introdução aos sistemas de cftv

8/6/2019 Introduo aos Sistemas de CFTV

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Introduo aos SistemasSem FioBrasil, 13 de setembro de 2008

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Marcelo PeresCREA 92.033td


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Pgina 2 www.guiado cftv. com.br Sistemas Sem Fio

ProgramaoProgramao

Apresentao dos ParticipantesSobre o Guia do CFTVSobre o palestranteObjetivos da ApresentaoConceitos de Sistemas Sem Fio


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O que Sem Fio?O que Sem Fio?

a tecnologia que permite a comunicaoentre dispositivos sem conexes fsicasTermo que representa as telecomunicaesnas na forma de ondas eletromagnticasatravs de um canal de transmissoA maioria dos produtos sem fio usam RdioFreqncia (RF)Esta presente em grande parte dosequipamentos eletrnicos atuais, suportada por uma infra-estrutura cabeada


4/66Pgina 4 www.guiado cftv. com.br Sistemas Sem Fio


Sem conexo fsica diretaMeio fsico dinmicoDesempenhoConfiabilidadeFlexibilidade




Freqncia e Comprimento de OndaGrandeza - Hertz (Hz) e Metros

Kilohertz (kHz) = 1000 Hz

Megahertz (MHz)= 1000 kHz Gigahertz (GHz)= 1000 MHz


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As ondas de RF so uma grande faixa do espectroeletromagntico que se estende de 9kHz at300GHz.Esta dividido em 8 bandas ou faixas

* Tambm chamado de Espectro de Microondas.

10 mm 1 mm30 GHz 300 GHzEHFExtremely High Frequency*

100 mm 10 mm3 GHz 30 GHzSHFSuper High Frequency*

1 m 100 mm300 MHz 3 GHzUHFUltra High Frequency10 m 1 m30 MHz 300 MHzVHFVery High Frequency

100 m 10 m3 MHz 30 MHzHFHigh Frequency

1 km 100 m300 kHz 3 MHzMFMedium Frequency

10 km 1 km30 kHz 300 kHzLFLow Frequency

33 km 10 km9 kHz 30 kHzVLFVery Low Frequency

Comprimentos de OndaFrequnciasAbreviaturaRegio do Espectro

uma das faixas mais utilizadas para equipamentos de pequeno e mdio alcance



Como funciona?Como funciona?

Um sistema sem fio formado por umreceptores (Rx) e transmissores (Tx)Quando aplicada um sinal de RF (modulado) antena, gerado um campo eletromagntico

(campo de RF) que permite que ascomunicaes ou transmisses sem fio sejamefetuadasA antena do receptor responsvel pelaaquisio do sinal, que encaminhado paracircuitos de demodulao e posterior decodificao da informao



O Transmissor converte o sinal a ser amplificado etransmitido como um sinal de RF O Receptor recebe o sinal de RF e decodifica a

informao recebida


Receptor RX

Sinal RF

Transmissor TX

Sinal RF

Interpretador Informao




Transmissor

O transmissor converte os sinais a serem transmitidosem ondas eletromagnticas atravs de uma antenatransmissora, para serem recebidos por um receptor

Receptor

A funo do receptor de rdio a decodificao dossinais enviados pelo transmissor, ex. Rdio, TV.

Transceptor

O transceptor, funciona das duas formas, comotransmissor e receptor, alguns exemplos de transceptor so, o telefone celular, os radares nos aeroportos, osequipamentos de comunicaes em veculos oficiais, e

de empresas particulares.



Tecnologias de TransmissoTecnologias de Transmisso

Comunicao Anlogica: Os sinais analgicos so modulados sobre a

portadora de RF

Comunicao Digital: Os sinais so codificados digitalmente e depoisso modulados sobre a portadora de RF,existindo tcnicas de checagem e correo de

erros, possuindo a possibilidade de recursos maisavanados de aproveitamento do meio



Problemas e LimitaesProblemas e Limitaes

Fatores que afetam drasticamente o alcance: Absoro do sinal Reflexo do sinal

Refrao do sinal Difrao do sinal Nveis de Potncia Permitidos pela Legislao


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Outro obstculo a interferncia, que pode causar desde problemas pequenos at a interrupo totaldo sistemaO que interferncia?

