IntroduçãoRedes Wireless

http://tecnociencia.jor.br

1

Algumas Publicações Tecnociência

Se você gosta de acompanhar os assuntos tecnológicos a Tecnociência possui uma publicação ideal para você.

Atualmente são produzidos em PDF, exclusivo para assinantes os tópicos abaixo:

Capacitação Tecnológica

Uma publicação seqüencial abordando treinamento técnico nas áreas de eletrônica, informática e gestão.

Tecnologia Passo a Passo

Uma série que trata de diversas montagens e configurações onde orientado, passo a passo, o leitor poderá aplicar em sua

rotina profissional ou lazer.

Empreendimentos Tecnológicos.

Se você deseja abrir um negócio tecnológico como uma Lan House, provedor de internet Wireless e qualquer outro empreendimento que envolva tecnologia. Leia a publicação Empreendimento Tecnológico.

Uma série de treinamentos independentes, abordando diversas manutenções, para o aperfeiçoamento profissional do técnico de manutenção.

Receba gratuitamente artigos em seu e-mail

Uma das publicações gratuitas disponíveis para os usuários da Comunidade Tecnociência, é o recebimento de artigos no formato PDF para livre distribuição e impressão.

http://artigopdf.tecnociencia.jor.br/

Redes de computadores Autor Jeferson Luís da Silva

http://jsilva.tecnociencia.jor.br

Chamamos de rede a conexão entre dois ou mais computadores permitindo que estes compartilhem recursos como uma mesma impressora, softwares e assim por diante.As redes são classificadas conforme sua estrutura, sendo chamadas de LAN (Local Área Network) quando possuem um espaço delimitado (interno). Já as redes WAN (Wide Área Network) são redes com espaços onde não existe um limite determinado. A internet é uma rede WAN, enquanto a rede de uma empresa é LAN.As redes podem ser classificadas de maneira homogênea onde todos os computadores possuem a mesma hierarquia, neste caso não existe um computador central que comanda a rede. Este tipo de rede aberta é chamado de rede ponto a ponto. (Em inglês, peer to peer). Outro modelo de rede é o Cliente-Servidor, neste tipo de rede existe um computador que controla o acesso dos demais computadores. Na rede Cliente-Servidor somente é possível acessar determinado serviço ou dispositivo se o computador central estiver configurado para permitir o acesso.Usar computadores em rede é uma solução econômica e eficiente, já que uma impressora pode ser usada por varias máquinas assim como qualquer outro recurso ou hardware existente na rede.Existem vários meios de conectar computadores em redes, o mais comum é a rede por cabos, fibra ótica e atualmente existem tecnologias que possibilitam o uso de redes sem fios.Entre as redes sem fios podemos considerar as redes wireless e também redes de telefonia celular.Para instalar computadores em rede o técnico precisa de conhecimento distinto dependendo do meio físico da rede assim como a quantidade de maquinas envolvidas, se a rede for sem fio é preciso conhecer o funcionamento da tecnologia wireless, sendo uma rede em fibra ótica o profissional precisa conhecer os detalhes do manuseio da fibra e suas particularidades. A rede mais comum é a rede por cabo de par trançado, esta também é a mais barata das redes quando instalada em pequenas distancias.Independente do meio físico por onde os dados irão trafegar, toda rede precisa de protocolos e configuração que até certo nível são semelhantes.

Topologia de uma rede

As redes também são classificadas por topologia, esta é a forma como a rede é distribuída e também determina a maneira que os dispositivos serão conectados.A escolha da topologia ocorre levando em consideração o custo, confiabilidade e eficiência.A topologia em estrela é a mais usada, os computadores são interligados através de um Hub/Switch. Esta topologia é de fácil manutenção e permite que os computadores funcionem de forma individual na rede.Existem também outras topologias como a topologia em Barra, Anel e Token Ring entre outras. Estas topologias serão abordadas mais adiante, no momento vamos nos concentrar na topologia em Estrela.

02

Arquitetura da rede

Já observamos que uma rede é classificada por seu meio físico de conexão e também pelo tipo de disposição dos componentes da rede (topologia).Mas ainda existe outra classificação para o tipo de rede que é chamada de Arquitetura. Este é o padrão industrial do hardware que determina como ocorre a interação entre o meio físico e lógico da rede.As principais arquiteturas são:Ethernet Token Ring Arcnet LocalTalk FDDI ATM Novamente vamos nos dedicar neste primeiro momento ao contato com a arquitetura mais comum. A Ethernet é a tecnologia de redes mais popular e foi desenvolvido pela empresa Xerox.O padrão Ethernet é o usado pela placa de rede dos computadores e atinge até 100 Mb/s.Lembre-se:Uma rede é classificada pelo seu meio físico de conexão, assim como pela topologia e Arquitetura empregada.

Periféricos de uma rede

Uma rede de computadores pode utilizar-se de diversos componentes de hardwares, podendo gerar nos técnicos mais novos uma certa confusão. É comum confundir Hub com Switch, por exemplo.Em alguns casos o uso inadequado destes equipamentos acarreta transtornos ou baixa da qualidade de uma rede.Lembramos que esta aula é o primeiro contato com o tema e iremos nos aprofundar no assunto conforme as características do treinamento que o aluno estiver participando.

Placas de rede:As placas de redes mais populares são as do padrão Ethernet e estão em todos os computadores, usam o conector RJ45 com cabo de par trançado.

Modems:Servem para conectar o computador a linha telefônica permitindo o acesso a internet, existe atualmente uma grande quantidade de modem externo para uso em redes de banda larga.

Repeater:É um equipamento usado normalmente em redes empresariais onde pode ocorrer a conexão entre mais de uma rede com mesma arquitetura e topologias diferentes.

HUB:O HUB é um dos mais populares periféricos de conexão com a rede, também pode ser chamado de concentrador. Este equipamento regenera o sinal e distribui os dados pela rede.

SWITCH:É um tipo de HUB com inteligência, ele implementa as portas com velocidades diferentes gerenciando a velocidade de pontos com trafego elevado na rede.O desempenho de um Hub, e um Switch são diferentes, assim como a sua aplicabilidade. Redes muito pequenas e com pouco trafego não precisam gerenciamento ou uso de inteligência para melhorar o desempenho. Como este equipamento são um pouco mais caros, deve ser mensurada a necessidade do seu uso.

03

Breadge:São periféricos com memória RAM e processador embutido, podem formar uma rede de alta velocidade, não transmitem por pulsos elétrico os dados e sim por pacotes. Podem conectar redes de topologias e arquiteturas diferentes.

Roteador: Permitem conectar topologias e arquiteturas diferentes através de protocolos de roteamentos, estes são softwares que escolhem a melhor rota para a rede.

Gateway: O Gateway interliga redes de diferentes protocolos, formas de endereçamento, roteamentos e assim por diante. O Gateway atua em problemas complexos fazendo com que as diferenças entre as redes possam se comunicar.

Nomenclatura básica

Existem alguns termos que determinam o tipo de funcionamento de um hardware como o IRQ, I/O e porta de comunicação.O IRQ é a linha de comunicação usada exclusivamente por um determinado periférico ou dispositivo para o uso do processador.Já o endereço de I/O ou “entrada e saída” são referencias a posições de memória entre o processador e os dispositivos em comunicação com ele.As portas de comunicação representam um meio externo por onde um periférico será adicionado ao computador, entre elas existe a USB, com1, 2 e assim por diante além da porta paralela LPT1 e outros dispositivos.Basicamente ao configurar qualquer dispositivo em um computador os passos iniciais requerem o tipo de porta e a IRQ para o dispositivo.

Meios de transporte

As redes de computadores são por definição a conexão de um ou mais computadores através de um meio para transportar os dados, a maneira mais comum é a rede de par trançado, a fibra óptica e a rede sem fio.Além destas existem padrões para cada tipo de cabo usado assim como rede sem fio.No momento nos interessa o padrão 10BASET para rede por cabo e o padrão 802.11 para redes sem fio.

10BASET

O padrão 10BASET também conhecido como cabo de par trançado é largamente usado por ser um cabo de baixo custo e também de fácil instalação. Existem dois tipos de cabos neste sistema, um com proteção e outro sem proteção. Naturalmente que o cabo protegido é um pouco mais caro. A proteção é uma malha trançada e metálica que absorve interferência eletromagnética até um certo nível e também auxiliam na durabilidade do fio.O cabo 10BASET ou par trançado usa um conector chamado de Rj45.

04

802.11

O padrão 802.11 é referente a um sistema de transmissão por rádio freqüência conhecido como wireless. Não vamos nos deter a comentar sobre este padrão, isso será visto mais profundamente dependendo do treinamento em que o aluno estiver participando.No momento o importante é saber que além dos cabos por fios ou fibra óptica, também existem as redes sem fio, que usam a transmissão de rádio freqüência para conectar os computadores.Aqui também ocorre uma série de padrões de transmissão dependendo da técnica de transmissão e do equipamento empregado.Lembre-se:O padrão de redes por cabo de par trançado também e conhecido como 10BASET e usa um conector chamado de Rj45.

