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REDES SEM FIO

P ROF. MARCEL S ANTOS S ILVA

Radio frequnciaSinais de Radio Frequncia so sinais de alta frequncia que sepropagam por um condutor de cobre e so irradiados no ar atravs deuma antena.

Uma antena converte um sinal cabeado em um sinal wireless e vice-versa. Esses sinais so ento irradiados no ar livre na forma de ondas derdio e se propagam em linha reta e em todas as direes.

como imaginar essas ondas como crculos concntricos que voaumentando seu raio a medida que se afastam da antena.

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Ganho de PotnciaTodo sinal eltrico que se propaga em um meio, independente de qualseja esse meio, sofre uma perda na sua amplitude, ou seja, perdepotncia. Porm essa perda de potncia pode ser compensada com usode equipamentos tais como amplificadores de RF que amplificam osinal.

Observe que o sinal original est representado pelo trao pontilhado e osinal amplificado pelo trao cheio.

O uso de fontes de potncia externas para amplificar o sinal umprocesso ativo.

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Ganho de PotnciaGanho de potncia tambm pode ser obtido por processospassivos, tais como reflexo do sinal.

Quando o sinal se propaga em um meio, pode haverreflexo do mesmo, essa reflexo pode ser entendida comoum desdobramento do sinal original em sinais de menoramplitude que se somam ao sinal original aumentando seuganho.

Porm essas reflexes nem sempre se somam ao sinaloriginal. No h como ter controle sobre esse processo.

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PerdasTodo sinal que se propaga em um meio sofre uma perda na suaamplitude a medida que percorre esse meio, seja esse meio um cabo ouo ar livre.

Portanto, quanto maior a distncia percorrida pelo sinal menor ser asua amplitude, sua potncia.

Normalmente essa reduo na amplitude causada pelas resistnciasde cabos e conectores. O no casamento de impedncias entre cabos econectores pode fazer com que parte da potncia do sinal seja refletidade volta para a fonte, causando assim degradao do sinal.

Objetos que estejam no meio do caminho de um sinal de RF podemrefletir ou absorver esse sinal, tudo vai depender do material de que composto esse objeto.

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PerdasCalcular a perda de RF entre um transmissor (antena) e umreceptor (rdio) muito importante.

Todo rdio tem uma sensibilidade de recepo, atravs doqual se distingue um sinal de um rudo.

preciso garantir que o sinal chegue ao receptor em umnvel de potncia que esteja dentro desse parmetro(sensibilidade) para que ele possa ser reconhecido e possahaver comunicao.

Uma forma de compensar essa perda, utilizar amplificaono transmissor ou direcionar o sinal de forma que no passepelos objetos que esto causando a perda.

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ReflexoOcorre quando um sinal de RF incide sobre um objeto que temdimenses muito largas quando comparado ao comprimento de ondado sinal.

Prdios, paredes e muitos outros obstculos podem causar reflexes.

Dependendo da superfcie do obstculo, o sinal refletido podepermanecer intacto ou sofrer perda devido a absoro de parte dosinal.

Reflexes podem causar muitos problemas em WLANs tais comodegradao ou cancelamento do sinal original ou buracos em uma reade cobertura. A reflexo do sinal original em uma rea de transmissodamos o nome de multipath.

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ReflexoReflexes dessa magnitude nunca so desejveis e requer mecanismo especial para compens-las.

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RefraoRefrao o desvio que uma onda de rdio sofre ao passar atravs deum meio de densidade diferente.

Na realidade quando uma onda de rdio atravessa um meio dedensidade diferente, parte da onda refletida e parte sofre um desvioem outra direo.

Refrao pode se tornar um problema para links RF de longa distncia.Como as condies atmosfricas esto sujeitas a variaes, refraopode fazer com que o sinal sofra um desvio acentuado de forma que osinal no chegue ao receptor.

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DifraoA difrao ocorre quando o caminho entre o transmissor e o receptor obstrudo por uma superfcie com bordas de tamanhos irregulares.Nesse caso parte do sinal sofre um desvio na sua direo, passando acircundar a superfcie.

Parte do sinal que circunda a superfcie sofre um retardo na suavelocidade de propagao enquanto que a outra parte mantm avelocidade de propagao original.

Dependendo do tamanho do objeto, o sinal pode at ser inteiramentebloqueado.

Difrao comumente confundida com refrao. Mas a principaldiferena que difrao ocorre quando um sinal incide sobre um objetoe refrao ocorre quando um sinal atravessa um meio.

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Difrao

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EspalhamentoO espalhamento ocorre quando o sinal atravessa um meio que consistede objetos, com dimenses que so pequenas, se comparados aocomprimento de onda do sinal e o nmero de obstculos por unidadede volume grande. Telhados, pequenos objetos e outras pequenasirregularidades no caminho do sinal podem causar espalhamento domesmo.