Exemplo


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Tipos de Interferncia Interferncia de Rdio (RF)Interferncia Multi-caminhos

Interferncia Eltrica

IntermodulaoReflexo e Atenuao de Rdio Freqncia


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Interferncia de Rdio (RF)Interferncia de Rdio (RF)

Interferncia de Rdio (RF) Definida como um sinal no desejado que recebido por um aparelho sem fio que o impedereceber os sinais claramente

Qualquer aparelho que gera RF, na sua funonormal, pode criar interferncia de rdio tambm

O sinal que est interferindo no tem que estar namesma freqncia. Os sinais que esto perto dafreqncia do receptor podem tambm interferir

com o receptor


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Interferncia de Rdio (RF)Interferncia de Rdio (RF)

Possveis fontes de IRF: AM, ondas curtas, FM e transmissores de TV Rdio amador Controles remotos

Telefones sem fio Celulares


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Interferncia Multi-CaminhosInterferncia Multi-Caminhos

Interferncia Multi-Caminhos E uma forma de interferncia de RF Acontece quando mais de uma onda de RF do

mesmo transmissor alcana o receptor


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O sinal de RF viaja entre a antena detransmisso e de recepo pelo caminho maisdireto (A), mas tambm refletido (B) por outrassuperfcies, metlicas ou de outro material


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Quando as diferentes ondas de RF combinam-se, causam distoro onda desejada de RF, oque faz o sinal difcilmente decodificvel


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Em situaes extremas, a onda de RF refletida(B) invertida e cancela a onda de RF que veiodiretamente (A)


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Para corrigir, simplesmente mexa o transmissor o receptor alguns centmetros


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Interferncia EltricaInterferncia Eltrica

Interferncia eltrica E causada por gerao de RF, atravs de

centelhamento eltrico ou descarga Qualquer cabo ligado fonte da centelha conduz

RF e atua como uma antena de transmisso Como regra padro, quanto maior a

quantidade de rudo gerado pelo aparelho, maior a probabilidade de gerar interferncia eltrica


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Interferncia EltricaInterferncia Eltrica

Trs tipos de interferncia eletromagntica Rudo de RF de equipamentos eltricos Rudo de RF gerado por aparelhos eletrnicos Interferncia de fontes naturais, como raios, etc


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EsmagamentoEsmagamento

Acontece quando um sinal de RF mais forte(ex. uma torre de comunicao, estao deRdio ou TV, etc), cuja freqncia nemsempre est prxima a freqncia do sistemasem fio, gera sinais de banda lateral que sesobrepe ao sinal gerado gerado pelosistema sem fio


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IntermodulaoIntermodulao

Acontece quando um sinal forte (ex. umatorre de comunicao), cuja freqnciageralmente no esta prxima a freqncia doreceptor sem fio, sobrecarrega o circuito doreceptor


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SaturaoSaturao

Transmissor muito prximo ao receptor,ocarreta a saturao do circuito de recepopela elevada potncia recebida.


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Reflexo e Atenuao de RFReflexo e Atenuao de RF

Reflexo e Atenuao de Rdio Freqncia Reflexo: Os sinais RF so refletidos numa

superfcie como a parede ou o cho Atenuao: Quando os sinais de RF passam

atravs de alguns objetos slidos, uma parte daenergia absorvida. Esse tipo de perda deenergia de RF chamado Atenuao, a qualvaria de acordo com a estrutura do objeto


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A estrutura fsica do lugar da instalao e osobstculos do lugar mudam os sinais RF

Paredes, portas, andares, elevadores, pessoas eoutros obstculos oferecem diferentes tipos de

atenuao e reflexo Isso faz com que o padro das ondas de RF sejairregular e imprevisvel


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Quando uma onda de RF encontra umobstculo, algum desses fenmenosacontece:

Absoro Reflexo Refrao Difrao


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ReflexoReflexo


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RefraoRefrao


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DifraoDifrao


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Objetos que refletem/atenuam sinais de RF: Objetos metlicos Objeto com estrutura metlica Cho e Paredes Veculos Componentes e Equiamentos Eltricos rvores: A perda de energia de RF depende do

tamanho e do tipo da rvore. Quanto maisdensa a folhagem, maior a perda de sinais


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Paredes: Paredes internas geram menor perdade energia de RF. Paredes externas,especialmente as com chapisco, geram maior perda