Montando a rede

Em qualquer tipo de rede, par trançado, rádio ou fibra óptica é indispensável à montagem de um projeto de redes antes de iniciar qualquer implantação.O objetivo de um projeto é responder questões de logística onde o profissional de posse das informações poderá escolher a melhor arquitetura e meios de interligar os computadores.É no projeto de redes que os profissionais, pensam, estudam e decidem como, e quando implementar a rede.Muitas das redes problemáticas não possuíram um projeto adequado onde os problemas pudessem ser antecipados.Se o aluno pretende atuar profissionalmente com redes é importante treinar a criação de projetos bem elaborados de forma coerente e preventiva.

Considerações sobre rede

Uma questão importante, muitas vezes negligenciada é a escolha dos equipamentos da rede, observe que ao projetar uma rede o profissional deve levar em conta além da qualidade do serviço e dos componentes envolvidos, também não deve ser esquecida a facilidade de manutenção ou aquisição de peças ou equipamentos de reposição.É comum no lançamento de novas tecnologias, surgirem equipamentos de difícil aquisição e manutenção, diversos são os motivos para isso. Tecnologias novas ainda carecem de assistência técnica embora seja uma boa solução podem se mostrar problemáticas quando da manutenção.Sempre que possível procure aconselhar e usar equipamentos populares, estes são normalmente mais baratos e garantem rápida reposição em caso de problemas.Ao considerar uma tecnologia nova em sua rede use um plano de contingência em seu projeto.

05

Florêncio Castilhos da Silva - Registro 27660 - ID Castilhos

http://castilhos.tecnociencia.jor.br

Introdução a redes wireless

A palavra wireless deriva do inglês: wire (fio ou cabo) + less (sem) significando sem fios. Wireless é uma referencia a qualquer tipo de conexão para transmissão de informação sem a utilização de fios ou cabos. Observe que wireless é um termo genérico para qualquer tipo de transmissão que não contenha uma conexão baseada em cabos ou fios.O controle remoto da TV, telefone celular e assim por diante são aparelhos que trabalham com conexões wireless (sem fio). Quando alguém aperta o controle remoto para acionar o alarme do carro ou abrir o portão da garagem está na verdade utilizando um tipo de conexão wireless.Existem dois tipos de conexões wireless, quando usamos o controle remoto da TV ou do portão da garagem estamos manuseando uma conexão wireless independente ou isolada, neste caso a conexão ocorre apenas entre o emissor e o receptor. Mas ao usar um telefone celular estamos nos beneficiando de conexões wireless em redes, aqui um único aparelho telefônico, troca informações com diversos outros equipamentos conectados na rede telefônica celular, outro exemplo de conexão wireless em redes são os provedores de internet via rádio ou uma rede de computadores interligados por rádio.Independente do tipo de conexão wireless (isolada ou em rede) cada forma usada para se conectar equipamentos sem fios possui seu próprio modelo de conexão, como é o caso do modelo de conexão wireless por infravermelho (controle remoto do som, tv, etc) ou por rádio freqüência (controle remoto do alarme do carro) ou ainda o modelo de conexão wireless por som, entre vários outros.Cada modelo de conexão (infravermelho, rádio, som, etc) possui um padrão independente que identifica como funciona a comunicação entre os equipamentos conectados. Em nosso treinamento vamos abordar as conexões wireless por rádio (redes wireless) nos padrões 802.11 em especial o padrão 802.11b.

Problemas X benefícios

Os sistemas wireless possuem uma gama variada de benefícios quando comparados as redes por cabos. Em alguns casos o principal é a economia, também podemos citar a mobilidade, rapidez, facilidade do uso e praticidade.

Economia:As redes via rádio são mais baratas, evitam obras de infra-estrutura para passagem de cabos além de requerer menor manutenção e diminuir o tempo de instalação.

Mobilidade:Com uma rede wireless os usuários podem se conectar livremente sem ficar dependente de um ponto fixo dentro da área de cobertura do sinal.

Praticidade:É possível adicionar outros equipamentos ou pontos de redes de forma rápida e sem precisar perder tempo com inserção de cabos, novas tomadas para as redes ou demais atividades relacionadas às obras físicas para implantação da rede.

Facilidade de uso:Acrescentar uma nova maquina na rede wireless é rápido e fácil, bastando configurar o equipamento.

Principais problemas:Como nada é perfeito, precisamos salientar que embora as redes wireless possuam grandes benefícios também existem algumas limitações.A principal limitação do sistema wireless está no fato da transmissão ser mais sensível a interferências externas que uma rede por cabo. Esta questão será abordada em maiores detalhes durante o treinamento.

06

Embora existam as limitações comentadas anteriormente, as redes wireless estão sendo implementadas cada vez mais. Todo dia novas tecnologias baseadas na transmissão por rádio são anunciadas. Esta é uma tecnologia em processo de crescimento continuo.Não é por menos, com a retirada dos cabos e adquirindo mobilidade vivenciamos possibilidades de uso praticamente infinitas, dependendo apenas da imaginação tecnológica.

Histórico evolutivo

Foi no Havaí em 1971 que ocorreu a primeira conexão de computadores via rádio e no ano de 1980 é que iniciou o uso deste tipo de sistema. A força para esta tecnologia ganhar notoriedade ocorreu na década de 90 com a evolução dos processadores, permitindo maquinas mais velozes e capazes de lidar com as exigências da tecnologia transmissão por rádios.No inicio do processo as redes existentes eram patenteadas e incompatíveis, por isso, no meio da década de 90 as atenções se voltaram para o uso de um modelo padrão que permitisse a compatibilidade entre os hardwares.O instituto de engenharia elétrica e eletrônica dos Estados Unidos, IEEE (Institute of Eletrical and Eletronic Engineers), projetou um conjunto de padrões e especificações denominado de IEEE 802.11. Este padrão permitiu a conectividade que faltava para popularizar as redes wireless.No Brasil o órgão fiscalizador ANATEL (Associação Nacional de Telecomunicações) em julho de 2002 publicou o regulamento relacionado com as redes wireless.

Existem atualmente quatro padrões globais que definem as aplicações wireless, são eles:

WPAN – Wireless Personal Área Network (802.15)Este padrão pode ser traduzido como Área de rede pessoal, Usando a tecnologia Bluetooth ele permite a conexão dentro de um pequeno perímetro na faixa de alguns metros.

WLAN - Wireless Local Area Network (802.11)Significando área local de rede, este padrão é usado para as redes wireless entre computadores, também conhecido como padrão 802.11, 802.11a, 802.11b e 802.11g. Este padrão também é conhecido como Wi-Fi.

WMAN - Metropolitan Area Network (802.16)Em português chamamos de área metropolitana de redes, seu principal objetivo é a conexão de uma cidade inteira para uso de internet e telefonia através de uma rede wireless. A maior diferença entre estes padrões esta no fato do sistema 802.16 usar freqüência licenciada. Também é conhecido como Wimax.

WWAN – Wireless World Área Networks (802.20)Padrão que ainda é uma proposta e pretende criar a conexão entre cidades.

Teoria de funcionamento

O padrão 802.11 que foi um dos primeiros usa a tecnologia de conexão FHSS que é mais lento quando comparado com os padrões 802.11a e 802.11b, este utilizam o sistema DSSS.Os sistemas FHSS e DSSS são técnicas de espalhamento de espectro, basicamente consistem em métodos para a transmissão de um único sinal de rádio através de um amplo segmento do espectro de rádio. Para entender melhor vamos descrever como funciona cada método.O FHSS é o método que divide um sinal de rádio em pequenos pacotes e muda a freqüência de transmissão várias vezes por segundo. Tanto o transmissor como o receptor, são programados e somente estes equipamentos sabem a seqüência de freqüências que será usada e conseguem se comunicar. Como ele troca varias vezes a freqüência, este sistema evita a interferência de outros usuários. Como existe a troca constante de freqüências o sistema fica sobrecarregado gerando relativa lentidão.O DSSS não altera a freqüência e usa um único canal com 22 Mhz de largura, ele quebra os dados em vários pedaços em padrões de bits redundantes e o receptor reagrupa os dados no formato original. Como os bits são reagrupados o receptor consegue identificar as interferências e filtrar antes de agrupar os dados.

07

Comunicação entre rádios

Os rádios wireless possuem uma comunicação inteligente onde um rádio confirma com o outro se a mensagem chegou adequadamente e se o conteúdo esta correto.Ao ligar um rádio ele primeiro emite um sinal de verificação para os demais rádios da mesma rede e aguarda uma resposta de confirmação. Depois para cada pacote de dados enviado ocorre à confirmação, se existir erro o radio repete o procedimento aguardando a resposta válida sobre os dados enviados.

Conectividade

Embora existam padrões específicos e a conectividade na teoria é considerada plena, na pratica as coisas são um pouco mais complicadas. Muitas vezes equipamentos de marcas diferentes geram certo trabalho para configurar e conectar entre si. É aconselhável equipar a rede com os hardwares do mesmo fabricante, assim facilita nas configurações. Mas isso não significa que não seja possível conectar dispositivos de outras marcas, apenas por uma questão de facilidade e conforto é aconselhável tal procedimento.

Ponto de Acesso

O ponto de acesso equivale à mesma função do HUB na rede por cabo, em uma rede wireless simples normalmente encontramos um ponto de acesso e os rádios clientes.Conhecido como Rádio AP, abreviatura de Accesss Point, este é o rádio que conecta os demais rádios da rede.