O espalhamento pode causar srios prejuzos em uma rea detransmisso. Dependendo da superfcie atingida, o sinal refletido emmuitas direes simultaneamente com amplitudes menores,interferindo significativamente no sinal original, podendo causardegradao substancial ou mesmo perda completa do mesmo.

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Espalhamento

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Sinal

Espalhamento do sinal

1 zona de Fresnel

O fsico francs Augustin Jean Fresnel (1788-1827) contribuiu

significativamente na teoria da ptica ondulatria. Ao estudar o

comportamento da luz, pde desenvolver originalmente a lente

Fresnel para uso em faris de sinalizao martima; seu desenho

possibilitou a construo de lentes de grande abertura e curta

distncia focal, sem o peso e volume do material que seriam

necessrios a uma lente convencional.

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1 zona de FresnelTambm seus estudos mostraram grande aplicao nos sistemas

de rdio, pois por suas teorias foi comprovado que um sinal de

rdio em linha de visada direta ocupa uma rea com forma de

elipsoide concntrica de raio mximo r0 em torno da linha de

visada.

Essa rea foi chamada de 1 zona de Fresnel, em homenagem s

teorias do autor, que comprovaram sua existncia e a

importncia destas para o estudo do rdio enlace.

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1 zona de FresnelEssa zona importante para a integridade dos links de rdio frequncia,

porque ela define uma rea em torno da linha de visada que pode

introduzir interferncias no sinal, caso ela seja bloqueada.

Obstculos na zona de Fresnel, tais como rvores, topo de colinas e

edifcios, podem refratar ou refletir o sinal principal para longe da

antena receptora, mudando a linha de visada. Os mesmos obstculos

podem absorver ou espalhar o sinal de radiofrequncia principal,

causando degradao ou a paralisao por completo do enlace.

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1 zona de FresnelOs estudos indicam que um bloqueio de at 30% nessa elipsoide de

Fresnel introduzir pouca ou nenhuma interferncia no link, mas caso

esse limite aumente a atenuao da onda recebida, passa a ser

relevante, causando degradao e perda de potncia efetiva irradiada

na recepo.

A ilustrao a seguir mostra a elipsoide de Fresnel em um sistema ponto

a ponto e pela frmula de r0 consegue-se calcular o raio em qualquer

parte da trajetria do link, baseado na sua linha de visada direta.

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1 zona de Fresnel

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Brasil Telecom, 2007

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1 zona de FresnelUm enlace considerado com visada direta, ou seja, com fenmeno dedifrao desprezvel, se no existir nenhum obstculo dentro daprimeira zona de Fresnel. Isso aplicado devido ao fato de que todas aszonas de Fresnel somadas resultam em um valor que corresponde metade do valor de apenas o primeiro elipsoide.

O raio da primeira elipsoide de Fresnel em um ponto qualquer entre otransmissor e o receptor dado pela frmula:

Para frequncia GHz Para frequncia MHz

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1 zona de FresnelOnde:

r0 = Raio da zona de Fresnel em metros.

d1 e d2 = Distncia a partir de cada uma das antenas, ao ponto onde sequer determinar o raio em quilmetros.

d = Distncia entre as antenas em quilmetros.

f = Frequncia de operao em GHz ou MHz.

Sendo f a frequncia (MHz ou GHz), d1 e d2 as distncias (km) entre otransmissor e o receptor no ponto em que o raio da elipsoide de Fresnel calculado, e d a distncia total entre transmissor e receptor, tem-se ovalor do raio em qualquer distncia entre as antenas, e com o clculo der0, consegue-se precisar as obstrues que podero existir nessecaminho entre as antenas.

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1 zona de Fresnel

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Brasil Telecom, 2007

1 zona de FresnelComo, experimentalmente, 50% da potncia irradiada est concentrada na 1 zona de Fresnel, recomenda-se que ela esteja livre e desimpedida de obstculos e de qualquer interferncia que venha a prejudicar o enlace.

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Brasil Telecom, 2007

Resumindo A 1 zona de Fresnel so elipsoides concntricas que so formatadasentre duas antenas direcionais em condies de visada direta entreelas.

importante o clculo da 1 zona de Fresnel, dado por r0 para que estepermanea livre de qualquer obstculo.

considerado aceitvel que pelo menos 70% do campo calculado por r0esteja livre de qualquer impedimento ou interferncia, seja por rvores,prdios ou montanhas.

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RefernciasFELICE, F.. Anlise do Desempenho de Enlace Ponto a Ponto Utilizando Faixade Frequncia No Licenciada de 2,4 GHz em Tecnologia Spread Spectrum.Curitiba: Universidade Federal do Paran, 2005.

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