Cho: cho de madera gera menor perda deenergia de RF enquanto que cho de concreto eao geram maior perda

Paredes espelhadas geram perda muito alta deenergia de RF porque a superfcie refletiva condutora


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Evoluo do Sem FioEvoluo do Sem Fio

PadronizaoProtocolo de ComunicaoTransmisso BidirecionalCorreo de ErrosSegurana na transmisso e recebimentoGerenciamento de conflitos e falhasNecessidade de compartilhamento do canalde transmisso


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Classificao, Taxas e DistnciasClassificao, Taxas e Distncias

d d


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Redes Sem Fio Padres IEEERedes Sem Fio Padres IEEE

IEEE 802.20 WAN 3GPP (GSM).IEEE 802.16 WirelessMAN ETSI HIPERMANe HIPERACCESS.

IEEE 802.15 BluetoohPAN ETSI HIPERPAN.IEEE 802.11 WirelessLAN (WiFi).

A, B, G, N, S

d dR d S Fi P d IEEE


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Redes Sem Fio Padres IEEERedes Sem Fio Padres IEEE

IEEE 802.11a: Padro Wi-Fi para freqncia 5GHz com capacidade terica de 54 Mbps.IEEE 802.11b: Padro Wi-Fi para freqncia2,4 GHz com capacidade de at 11 Mbps.Este padro utiliza DSSS (Direct SequencySpread Spectrum Seqncia Direta deEspalhamento de Espectro) para diminuiode interferncia.IEEE 802.11g: Padro Wi-Fi para freqncia2,4 GHz com capacidade de at 54 Mbps.

E ifi iE ifi i


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Especificaes tcnicasEspecificaes tcnicas

Norma IEE 802.11b/gFreqncia nominal 2,4 GHzTaxa de transmisso entre 2 e 54 Mbps

Potncia media 50mW

LAN S Fi 802 11LAN S Fi 802 11


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LAN Sem Fio: 802.11xLAN Sem Fio: 802.11x

802.11a 802.11b 802.11g 802.11n

5GHz 2.4GHz 2.4GHz 2.4GHz/5.8GHz

At 54Mbps At 11Mbps At 54Mbps At 108MbpsSituao Disponvel Disponvel Disponvel

BandaFrequnciaTaxa deTransmisso

Draft

Fontes deInterferncia

DispositivosHiperlan

Telef. Sem FioForno MicroondasBluetooth



Di E lDi E t l


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Diagrama EspectralDiagrama Espectral

As reas mortas, ou rea onde o sinal de RF fraco ou inexistente, varia de um transmissor para o outro

Instalar o transceptor principal o mais

centralizado possvel ajudar a evitar as reasmortas

A tA t


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AntenasAntenas

Parablica 24dBi Yagi 17dBi Omni-direcional 8 dBiPainel Setorial

ngulo de 90o 12 dBi

Externas

Di g E t lDiagrama Espectral


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Diagrama EspectralDiagrama Espectral

T gh tTroughput


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TroughputTroughput

Capacidade de Transmisso do Access Point

Segurana na TransmissoSegurana na Transmisso


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WEP Wired Equivalent PrivacyWPA1 e WPA2 - Wi-Fi Protected AccessTroca de Chaves Peridica, Usar Chaves Longas,Registrar por MAC Address

Recepo e Transmisso Confivel de Dados CRC - Algoritmo de Checagem de Redundncia Cclica Redundncia de Transmisso



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1) Troque a senha padro do Administrador 2) Habilite as opes de Criptografia3) Altere o SSID padro4) Habilite o Filtro de Endereos MAC5) Desabilite o Broadcast de SSID6) Configure endereos IP estticos aos dispositivos7) Posicione seu Access Point ou Roteador em um

local seguro

Aplicaes Redes WiFiAplicaes Redes WiFi


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Aplicaes Redes WiFiAplicaes Redes WiFi

Interligao de micros sem fio Interligao entre LANs Internet Predial Voz sob IP usando Wireless CFTV Wireless Conexo de Cmeras IP

Link de longa distncia Acesso mvel

WAN Rede Sem FioWAN Rede Sem Fio


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WAN Rede Sem FioWAN Rede Sem Fio