Existem vários tipos de Access Point e diversos preços entre modelos simples e aqueles com varias funções embutidas. Na imagem abaixo observamos um access point conectando em rede um palm e um leptop.

Já no desenho abaixo vemos um access point conectando dois leptops e um computador em rede, exatamente como um hub.

08

Equipamentos Wireless

Rádio PCMCIA para leptops

Rádio e rastreador de freqüência USB:

Access point com firewall, roteador e outras funções.

Existem no mercado diversos hardwares para redes wireless, algumas placas mãe já estão vindo com rádio onboard assim como leptops.

Servidor de impressão

Câmera wireless com visão noturna

09

Ponto de acesso (access point)

Já adquirimos um primeiro contato com as redes wireless nas páginas anteriores e sabemos que basicamente o sistema wireless consiste na comunicação entre dois ou mais rádios através de um rádio principal chamado de Access Point (ponto de acesso).

Vamos nos aprofundar um pouco mais nos modos de funcionamento do ponto de acesso, este é à base de toda a transmissão em redes wireless.

Um Access point pode funcionar de quatro maneiras distintas, sendo elas:

1 Modo raiz2 Modo Bridge ponto a ponto3 Modo Bridge ponto a multiponto4 Modo repetidor

É importante entender cada um dos modos de funcionamento para que o técnico de redes wireless possa extrair o melhor de cada forma de operação do rádio Access Point.

Modo Raiz

No modo raiz o Access Point Permite que as estações comuniquem uma com as outras como em uma rede aberta, onde um computador pode acessar qualquer outro da rede.Neste caso o Acces Point serve com um Hub/Switch.Como estamos usando em modo raiz, onde qualquer maquina dentro da área de cobertura do ponto de acesso pode se conectar é aconselhado o uso de uma antena onidirecional. Assim o sinal será lançado e captado de forma circular, em todas as direções.Veremos em maiores detalhes o funcionamento de cada tipo de antena mais adiante, no momento o importante é o aluno compreender o tipo de operação do Access Point.Dentro de um escritório ou em residências, normalmente é usado o modo raiz. Observe que nestes casos não ocorre o uso de antenas externas, já que os equipamentos estão muito próximos, distantes em apenas alguns metros.

Lembre-se:Um ponto de acesso em modo Raiz funciona com um Hub/Switch, conectando os equipamentos entre si.

10

Modo Bridge ponto a ponto

No modo ponto a ponto o access point conecta dois ou mais segmentos de forma fechada, equipamentos fora deste grupo não entram, normalmente este sistema é usado para conectar um escritório e sua filial que estejam dentro da área de cobertura.Normalmente neste caso é usada antena direcional para ligar os dois pontos (matriz e filial).O modo bridge ponto a ponto é usado para aqueles casos em que a empresa possui dois endereços físicos diferentes porem próximos e precisa ligar os mesmo. Um prédio ou escritório em um lado da rua e o outro na quadra seguinte, ou do outro lado da rua e assim por diante.

Modo Bridge ponto a multiponto

Aqui semelhante ao bridge ponto a ponto, mas com o acesso para várias redes através de um ponto central. Neste modo diversas redes distintas podem se conectar a um access point central, este é o sistema usado por provedores de acesso wireless, onde vários clientes se conectam a um ponto central.Os clientes não possuem comunicação entre eles, mas mesmo assim estão conectados e trocando informações com um Access Point central.

Modo Repetidor

Em modo repetidor como o nome sugere, o Access Point apenas repete o sinal recebido, neste caso ele precisa ser configurado para escutar e repetir dentro do mesmo canal do Acces point principal.Em teoria podemos conectar grandes distâncias repetindo varias vezes o sinal, mas na pratica ocorre um problema.Sempre que usamos um repetidor ele precisa primeiro escutar e depois retransmitir os dados, neste processo ocorre uma considerável diminuição da velocidade de transferencia já que o radio escuta e depois transmite.O uso dos rádios repetidores é aconselhável em poucas unidades. Dois a três repetidores por acesso para um melhor aproveitamento da rede.Naturalmente que existem ocasiões em que o beneficio é adequado mesmo perdendo a velocidade do link. Mas nestes casos é interessante um estudo aprofundado para proporcionar a melhor escolha.

11

Características dos rádios de acesso

Todos os rádios Access Point independente do fabricante possuem características padrão para proporcionar adequada conexão entre os dispositivos.

Entre estas características podemos citar:1 Configuração e gerenciamento2 Configuração WEP3 Serviços DHCP e NAT4 Capacidade de regras aos clientes

Configuração e gerenciamento

Basicamente é oferecido acesso para configurar o Access Point através de um browser ou dispositivo USB e pelo console.

Configuração WEPWEP – Wired Equivalent Privancy é o padrão para criptografia para as redes 802.11.

Serviços DHCP e NATConfiguração dos serviços de IP.

Capacidade de regras aos clientesOs Access Points permitem gerar regras para acesso e permissões de uso para os serviços.

Configurando dispositivos wireless

Todo o equipamento wireless para ser instalado passa por quatro etapas, são elas:

1 Instalações do equipamento2 Instalação dos drivers3 Instalação dos utilitários do fabricante4 Configuração dos dispositivos.

Instalações do equipamentoA instalação do equipamento consiste em adicionar fisicamente o equipamento ou periférico na rede.

Instalação dos driversAqui encontramos a mesma dinâmica de instalação de qualquer dispositivo, como as placas de redes, modem etc...

Instalação dos utilitários do fabricanteOs utilitários são os softwares de gerenciamento que acompanham cada produto, normalmente são fornecidos pelos fabricantes. Softwares para monitoramento da rede estão incluídos nesta categoria.

Configuração dos dispositivosEsta é a etapa final da instalação dos equipamentos wireless. Depois de preparam o ambiente com os passos anteriores é iniciado a configuração onde cada dispositivo recebe a orientação de como funcionar.

12

Utilitários comuns de gerenciamento

Após instalar e configurar a rede wireless ela deve ser testada e monitorada pelos utilitários que podem ser os do fabricante, softwares freewares ou ainda softwares comerciais. Estes testes são importantes para verificar interferências, qualidade da transmissão e garantir o funcionamento adequado da rede.

Basicamente são cinco os tipos de utilitários que devem possuir uma rede.

1 Ferramentas de site survey.2 Monitoramento de velocidade e intensidade do sinal.3 Analisador de espectro.4 Configuração de perfis.5 Monitor de Estatus.

Ferramentas de site surveyEsta é uma ferramenta que permite analisar área de atuação do sistema wireless determinando o contorno da cobertura do sinal de Rádio.

Monitoramento de velocidade e intensidade do sinalSão ferramentas que permitem saber como esta funcionando a transmissão, velocidade, intensidade do sinal irradiado em um determinado momento.

Analisador de espectroEsta ferramenta permite identificar interferência e canais sobrepostos dentro da área de cobertura da transmissão.

Configuração de perfisÉ uma ferramenta que facilita o gerenciamento da rede permitindo de uma maneira mais fácil efetuar mudanças nas configurações.

Monitor de EstatusNesta ferramenta o administrador da rede pode realizar testes em tempo real para determinar a estabilidade do link.

13

Montando os equipamentos wireless

Os passos para se montar uma rede wireless são basicamente quatro.

1 - Projetar a rede2 - Adquirir equipamento.3 - Instalar os componentes. 4 - Configurar a rede.

No módulo de hoje iremos instalar os componentes da rede wireless.Para montar nossa primeira rede sem fio precisaremos escolher e conectar todos os dispositivos wireless adequados para evitar perda de sinal e também obtermos uma rede de qualidade.Para esta tarefa nas próximas linhas vamos conhecer um pouco dos acessórios que compõem a rede wi-fi.

Caixa de proteção

Em uma instalação externa, precisaremos colocar a antena em uma torre ou no telhado do prédio, para fixar os componentes perto da antena é usada uma caixa hermética para garantir a proteção dos equipamentos contra as ações da natureza, umidade, poeira, calor e assim por diante.Esta caixa deve possuir aterramento adequado para proteger os equipamentos, também deve possuir ventilação e dispositivo de proteção contra possíveis curtos circuitos.Esta caixa de proteção existe disponível no mercado, mas o técnico deve prestar atenção e observar se o equipamento vendido atende todas as exigências de segurança conforme listadas acima.

Também é aconselhável observar se a caixa dispõe de fechadura para permitir acesso apenas aos profissionais da manutenção da rede.

14

Cabos

Escolher o cabo é importante principalmente devido ao fato de cabos inadequados comprometerem o funcionamento da transmissão.Sempre deve ser considerada na hora de montar a rede, a possibilidade de usar o menor comprimento de cabo possível, também é aconselhável usar cabos coaxiais, estes possuem uma malha de proteção. A maioria dos cabos de Radio freqüência trabalha com impedância de 50 Ohms.Use sempre cabos de mesma impedância em toda a rede, evite usar cabos diferentes. Procure também considerar os cabos com menor perda possível. Normalmente cabos grossos e de boa qualidade possui menor perda, mas são mais caros.Sempre observe a freqüência de resposta do cabo, por via de regra procure usar sempre cabos com valor um pouco acima, por exemplo, para cinco Ghz use cabo de seis Ghz, no caso de 2.4 use cabo 2.5 e assim por diante.

