de 22 Mbps, oferecida por alguns fabricantes não padronizados. Opera na freqüência de 2.4 GHz. Inicialmente suporta 32 utilizadores por ponto de acesso.

Um ponto negativo neste padrão é a alta interferência tanto na transmissão como na recepção de sinais, porque funcionam a 2,4 GHz equivalentes aos telefones móveis, fornos microondas e dispositivos Bluetooth.

O aspecto positivo é o baixo preço dos seus dispositivos, a largura de banda gratuita bem como a disponibilidade gratuita em todo mundo. O 802.11b é amplamente utilizado por provedores de internet sem fio.

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802.11g Baseia-se na compatibilidade com os dispositivos 802.11b e

oferece uma velocidade de 54 Mbps.

Funciona dentro da frequência de 2,4 GHz. Tem os mesmos inconvenientes do padrão 802.11b (incompatibilidades com dispositivos de diferentes fabricantes). As vantagens também são as velocidades. Usa autenticação WEP estática.

Torna-se por vezes difícil de configurar, como Home Gateway devido à sua freqüência de rádio e outros sinais.

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802.11n

Tem uma largura de banda até aos 300 Mbps.

Alcance de 70 metros.

Frequências de operação 2,4GHz e 5GHz, e utiliza várias antenas para transferência de dados de um local para outro. Os principais benefícios desta tecnologia são o aumento

significativo da largura de banda e o alcance que permite.

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Diagrama de Funcionamento da comunicação sem fio

Imagem

Som

Dados

AmplificadorAF

Modulador

AmplificadorRF

oscil.

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Funcionamento de Redes Wireless

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Problemas de transmissão sem fio

Atenuação Perda no espaço livre Ruídos Desvanecimento Absorção atmosférica

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Algumas aplicações wireless Webcast WHDI - ( Interface Digital Doméstica sem fio) Máquinas fotocopiadoras

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Como funciona o webcast

1. Várias câmeras de vídeo gravam o programa.

2. As imagens são enviadas a um

aparelho seletor e a melhor

imagem é escolhida.

3. O sinal de vídeo escolhido é

então enviado a um computador

no centro de controle.

4. São criadas versões de vídeo

de baixa, média e alta resolução

do programa ao vivo.

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5. O vídeo é dividido em segmentos

de dez segundos.

6. Os segmentos são transmitidos

pela internet com a ajuda de

vários servidores.

7. Um dispositivo eletrônico em

cada local de reunião baixa os

segmentos do servidor, carregando

o vídeo numa área de

armazenamento temporário

(buffer). Então o dispositivo junta

os segmentos baixados para

produzir um vídeo que pode ser

tocado sem interrupções.

8. A assistência consegue ver e

ouvir o programa.

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Conclusão

Wireless-“sem fio” uma tecnologia que disponibiliza a transmissão de dados, som e imagens via ondas de rádio em freqüências superiores a 800 MHz (microondas)

A tecnologia Wireless apresenta grande capacidade de crescimento no mercado mundial. A tecnologia traz uma proposta de comunicação rápida, segura e de fácil acesso, fazendo com que o usuário esteja on-line o tempo todo em qualquer lugar.

Características:Mobilidade, Elevada taxa de erros,Baixa velocidade,Espectro regulamentado,etc.

Em função da área geográfica que se pretende alcançar,podemos classificar as redes wireless em três tipos: Wpan (rede pessoal), Wlan (rede local sem fio),Wwan (rede mundial).

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Ao se projectar uma rede de comunicação sem fio é importante ter em conta a segurança,e para este efeito foram criados alguns protocolos de segurança tais como:

WEP (Wired Equivalent Privacy-Privacidade Equivalente a Fio).

WPA (Wi-Fi Protected Access).

VPN (Rede virtual particular). Os padrões actualmenta mais usados são: 802.11a ,

802.11g, 802.11b, 802.11n. Consideramos alguns problemas nas comunicações sem

fio,como: Atenuação,Perda no espaço livre, Ruídos, Desvanecimento, Absorção atmosférica.

A conexăo via satélite é a possibilidade de atender a grandes distâncias e dispensar infra-estrutura terrestre de telecomunicaçőes.

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Agradecimentos

Ao soberano universal, aos meus parentes, ao doutor Psar pela paciência em nos transmitir uma certa medida de responsabilidade acadêmica e bagagem intelectual,e a todos camaradas desta turma.

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Bibliografia Material fornecido pelo doutor Psar. Google.com GONÇALVES, JOSE: LASCAS RICARDO. Bluetooth ISDN base

Station,(2) Instituto de Novas Tecnologias, Lisboa, Portugal: disponível em: www.inov.pe; e http://www.bluetooth.com; Acesso em: 20 de Agosto de 2003. UWB, ORG. Agencia Reguladora para o desenvolvimento da Ultra

Wideband Technology.(3) Disponível em: www.uwb.org Acesso em 20 de Agosto 2003. MANZONI, RALPHE JR, 2003. Instituto De Pesquisas The Yankee

Group.(4) Disponível em: www.businessstandard.com.br Acesso em 15 de Julho 2003. IDC, INTERNATIONAL DATA CORPORATION, 2003, In Telecom

Negócios, Telecom Web, (5), IT Mídia Editora: São Paulo, 2003. Disponível em:

www.wirelessbr.com.br; e www.telecomweb.com.br . Acesso em 15 de Julho de 2003.