Link Longa distnciaLink Longa distncia


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Link Longa distnciaLink Longa distncia

Roteamento e WirelessRoteamento e Wireless


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Access Point - AP



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Access Point - AP



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Access Point - AP



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Access Point - AP



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Alcance na soluo Outdoor com visadadireta: 10Km s/amplificador e at 50Km comamplificador Soluo Indoor alcance at 400m

Spread SpectrumSpread Spectrum


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Spread SpectrumSpread Spectrum

Veio como soluo para um grande problema: orudo, que degenera qualquer sinal que esteja pertode sua frequncia. Por isso surgiu o SpreadSpectrum, que como o prprio nome diz, usamltiplas frequncias da banda para aumentandoassim a imunidade ao rudo de uma determinadafrequncia.

Por exemplo, duas estaes esto transmitindo aomesmo tempo. Cada uma pega uma frequncia e

transmite por certo tempo, mas nunca na mesmafrequncia ao mesmo tempo.

Tcnicas usadasTcnicas usadas


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Tcnicas usadas

Espalhamento Espectral com :Freqncia Direta (FHSS);

Salto de freqncia (DSSS).

CSMA/CACSMA/CA


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O padro 802.11 define uma interface que compatvel como Ethernet 802.3, chamada de CSMA/CA (Carrier SenseMultiple Access / Collision Avoidance), na verdade umavariao do CSMA/CD usada no Ethernet.

O protocolo CD iria requer que os rdios fossem capazes detransmitir e receber ao mesmo tempo, o que aumentaria ocusto e a complexidade do equipamento. Alm disso, no sempre que todas as estaes esto numa posio tal que possvel enxergar todas as outras estaes. Para minimizaressa possibilidade das estaes no serem capazes deenxergar umas s outras, o 802.11 define o conceito de VCS(Virtual Carrier Sense).

CSMA/CA

VCS Virtual Carrier SenseVCS Virtual Carrier Sense


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A estao transmissora primeiramente manda umpequeno pacote chamado RTS (Request to Send)que contm os endereos de origem e destino etambm uma estimativa da durao da mensagem.Se o meio est livre, a estao receptora vairesponder com um pacote CTS (Clear to Send). Narecepo deste ltimo, a transmisso se inicia. O usodo protocolo CSMA/CA reduz as chances de colises.Se o meio est ocupado, o transmissor vai fazer umprocesso de escuta do meio (backoff), semelhanteao CSMA/CD.

CriptografiaCriptografia


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p gp g

Cada mensagem criptografada com um algoritmopadro chamado PRNG (Pseudo Random NumberGenerator), que baseado no algoritmo RSA RC4.Este mtodo considerado extremamente confivelpois necessrio um grande esforo para quebr-lo.O fato de cada mensagem conter um novo vetor deinicializao que gera um novo PRNG faz com quefique mais difcil ainda quebrar o cdigo.

Legislao VigenteLegislao Vigente


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g gg g

IEEE (Mundo) Anatel (Brasil) Portaria nmero 814 do Ministrio das

Comunicaes de 12/07/96

Equipamentos Homologados/Certificados naAnatel Freqncia s/ licenciamento faixas:

902 - 928 MHz;

2,4 - 2,4835 GHz; 5,725 - 5,850 GHz .

Com uso de espalhamento de Espectro. Potncia mxima de sada 1 W

Redes WiFiRedes WiFi


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Redes WiFiRedes WiFi


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Outra Tecnologias Sem FioOutra Tecnologias Sem Fio


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Bluetooth (802.15.1)IrDA (802.15.1)ZigBee (802.15.4)

RONJAUWBWiMedia

TV Digital (SBDTV)

Presente e FuturoPresente e Futuro


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WiFi (802.11.x)802.11n 108Mbps802.11s Redes Mesh

GSM/UMTS/CDMA3GWimax

WiBroad


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Marcelo [email protected] Frum: www.guiadocftv.com.br

MSN: [email protected]: mpperes

Painel de Dvidas e SoluesPainel de Dvidas e Solues
mailto:[email protected]://www.guiadocftv.com.br/mailto:[email protected]:[email protected]://www.guiadocftv.com.br/mailto:[email protected]


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Marcelo [email protected]

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ObrigadoObrigado
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