Conectores

A escolha do conector segue as mesmas regras da escolha do fio.Não use conectores com impedância diferente do fio.

Observe qual a perda com a inserção do conector. Sempre que usamos um conector ocorre alguma perda.Verifique qual o limite da freqüência suportada pelo conector.Existe uma grande variedade de conectores o mais comum é o tipo N, Também tem o BNC e SMA além de outros.

Os conectores devem ser vedados através de fitas especiais caso fiquem ao ar livre.

Cabo PigtailO cabo pigtail é usado para adaptar a conexão entre o rádio e o cabo da antena, isso ocorre devido ao fato de cada fabricante usar seu tipo de conector proprietário, assim é necessário adaptar com um cabo (pigtail) a conexão entre o conector do fabricante e a antena.Este cabo normalmente é curto e também é chamado de Jumper cable.

RF Spliter

O Spliter é basicamente uma caixa com um conector de entrada e múltiplo conectores de saída e tem como função dividir o sinal em múltiplos sinais independentes.Para entendermos o funcionamento do spliter vamos imaginar uma antena que esteja no meio (entre dois pontos) e queremos aumentar a captação do sinal. Uma solução seria ao invés de usar uma onidirecional colocarmos duas antenas direcionais apontando uma para cada ponto. Então teríamos duas antenas direcionais uma apontando para o ponto A e outra apontando para o ponto B. Imagine uma de costas para a outra.Entre estas antenas será instalado o Spliter que irá receber as duas antenas e enviar o sinal para o rádio repetidor (Access point).

Esta é um recurso aplicado em transmissões de maior distancia, mas existe uma perda de sinal, por isso é necessário calcular corretamente as perdas e aplicar esta solução com certa restrição.

15

Protetor contra raios

Instalar uma antena com equipamentos conectados nela sem uma boa proteção, é um risco provável de queima e perda dos materiais (rádio e outros) instalados.Observe que a antena deve ser instalada sempre no ponto mais alto, mas nunca deve ficar acima do para raios, um raio sempre procura o caminho mais fácil (menor resistência) até o solo, se uma antena estiver acima do para raios, é bem provável que o raio escolha a antena e não o para raios. O centelhador é um componente que é inserido na linha de transmissão e ajuda na proteção contra raios de alta tensão, mas não ajuda quando a carga é de baixa tensão.O tubo protetor a gás também possui a função semelhante ao centelhador, porém é empregado em baixa tensão. Protetores contra sobrecarga na rede elétrica também devem ser instalados, uma vez que pela rede elétrica é possível ocorrer sobrecarga.

Atenuadores

O atenuador é usado para limitar a potencia de transmissão, mantendo a mesma dentro das especificações permitidas pela legislação. O atenuador atua oferecendo certa resistência na amplitude do sinal.

Amplificadores

Os amplificadores servem para amplificar o sinal de rádio freqüência, normalmente são usados para compensar perdas na rede, por exemplo, redes com muitos cabos ou dispositivos que perdem parte da potencia podem receber um amplificador para compensar o sinal enfraquecido.Quando o amplificador é usado para problemas de perda de sinal devido ao cabo logo, chamamos de amplificador unidirecional.No caso de amplificarmos para receber um sinal fraco, chamamos de bidirecionais.

Lembre-se:Amplificadores bidirecionais recebem o sinal fraco na antena e amplificam.Amplificadores unidirecionais amplificam a transmissão enviando para antena um sinal mais forte. Deve ser usado para compensar perdas de sinal.

Montando a rede wireless

Vamos montar nossa primeira rede wireless, até chegarmos a montagem da rede, já teremos acesso ao projeto que determinará quais equipamentos e a situação do ambiente onde será instalada a rede.Neste treinamento não vamos abordar como escrever projetos, já que esta etapa esta acima da instalação, normalmente um instalador de redes irá receber o projeto e seguir as orientações para instalar a rede wi-fi.É de responsabilidade do projetista se preocupar com todos os detalhes de funcionamento da rede bem como da segurança física e lógica do sistema.

16

http://jsilva.tecnociencia.jor.br

Jeferson Luís da Silva - Registro 62 - ID Jsilva

Lembre-se:

Uma rede wireless deve seguir quatro etapas:

1 - Projetar a rede2 - Adquirir equipamento.3 - Instalar os componentes. 4 - Configurar a rede.

O projeto deve ser montado pelo profissional que calcula a rede. Já a instalação fica de responsabilidade do profissional técnico em configuração.É possível que um mesmo profissional pense e execute, mas os conhecimentos são diferenciados e no caso do projeto é exigido um conhecimento mais amplo que inclui os cálculos e medições adequadas para uma transmissão de qualidade, entre eles estão os cálculos para, aterramento, impedância, estacionaria, Fresnel, sensibilidade do receptor, alinhamento antenas, desempenho, harmônicas e assim por diante. Normalmente por serem duas atividades distintas são cobrados separadamente o projeto e a execução.

Instalando os componentes

Recebemos o projeto que determina que serão instalados dois pontos interligados por uma torre repetidora.Então vamos selecionar o material descrito no projeto e iniciar nossa instalação.No ponto A e B os rádios e as antenas são idênticos, vamos iniciar pela antena. Em nosso projeto consta que a antena será uma parabólica em cada ponto e duas parabólicas na estação repetidora.Próximo de cada antena ficará a caixa hermética de proteção com o rádio wireless e acessórios. Para isso precisaremos levar energia elétrica até a caixa de proteção e ligar a mesma na rede elétrica.Uma vez ligada na rede elétrica vamos inserir dentro da caixa de proteção o rádio com o cabo pigtail que irá conectado no cabo da antena (linha de transmissão). Agora na outra ponta do cabo da antena iremos adicionar o centelhador e o protetor a gás.Verificamos que a antena foi fixada no mastro e ficou em uma altura abaixo do para raios, também verificamos que o cabo da antena está fixado corretamente, se o cabo ficar balançando poderá prejudicar a transmissão.A antena deve ficar afastada do mastro aproximadamente 10 vezes o comprimento da onda para evitar a reflexão proveniente do mastro.Antena instalada, cabo fixado e os conectores devidamente isolados. A caixa hermética com fechadura foi fixada com o access point, protetor contra, curto circuito e ventilação estão presentes. Instalação quase pronta.Agora devemos verificar no projeto a altura que deve ficar a antena e a posição angular da mesma. No projeto deve constar através dos cálculos de posicionamento qual a posição da antena.

Uma vez posicionada poderemos passar para a instalação da estação repetidora.

17

Nos pontos A e B usamos para cada ponto:

Um access point.Um conector PigtailDois conectores tipo NUm centelhadorUm protetor a gásCabo coaxial de 50 OhmsUma caixa herméticaUm mastro metal 2 metros.Um afastador de mastro 10 x o comprimento da onda.Uma antena parabólica

Do access point sai um cabo de rede que vai até o Switch e conecta a antena a rede geral.Depois de instalar e revisar os procedimentos vamos isolar os conectores com fita autofusão ou algum outro material para vedação e isolação.

Instalando a estação repetidora:

No projeto consta que a estação repetidora ficara entre os pontos A e B através de duas antenas parabólicas. Sabemos que para conectar duas antenas precisaremos de um RF Spliter. Este é o componente adicional que irá ser inserido em nossa estação repetidora para comutar os sinais das duas antenas. Fora este componente todos os demais são iguais às estações A e B.A diferença entre o access point da estação A e B e o access point da repetidora ocorre na configuração, os rádios são idênticos. No projeto já foi calculado o coeficiente de onda estacionária e foi citada a distância que deve possuir cada cabo entre a antena e os rádios.

Finalizando a instalação

Após instalar fisicamente todos os dispositivos da rede, precisaremos dar uma revisada geral e ver se realmente ficou tudo bem fixado e dentro das orientações do projeto.Uma vez concluída esta etapa estamos com nossa rede instalada e pronta para ser configurada. No próximo módulo passaremos para a configuração da rede wireless.

18

Rádio Frequencia

Foi em 1887 que as ondas eletromagnéticas foram geradas artificialmente em laboratório por Heinrich Hertz e posteriormente por outros pesquisadores como Marconi, Popov e no Brasil pelo Landel de Moura.As ondas eletromagnéticas também podem ser chamadas de ondas hertzianas em homenagem ao pesquisador Heinrich Hertz ou simplesmente ondas de rádio.Uma contribuição muito importante na ciência dos transmissores veio dos grupos de radio amadores, amantes da matéria participaram ativamente nos estudos dos transmissores.No Brasil os radioamadores podem ser encontrados através da LABRE, Liga brasileira de Radio Emissão. http://www.labre.org

Conceito de Onda

Chamamos de onda todo o evento com variação periódica de um estado físico que se propaga na meteria ou espaço.Para entender melhor vamos citar um exemplo muito praticado em livros e escolas, pegue uma bacia e acrescente água. Deixa cair no centro da bacia um grão de feijão ou milho.Observe que do estado físico inicial de descanso a água ira se mover em ondas circulares que iniciam no local onde o objeto caiu até a borda da bacia. Estes movimentos circulares são denominados de ondas porque ocorreram em uma seqüência em um determinado tempo (por um período de tempo) e se propagaram do ponto de impacto até as bordas da bacia através de um meio físico que é a água.

Em uma onda nós temos o meio físico, água, ar, espaço, etc. Uma variação de estado em um determinado período que se propaga no meio físico.O vibrador do celular ou a campainha, quando acionados geram uma onda.O importante em qualquer tipo de onda é a sua propriedade de transportar energia. Toda onda possui três grandezas, amplitude, freqüência e velocidade de propagação.

A onda eletromagnética pode ser representada pelo desenho de onda senoidal abaixo:

19

Se uma corda for balançada para cima e para baixo repetidamente teremos a formação das ondas.

Para entender os elementos de uma onda, vamos desenhar um gráfico X e Y e aplicar uma onda senoidal.

Elongação:É chamado de elongação à distância de um ponto qualquer da curva até o eixo X.

Amplitude:A amplitude é a elongação máxima de uma onda. Observe o numero 2 na figura acima.

Fase:Os Pontos que possuem mesma elongação e mesmo sentido nas curvas são chamados de fase. Os pontos A e C estão em fase já que ambos estão no mesmo ponto onde a onda esta subindo.

Já o ponto B só esta em fase com outros ciclos se observarmos o mesmo ponto (elongação) na decida.

Comprimento de onda:O comprimento de onda pode ser encontrado verificando a distancia entre dois pontos em fase. Veja numero 1 da figura.

Crista e vale:Crista é o topo da onda (amplitude positiva) maior ponto acima da linha X e vale é o maior ponto inferior abaixo da linha X (amplitude negativa). Veja números 3 para pico e 4 para o vale na figura.

20

Ondas eletromagnéticas

Sempre que uma corrente elétrica percorre um condutor ocorre por conseqüência do movimento da corrente elétrica a formação de um campo magnético.O campo eletromagnético viaja no espaço em uma velocidade de 300.000 km por segundo, esta é a mesma velocidade da luz.Para que o aluno tenha uma idéia da velocidade, uma onda de rádio pode dar sete voltas ao redor da terra em apenas um segundo.

É importante não esquecer esta informação:A velocidade das ondas de rádio é sempre constante, 300.000 Km/s.

Formação da onda

A formação da onda eletromagnética e sua propagação são um fenômeno bastante complexo, mas vamos comentar de uma maneira mais direcionada ao nosso objetivo.Sempre que criamos um campo elétrico ocorre a formação de um campo magnético que ira gerar um capo elétrico que ira gerar um campo magnético e assim por diante. É esta criação sucessiva de campos elétricos e magnéticos que formam a onda eletromagnética.Existem duas classificações para as ondas de rádio conforme a forma como elas se propagam. As ondas terrestres e as ondas celestes.Conforme a freqüência da onda ela é mais indicada para transmissões terrestres por se propagar melhor em nossa atmosfera ou pode ser indicada para transmissões espaciais por possuírem melhor desempenho no espaço.

Intensidade de campo

Na medida que as ondas de rádio vão se afastando do ponto de origem (transmissor), vai perdendo sua intensidade em virtude das perdas sofridas devido à densidade do meio de propagação.Não devemos confundir perda de intensidade com perda de velocidade, mesmo que um sinal de rádio cheque fraco ao receptor ele ainda esta viajando na velocidade da luz.Normalmente, os materiais bons condutores de eletricidade refletem as ondas de rádio e os maus condutores absorvem e enfraquecem as ondas eletromagnéticas.A intensidade do campo eletromagnético em um determinado ponto no espaço é medida em Volts por metro de altura. Esta é uma medição feita em laboratório, para isso é erguida uma placa de metal a um metro do solo e verifica-se a voltagem entre a placa de metal e o solo. Funciona como se o solo fosse o negativo da pilha e a placa o pólo positivo, o resultado ocorre em microvolts.

Para lembrar:A intensidade do campo eletromagnético, também chamada de amplitude é medida em Volts por metro de altura. E a intensidade do sinal de rádio diminui conforme a onda eletromagnética vai se distanciando do transmissor.

21

Ondas de rádio

As ondas de rádio possuem duas importantes características, a freqüência e o comprimento elétrico de onda.É muito comum entre usuários leigos confundir entre comprimento de onda e distancia de transmissão, quando falamos que uma onda possui 60 metros, estamos nos referindo a distancia que a onda percorre em um ciclo. Um comprimento de onda de 60 metros equivale a um ciclo de onda a cada 60 metros.Pode parecer um pouco difícil de entender, mas na verdade é bem simples. Para facilitar o entendimento vamos observar como funciona uma onda de rádio.

Freqüência:Sabemos que a freqüência é o numero de ciclos (picos e vales) que a onda completa em um segundo, a freqüência é medida em ciclos por segundo ou Hertz.

Comprimento de Onda:O comprimento de onda é a distancia que a onda percorre em um ciclo, e medimos em metros comparando fases.

Período:O período é o tempo que a onda gasta para completar um ciclo (um pico e um vale), é medida em segundos, numero 3 e 4 da figura.

Velocidade de propagação:Sabemos que é constante, sempre ocorre em aproximadamente 300.000 Kilômetros por segundo. (velocidade da luz no vácuo).

Amplitude:A amplitude é medida em volts ou watts, representa altura da onda, numero 2 na figura.Tente visualizar as características citadas acima dentro do desenho abaixo:

22

Calculo da Onda

Vamos observar nesta aula como podemos calcular algumas características das ondas eletromagnéticas.

Considerações:Sempre que vamos calcular devemos trabalhar com Hz, metros e assim por diante. Então não esqueça de converter as unidades de medidas caso elas estejam em representações maiores ou menores.

1khz = 1.000 Hz e assim por diante.

[1] - Velocidade = comprimento de onda X freqüência.

Exemplo:A freqüência de 12 MHz (converter para 12.000.000 Hz) possui seu comprimento de onda de 25 metros. Qual sua velocidade?

V = 25mx12. 000.000hz

V= 300.000.000m/s

[2] – Comprimento de X Xonda= velocidade/freqüência.

Exemplo:A freqüência de 12 MHz (converter para 12.000.000 Hz) possui sua velocidade de 300.000.000 m/s. Qual seu comprimento de onda?

Comprimento de X Xonda= 300.000.000ms/12.000.000hz

Comprimento de X Xonda= 25 metros

[3] – Freqüência = velocidade/comprimento de onda

Exemplo:O comprimento de onda de 25 metros pertence a qual freqüência?

Sabemos que a velocidade é constante.

Freqüência = 300.000.000/25

Freqüência= 12.000.000 hz ou 12 MHz

23

Propagação

Entendemos por propagação a maneira como as ondas de rádio viajam em um determinado espaço, por isso, para entender a propagação devemos revisar como funciona a nossa atmosfera.O nosso ar atmosférico é composto em sua maior parte por hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e uma pequena quantidade de gases nobres como o argônio, xenônio entre outros.Conforme altitude o ar vai ficando mais rarefeito e menos denso, gerando uma série de camadas distintas de ar subdividindo nossa atmosfera.Cada camada de ar interage de forma diferente com as ondas de rádio gerando características distintas entre freqüência e propagação.Nossa atmosfera possui uma altura de aproximadamente 1.000 km, após esta distancia não existe mais ar.

Lembre-se:Existe uma relação entre a freqüência e as camadas de ar da atmosfera, desta interação surge os efeitos da propagação. Quanto mais longa a onda, maior facilidade para contornar objetos.

Perda de energia das ondas

Quando uma transmissão de rádio ocorre e a onda sai da antena, ela é lançada em sua máxima potencia. Mas na medida em que vai se afastando da antena ocorre a perda de potencia por vários motivos entre eles podemos citar os diferentes obstáculos que a onda se choca, prédios, morros, estática do ar e assim por diante.É importante lembrar que o próprio ar atua como veiculo condutor de energia e assim sendo ele por si só auxilia na diminuição da potencia das ondas de rádio.

ReflexãoEm alguns corpos a onda eletromagnética sofre um fenômeno de reflexão, isso significa que ela reflete-se no objeto, algo semelhante ao fenômeno do espelho.

Em superfícies regulares como mares, lagos e terrenos sem relevos, o sinal refletido pode atrapalhar a transmissão ou até mesmo anular o sinal de rádio. Observe que qualquer obstáculo maior que o comprimento da onda pode produzir o fenômeno da reflexão.

Outro fenômeno que também pode ocorrer com a reflexão é a zona de silencio ou zona neutra, isso ocorre nas proximidades em ângulo com o ponto de reflexão onde o sinal foi desviado. Na zona de silencio não existe o sinal de rádio.

24

Dispersão:Outra forma de reflexão pode ocorrer quando a onda encontra obstáculos com dimensões menores que o comprimento de onda, mas o número destes obstáculos é grande. Na dispersão como o sinal reflete em vários pontos ele acaba sendo refletido em diversas direções.A chuva, por exemplo, pode gerar este tipo de problema ao molhar o solo ou gerar bacias de água onde as ondas possam ser refletidas.

Existem casos de chuva intensa onde o link se perde porque a grande quantidade de pontos refletindo acaba anulando a onda.O solo molhado entre outros obstáculos pode gerar o efeito da imagem ao lado:

RefraçãoA refração ocorre quando uma determinada onda de rádio atravessa um corpo distorcendo-se.

Para entender melhor coloque algum objeto dentro de um copo com água, onde uma parte fique para fora do copo.Podemos usar uma colher, é possível notar que a colher parece estar inclinada, seu ângulo fica distorcido. Isto é a refração.Na imagem ao lado podemos observar o caso da antena a direita que esta tendo o seu sinal passando pelo morro mas sendo enviado para o céu.

DifraçãoA difração ocorre quando a onda eletromagnética contorna o objeto, fazendo um encurvamento.Em freqüências com grande comprimento de onda é possível observar o efeito da zona de silencio ou zona neutra, neste fenômeno uma área em ângulo com a reflexão não recebe o sinal.

Na imagem ao lado, a casa que esta a direita não recebe o sinal de rádio porque a onda sofreu difração e ao contornar o objeto gerou um espaço neutro. Em nosso exemplo acima, uma casa vizinha a 50 ou 100 metros recebe normalmente o sinal.

AbsorçãoEm alguns casos ocorre a absorção total da onda, esta simplesmente não passa e nem reflete, é consumida pelo obstáculo. Em outros a absorção é parcial em uma maior ou menor grau dependendo do objeto.

Fading ou desvanecimento de ondaQuando escutamos rádios em AM ou ondas curtas principalmente de estações distantes, é possível em alguns casos observar que a transmissão sofre instabilidades onde o sinal hora fica mais forte e hora parece enfraquecer e até mesmo sumir para depois reaparecer.Esta instabilidade ocorre porque chegam ao mesmo tempo varias ondas da mesma transmissão que percorreram caminhos diferentes sofrendo refrações, deflexões e difrações.

25

Faixas de ondas

1] - Ondas muito longasAs ondas muito longas possuem seu comprimento de onda entre 10 a 100 Km. Vão da freqüência de 3 a 30 Khz.

2] - Ondas longasAs ondas longas possuem seu comprimento de onda entre 1 a 10 Km. Vão da freqüência de 30 a 300 Khz.

3] – Ondas curtas ou intermediariasPossuem seu comprimento de onda entre 10 a 100 metros. Vão da freqüência de 3 a 30 MHz.

4] – Ondas Métricas, dessimétrica e centimétricas.Possuem seu comprimento de onda entre 10 metros a 1centimetro. Vão da freqüência de 30 MHz a 30 Ghz.

Classificação das freqüências.

Acima de 300 Ghz são usadas em pesquisas espaciais.

De 30 Ghz a 300 Ghz, (EHF), milimétricas, usadas em radio astronomia.

De 3 Ghz a 30 Ghz, (SHF), centimétricas, usadas na transmissão de imagens (TV) via satélite, transmissão de dados via rádio (Internet), forno micro ondas etc...

De 300 Mhz a 3 GHZ, (UHF), dessimétricas, usadas na transmissão de imagens (TV), dados via rádio (Internet), telefonia móvel (celulares) etc...

De 30 MHz a 300 MHz, (VHF), métricas, usadas na transmissão de imagens (TV), canais de 2 a 13, radiofonia comercial, amadora, privada, publica etc.

De 3 MHz a 30 MHz, (HF), dessimétricas, também conhecidas como ondas curtas, usadas em radiofonia comercial, amadora, publica e privada, etc...

De 300 Khz a 3 Mhz, (MF),hectométricas, conhecidas como ondas médias, usadas na radiofonia principalmente comercial.

De 30 Khz a 300 Khz,(LF), quilométricas, usadas em rádios faróis, para orientação de embarcações.

De 3 kHz a 30 kHz, (VLF), miriamétricas, usadas por submarinos, em radares etc..

Para lembrar:É muito importante observar que embora tenhamos usado imagens de objetos grandes como morros e casas, os fenômenos citados ocorrem em diversos ambientes e ou objetos. Mesmo dentro de casa as ondas sofrem estes fenômenos chocando-se com os obstáculos domésticos como cadeiras aparelhos etc.Uma antena interna para transmissão de wireless, celular ou até mesmo um pequeno transmissor de FM, passa pelos mesmos efeitos.Por isso é possível instalar uma rede wireless dentro de casa ou escritório e mesmo assim em alguns locais não ser possível captar o sinal do rádio.

26

Transmissão de rádio

Toda forma de comunicação é composta de três eventos, informação, meio e portadora.A informação pode ser digital ou analógica enquanto o meio pode ser a água, ar, fios, tubulação e assim por diante. Já a portadora pode ser a luz, sinal elétrico, sinal magnético, etc.Em uma rede óptica podemos afirmar que uma certa informação digital passa através de um cabo de fibras tendo como portadora a luz.

Podemos chamar de transmissor o dispositivo que produz e irradia ondas eletromagnéticas. Já o receptor de rádio é o equipamento que interpreta as ondas de rádio.

Uma emissora de AM ou FM apenas transmite o sinal de rádio que será captado pelos rádios dos ouvintes enquanto que um telefone celular ou radio wireless transmite e recebe ao mesmo tempo.Para nosso estudo vamos dividir o assunto em duas etapas, os transmissores e os receptores de rádio freqüência.

O transmissor funciona basicamente através de seis etapas interligadas, são elas:

1- oscilador;2- amplificador/separador;3- amplificador de potencia;4- Amplificador de áudio;5- modulador;6- fonte de alimentação.

27

Componentes do transmissor

Oscilador:É no oscilador que as ondas eletromagnéticas são geradas, a principal característica do oscilador é manter a estabilidade da freqüência.Os osciladores mais estáveis produzidos atualmente são baseados em cristais. A estabilidade de um oscilador pode ser afetada pela temperatura ambiente, variação da corrente e assim por diante.Osciladores avançados podem ser instalados em câmaras com controle de temperatura ambiente e estabilizadores de tensão precisos.Os cristais usados no oscilador são de quartzo e conforme o tamanho, forma e a maneira como é cortado gera-se o sinal de freqüência, com precisão tal que a variação não ocorre em taxas maiores que algumas partes por milhão. O cristal é muito preciso.O sinal gerado no oscilador é muito fraco para ir direto à antena, por isso ele inicia no oscilador e vai passando por etapas de amplificação.

Amplificador/separador:É o amplificador/separador que aumenta o sinal gerado no oscilador e isola este do amplificador de potencia para melhorar a estabilidade.Basicamente retira-se uma pequena parte do sinal gerado no oscilador e passa para o amplificador/separador que envia para o amplificador de potencia.

Amplificador de potencia:É o amplificador de potencia que leva para antena uma onda eletromagnética de intensidade adequada, é no amplificador de potencia que se regula o sinal enviado para antena.

Amplificador de áudio:Recebe o sinal do microfone amplifica e envia ao modulador.

Modulador:O modulador é o responsável por unir a informação que se deseja transmitir ao sinal de rádio. Em um transmissor encontramos de um lado o oscilador gerando a freqüência portadora e do outro o amplificador de áudio captando a informação (som) através de um sensor como o microfone, por exemplo. Ambos os sinais são enviados ao amplificador de potencia onde passam para antena, quando o sinal chega no radio receptor a onda portadora é eliminada e a onda de sinal ou moduladora chega aos nossos ouvidos.

Lembre-se:Em um transmissor possuímos a onda portadora que é a freqüência e a onda de sinal que é a moduladora, onde a informação existe.Fonte de alimentação: Fornece energia a todo o circuito do transmissor.

28

Alessandro de Freitas A. Ribeiro - Registro 27456 - ID alessfrei

http://alessfrei.tecnociencia.jor.br

Modulação e seus tipos

Já estudamos que uma onda de rádio pura gera uma portadora vazia, sem informação de áudio. Podemos concluir que a onda de rádio não é capaz de transmitir informação de áudio sem o uso de um modulador. Aprendemos também que a freqüência é a portadora de um sinal modulado e neste sinal é que ocorre a informação carregada pela freqüência.Em nossas aulas usaremos um transmissor de áudio como exemplo e sendo áudio chamamos de “sinal de áudio freqüência” a onda de áudio e de “rádio freqüência” a onda portadora.Em uma onda de rádio existem apenas três características que podem ser modificadas, fase, amplitude e freqüência. O tipo de modulação é reconhecido conforme a característica modificada para modulação. Quando escutamos uma rádio em FM cujo significado da sigla é Freqüência modulada, significa que a modulação ocorre na freqüência. Já uma rádio AM que significa amplitude modulada quer dizer que a modulação ocorre na amplitude.É possível que o aluno já tenha observado em alguns casos onde a televisão passa uma programação em que a imagem chega primeiro que o som ou vice-versa. Isso pode ocorrer devido ao fato da televisão transportar a imagem modulada na amplitude enquanto que o som é transportado modulando a freqüência. Embora ambos os sinais são transportados pela mesma freqüência portadora, eles ocorrem em modulação distinta.

Modulação de amplitude

O aluno deve lembrar que na “introdução à rádio freqüência I” estudamos a freqüência e suas características, entre elas a amplitude que nada mais é do que a máxima elongação.Modulação em amplitude é a t écn ica de modi f ica r a amplitude da onda portadora, vamos observar uma onda portadora com uma amplitude constante produzida pelo oscilador do rádio conforme imagem acima.

Vamos imaginar um amplificador de áudio que gera uma onda retangular como a observada na figura abaixo:

29

No modulador a onda portadora irá receber a onda de áudio e a amplitude da portadora será modificada ficando como a imagem abaixo:

Observe que a amplitude que no oscilador era constante agora esta modificada conforme a onda de áudio. Este é o resultado da amplitude modulada, outro exemplo seguindo um amplificador de áudio com onda senoidal seria:

No caso do exemplo acima a onda de áudio que sai do amplificador e chega no modulador é semelhante à imagem abaixo, onde novamente a amplitude que no oscilador era constante agora está de acordo com a onda de áudio.

30

Cada faixa de freqüência possui suas particularidades e no caso da faixa de freqüência em ondas médias as emissoras comerciais operam entre 535 até 1.605 kHz com um espaço de 20 kHz entre as estações permitindo um número máximo de 53 emissoras.

Este espaço é estratégico porque uma das particularidades desta faixa de freqüência é que ao modular dois kHz de áudio em uma freqüência portadora de 1.000 kHz terá por efeito o aparecimento de duas novas freqüências que correspondem à soma da portadora com o áudio e a diferença entre elas.

Neste caso teremos portadora de 1.000 kHz mais áudio de dois kHz surgirá à freqüência de 1.002 kHz e também a freqüência de 1000 kHz menos o áudio de dois kHz gerando a freqüência de 998 Khz.

Ao transmitir na freqüência de 1000 kHz o áudio de dois kHz teremos a mesma transmissão na freqüência 998, 1000, 1002 Khz.

A freqüência de 998 é chamada de banda lateral inferior, a freqüência de 1000 é a portadora e a freqüência de 1002 é a banda lateral superior.

O Maximo de áudio transmitido é de cinco kHz, então uma transmissão na portadora de 1.000 kHz gera a banda lateral inferior em 995 kHz e a banda lateral superior em 1.005 Khz.

Como os sons audíveis chegam a 20 kHz e nas transmissões de ondas curtas é usado no máximo cinco kHz, a transmissão dos rádios em AM perde qualidade já que parte dos sons agudos e médios não estão presentes. Já na transmissão em FM a faixa máxima de áudio é de 15 kHz gerando um som de melhor qualidade. Observaremos na modulação em freqüência as particularidades das transmissões em FM.

Se uma emissora transmitisse em uma portadora de 1.000 kHz com um áudio de cinco kHz e outra emissora próxima transmitisse em uma portadora de 1.005 kHz com o áudio de cinco kHz teríamos uma grande interferência entre as emissoras já que as bandas laterais geradas iriam ocupar as mesmas faixas de ambas as ondas portadoras.

Modulação de freqüência

Na modulação em freqüência não modificamos amplitude, mas sim a freqüência da onda portadora. Para entender melhor vamos observar a imagem.Se olharmos atentamente a imagem ao lado, perceberemos que a onda portadora está em preto na parte superior e a onda de áudio é cinza na parte inferior, sempre que a onda de áudio aumenta sua amplitude a freqüência portadora também aumenta seus ciclos. Então obteremos maior quantidade de ciclos nos picos da onda de áudio e menor quantidade de ciclos nos vales.Neste caso a freqüência é modificada conforme a onda de áudio, sendo maior freqüência para os picos e menor freqüência para os vales. É a modulação por freqüência onde o áudio determina a variação da freqüência portadora.

31

Na modulação por freqüência a amplitude da onda portadora é sempre constante, modificando-se apenas a variação da freqüência.Na aula sobre modulação em amplitude estudamos que ocorre a formação de duas bandas laterais nas ondas em AM. Na faixa de FM também ocorrem bandas laterais inferiores e superiores, mas em números variáveis conforme a amplitude do sinal de áudio.Em FM existe um numero muito grande de bandas laterais, mas são 14 bandas que realmente provocam interferências, sete superiores e sete inferiores. As demais bandas não chegam a ser significativas em termos de interferência.Como o numero de bandas laterais chega a 14, a distancia da faixa de freqüência entre as estações precisa ser maior, na ordem dos 200 Khz. Dez vezes maior que na transmissão em AM.Como a faixa de freqüência de operação das estações de FM ficam entre 88 e 108 MHz e o espaço é de 200 kHz, cabem na faixa o numero Maximo de 100 estações de rádio.Na transmissão em FM ganhamos quando comparado com AM, uma qualidade muito melhor de áudio, mas perdemos em distancia de transmissão. Já que na faixa de VHF inicia a transmissão por linha de visão. Diferente das transmissões em AM que atingem maiores distancias devido à facilidade da onda em se propagar.

Lembre-se:Quanto menor a onda maior a qualidade do sinal e menor o alcance da transmissão.

Modulação de fase

A modulação de fase ocorre da mesma forma que a modulação de freqüência, a diferença entre modulação de fase e freqüência esta na definição apenas.

Modulação digital

Sabemos que podemos modular um determinado sinal de três maneiras, freqüência, amplitude e fase, conforme a técnica empregada nas modulações digitais iremos obter a velocidade de transmissão dos dados. A diferença da modulação digital para analógica está no tipo de informação que estaremos modulando. Na modulação analógica usamos a representação através da onda senoidal enquanto que na informação digital usamos a onda retangular para representar a freqüência.Na informação digital existem apenas dois estados. Alto e baixo, aberto e fechado, maior e menor, zero e um, ponto e traço. Na representação digital sempre são usados dois extremos como referencia.

Na literatura técnica a informação digital é sempre representada pela expressão zero e um, sendo zero para desligado e um para ligado.Como existem apenas duas possibilidades, a freqüência digital é sempre representada com uma linha superior para um e uma linha inferior para zero, veja figura abaixo:

Em nosso primeiro exemplo sobre modulação em amplitude usamos um sinal de áudio digital.Como estaremos estudando nas próximas linhas as portadoras analógicas com informações digitais, usaremos os dois gráficos. Senoidal para analógico (portadora) e retangular para digital (informação).Estudaremos nas próximas linhas as modulações digitais PSK, ASK, FSK.

32

Modulação ASK

Na modulação ASK (Amplitude Shift Keying) possuímos uma modulação por amplitude onde no bit 0 mudamos a amplitude da onda portadora.

Na imagem da direita, vemos a informação digital “010” logo abaixo a onda portadora e por ultimo a onda modulada, onde o bit 0 modifica a amplitude da onda portadora para zero.

Modulação FSK

Na modulação FSK (Frequency shift keying) obtemos uma modulação de freqüência, observando a imagem abaixo é possível notar que a freqüência da onda portadora aumenta quando o bit 1 é inserido e diminui quando chega no bit 0.

33

Modulação PSK

Para entender as modulações em fase, vamos relembrar um pouco a modulação por freqüência, na modulação por freqüência nós modificamos a freqüência da onda portadora conforme a informação, na modulação por fase o processo é praticamente o mesmo tendo como diferença à modificação da fase de uma freqüência de onda portadora.Para entendermos este funcionamento precisaremos compreender com clareza o que significa uma fase de freqüência. Chamamos de fase quando dois pontos com mesma amplitude e sentido estão presentes em uma freqüência, na imagem ao lado podemos observar os pontos 3 e 4, 1 e 2, 5 e 6 esta em fase. Pois estão na mesma amplitude e na mesma direção, assim como o ponto 5 esta subindo a onda o ponto seis também. Assim como o ponto 3 esta no pico da onda o 4 também.Então sempre estão em fase os pontos em uma freqüência que compartilham o mesmo sentido e amplitude.

Vamos verificar na imagem da esquerda que determinados pontos em fase foram modificados. Observe que no ponto 3 ocorreu uma modificação na onda, ela não segue, mas esta com dois picos onde deveria haver apenas um. Neste caso foi modificada a fase da onda. O mesmo ocorre com os pontos 1 e 2.

Na modulação PSK é modificada a fase da onda para indicar a mudança do bit, em nosso exemplo foi usada à modificação na fase do pico para indicar o inicio do bit 1 e mudamos a fase do vale para indicar o bit 0. Olhe os pontos tracejados e notará que eles passam bem no meio da fase que foi modificada. Esta é a modulação em fase.

A técnica de modulação PSK (modulação em fase) é a mais eficiente nas transmissões em redes wireless. A sigla PSK significa Phase Shift Keying.

Lembre-se:Para identificar o tipo de modulação basta lembrar da primeira letra de cada padrão.ASK – AmplitudeFSK – FreqüênciaPSK – Phase (em inglês)

34

Princípio de funcionamento da antena

Sabemos que as ondas de radio freqüência são campos magnéticos gerados em determinados pulsos (freqüência), também já aprendemos que ao movimentar um imã sobre uma bobina geramos eletricidade, vimos também que ao inserir carga elétrica em uma bobina geramos campo eletromagnético.Chamamos linha de força o efeito magnético que se movimenta do pólo sul para o pólo norte do imã. É nas linhas de força que existe atração magnética.Agora que lembramos um pouco o funcionamento do campo magnético, vamos dar uma olhada em uma antena bem simples, conhecida como dipolo de meia onda.

Observe atentamente a imagem abaixo:

Na figura acima podemos observar um oscilador ou gerador de pulso elétrico, duas bobinas entrelaçadas por um núcleo de ferro e um par de fios ligados na extremidade de uma das bobinas, em nosso caso na bobina de cima.Em um primeiro momento o desenho pode parecer confuso, principalmente se o aluno não estiver familiarizado com desenhos de circuitos eletrônicos.Mas olhando com um pouco de atenção e paciência será possível compreender a ilustração.

Como funciona:O oscilador gera um pulso elétrico que é inserido na bobina, esta transforma o fio que sai de suas pontas em dois pólos, o norte e o sul gerando então o surgimento das linhas de força e conseqüentemente do campo magnético.Teremos neste exemplo o pólo sul de um lado do fio e o pólo norte de outro, passando entre eles as linhas de força, ou campo eletromagnético.Lá em cima, na ponta dos fios iniciamos o afastamento entre eles. Ficando as pontas em maior distancia, observe que as linhas de força agora para irem do pólo norte ao pólo sul (entre um fio e outro) também ficam maiores, não em potencia, mas sim em distancia.Quando termina a extremidade dos fios o campo magnético é jogado para o ar, surge a onda de rádio.

35

Antena de Ferrite

Antena muito usada em receptores transistorizados na faixa de FM e AM de forma interna.

Classificação das antenas

As antenas podem ser classificadas como direcionais semidirecionais ou Onidirecionais, também chamadas de omnidirecionais.

Onidirecionais:Neste módulo comentamos anteriormente sobre a antena dipolo, a onidirecional é uma antena dipolo. As antenas onidirecionais teoricamente funcionam com irradiação para todas as direções.Esta é uma afirmação teórica, na verdade não existe antena com irradiação em todas as direções uniformemente. Vamos abordar esta questão mais adiante.

Semidirecionais:As antenas semidirecionais são muito usadas para pequenas e médias distancias, elas irradiam em um determinado angulo.

Direcionais:As direcionais também conhecidas como parabólicas transmitem o sinal em uma direção bem definida onde a parábola da antena age como elemento refletor.

Lembre-se:As antenas podem ser horizontais, verticais, em quadro, externas e internas. São classificadas quanto a sua irradiação que pode ser direcional, semidirecional ou onidirecional.

Onda estacionaria

Na antena ocorre um fenômeno chamado de onda estacionária ou VSWR (Voltage Standing Wave Ratio). Na onda estacionária, quando ocorre uma transmissão, parte da energia enviada para antena retorna diretamente para o rádio. Este fenômeno pode provocar queima do rádio, diminuição no sinal emitido ou variação na potencia de saída do transmissor. Existe um equipamento chamado medidor de ROE – (Relação de onda estacionária) usado para medir e dependendo da freqüência regular a onda estacionaria.

Estudaremos este fenômeno mais detalhadamente na aula sobre antenas.

36

Antena e qualidade

É possível dependendo da freqüência de operação montar antenas de forma caseira, até mesmo um guarda chuva desmontado pode ser transformado em antena. A qualidade da antena é exigida em proporção à freqüência usada, quanto mais alta for a freqüência, mais difícil é a montagem caseira da antena.Freqüências até a faixa de VHF são possíveis de serem desenvolvidas em casa. Nas freqüências de microondas a confecção de antenas passa por certo grau de dificuldade já que exige precisão milimétrica nas peças.A diferença entre uma antena caseira e uma antena profissional esta na precisão do aferimento e corte das peças, além da qualidade do material empregado. Isto não significa que uma antena caseira não possa funcionar satisfatoriamente, mas certamente para uso profissional o adequado é usar uma antena de boa qualidade e aferimento.Aferir uma antena consiste em regular e/ou calibrar seu funcionamento através da medição dos fenômenos existentes nas antenas.

Instalando a antena

Entende-se por instalação correta de uma antena, aquela onde seja possível aproveitar o máximo do sinal irradiado e da qualidade do produto. A instalação adequada da antena depende de vários fatores e também possui sua dificuldade conforme o tipo de freqüência.

Um dos fatores determinantes é a escolha correta do local, levando em conta as questões geográficas, distancia entre os rádios e as características de cada antena e tipo de transmissão.Antenas externas devem ser protegidas por aterramento adequado além de serem instaladas em área de cobertura de um para-raio.

Lembre-se:

Linha de transmissão:É o fio que vai do rádio até a antena.

Linha de força:É o movimento que gera o campo magnético entre o pólo sul e norte de um imã ou eletroímã. Observe que a antena é um tipo de eletroímã.

Antena ou elemento irradiante:Componente ou parte da radio transmissão responsável por lançar no ar e captar ondas eletromagnéticas.

Sinal de rádio:Pulso eletromagnético irradiado por uma antena.

Em uma transmissão de rádio frequencia é possivel afirmar que o componente antena é fundamental para o sucesso da transmissão, mas sua complexidade exige uma aula especial sobre o tema. Neste primeiro contato demonstramos superficialmente os tipos de antenas existentes.

37

Sondando o local

Para sondar o local e verificar a qualidade do sinal, podem ser usados softwares como os que são liberados pelo fabricante quando compramos um rádio wireless. Normalmente o software vem junto com os drivers do rádio.

Após acionar o software de pesquisa pelo sinal de rádio, ande pelo ambiente monitorando a qualidade do sinal. O teste pode ser feito para buscar sinais esternos de outras redes que possam interferir ou para testar a rede que esta sendo instalada no intuito de escolher o melhor local para fixar o ponto de acesso.

Após sondar o local dentro da área de cobertura, efetua uma análise para escolher onde é mais indicado instalar o ponto de acesso e iniciar a configuração do mesmo.

Configurando o ponto de acesso

Para facilitar a configuração do ponto de acesso é comum usar o browser como meio de comunicação entre o rádio e o técnico, assim é evitada a necessidade de software específico e o técnico pode configurar o rádio independente do sistema operacional que estiver usando.

Cada ponto de acesso possui sua particularidade mas em geral os princípios de configuração atuam de forma similar. Nos próximos textos vamos demonstrar os princípios gerais de configuração e o técnico terá de ler o manual especifico do Access Point que estiver instalando para obter as particularidades do equipamento.

Os rádios wireless em geral possuem um ponto de entrada de rede para conexão com o ARJ45. Então conecte o rádio na rede e abra o browser.No manual do equipamento vem especificado qual o endereço IP que é usado pelo rádio, digite este endereço no browser e deve abrir a página de configuração do Access Point.

Se ocorrer alguma mensagem de erro do tipo “Unable to connect” é porque deu algum problema na conexão de rede. Será necessário revisar o cabo e também a configuração de rede. Se tudo der certo você estará dentro do rádio. É importante ler o manual do equipamento para verificar os detalhes e cada fabricante bem como o IP de acesso para o rádio.

38

39 Após entrar no rádio e efetuar o login vai aparecer uma tela de configuração em que o layout depende do fabricante, mas em geral é similar a tela ao lado:

dentro desta tela é possível configurar o rádio para que a rede wireless funcione adequadamente. Embora o layout do aplicativo de configuração mude conforme o fabricante, os dados básicos são padronizados.

É aconselhável o aluno iniciante configurar o rádio isolado de uma rede em funcionamento, fazendo uma conexão direta entre um PC e o AP, sem passar pela rede geral. Isso até pegar prática sobre os detalhes do equipamento.

É muito comum no inicio ocorrer erros de configuração e o aluno se atrapalhar com a questão do DHCP entre outros detalhes.

Lembre-se: Em uma rede wireless ocorrem dois tipos de configurações, uma é o Ponto de acesso ou estação Máster e a outra são as estações clientes.

Termos técnicos

Qualidade do sinal é uma referencia a qualidade dos pacotes de dados recebidos, se a leitura for 100% significa que todos os pacotes de dados recebidos naquele momento foram de boa qualidade. Caso ocorre uma perda da eficiência da rede esta leitura baixa o percentual.

Qualidade Geral é baseado em uma média entre a qualidade do sinal e a força do sinal.Geralmente aparece como Excelente, Bom, Regular ou Deficiente.

Associação ou conexão é quando um adaptador estabelece comunicação com a rede.

Velocidade do link ou de transferência é a taxa de transferência nominal dos dados entre dois rádios.

MAC é o endereço único do adaptador de rede.

SSID é o nome da LAN com o qual o rádio está associado, todos os nós e pontos de acesso de uma mesma rede usam o mesmo SSID.

Tipo de rede Se a rede usa um ou mais pontos de acesso ela será denominada de “Infra-estrutura” se a rede for ponto-a-ponto o tipo será “ad hoc”. Canal é o canal/freqüência do rádio que esta sendo usada.

Criptografia é a proteção dos dados e pode ser de 64 ou 128 bits com tipos distintos de técnicas de criptografia.

Atividade é o nome dado ao trânsito de pacotes na rede.

Para lembrar:A configuração básica do AP, estação Máster deve conter as informações abaixo:

1 O SSID da rede2 DHCP ligado ou desligadoSe desligado entrar com o IP e mascara da rede.3 Tipo de criptografia liga ou desligada e 40/64 ou 128 bits4 Número do canal.5 URL e Login para acesso se for o caso.

Não perca! Proxima edição será sobre configuração de rádios wireless.