wndw-pt-ebook pag 95 linha de transmissao

7/22/2019 Wndw-pt-eBook Pag 95 Linha de Transmissao

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Redes sem fio no Mundo

em DesenvolvimentoUm guia prtico para o planejamentoe a construo de uma infra-estrutura

de telecomunicaes


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Redes sem fio no Mundo em DesenvolvimentoPara mais informaes sobre este projeto, visite-nos na web emhttp://wndw.net/

Primeira edio, janeiro de 2006Segunda edio, dezembro de 2007Primeira traduo para o portugus, outubro de 2008

Muitas designaes usadas por fabricantes e fornecedores na distino de seusprodutos so consideradas marcas proprietrias. Quando essas designaesaparecerem neste livro e os autores estiverem cientes de que tais so marcasproprietrias, as mesmas sero impressas totalmente em letras maisculas, oucom as iniciais em letras maisculas. Todas as demais marcas pertencem a seusrespectivos proprietrios.

Os autores e o editor tomaram o devido cuidado no preparo deste livro, mas no

fornecem nenhuma garantia explcita ou implcita de qualquer tipo ou assumemqualquer responsabilidade por erros ou omisses. Nenhuma responsabilidade assumida por danos acidentais ou conseqentes de conexes feitas atravs douso da informao aqui contida.

2008 Hacker Friendly LLC,http://hackerfriendly.com/

ISBN: 978-0-9778093-8-7

Esta obra disponibilizada sob a licena Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0. Para mais detalhes sobre seus direitos de uso e redistribuiodesta obra, visitehttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/


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ndice

Captulo 1Por onde comear 1

.....................................................................................Propsito deste livro 2

...................................Adequando a comunicao sem fio sua rede atual 3........................................................................Protocolos de redes wireless 3

................................................................................Perguntas e Respostas 5

Captulo 2Uma introduo prtica rdio-fsica 9

......................................................................................O que uma onda? 9

................................................................................................Polarizao 12

.......................................................................O espectro eletromagntico 13

.......................................................................................Largura de banda 14

.................................................................................Freqncias e canais 15

..........................................................Comportamento das ondas de rdio 15

............................................................................................Linha de viso 22

.....................................................................................................Potncia 24

................................................................................A fsica no mundo real 25


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Captulo 3Projeto de rede 27

......................................................................................Entendendo redes 27

..............................................................................Projetando a rede fsica 51

..............................................................................Rede Mesh com OLSR 56

.......................................................................................Mais informaes 93

Captulo 4Antenas e linhas de transmisso 95

........................................................................................................Cabos

95............................................................................................Guias de onda 97

.......................................................................Conectores e adaptadores 100

...............................................................Antenas e padres de radiao 102

..................................................................................Teoria de refletores 115

.........................................................................................Amplificadores 115

....................................................................Projetos prticos de antenas 117

Captulo 5Hardware de rede 137

..........................................................Escolhendo componentes wireless 139

......................................Solues comerciais versus faa voc mesmo 141

............................................................Proteo profissional contra raios 143

................................Construindo um ponto de acesso a partir de um PC 145

Captulo 6Segurana e monitoramento 157

.......................................................................................Segurana fsica 158

.......................................................................................Ameaas rede 160

............................................................................................Autenticao 162..............................................................................................Privacidade 167

......................................................................................O que normal? 202


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Captulo 7Energia solar 211

............................................................................................Energia solar 211

..................................................Componentes de sistemas fotovoltaicos 212

...........................................................................................O painel solar 217

...................................................................................................A bateria 221

............................................................O regulador de potncia de carga 228

............................................................................................Conversores 230

.............................................................................Equipamento ou carga 231

............................................Como dimensionar seu sistema fotovoltaico 236

................................................Custo de uma instalao de energia solar 244

Captulo 8Construindo um n externo 247

.........................................................................Gabinetes prova d'gua 247

.....................................................................Fornecendo energia eltrica 248

..................................................................Consideraes de montagem

249................................................................................................Segurana 255

....................................Alinhando antenas em um link de longa distncia 256

...................................................Proteo contra surtos eltricos e raios 262

Captulo 9

Diagnsticos 265..................................................................................Montando seu time 265.................................................Tcnicas apropriadas para o diagnstico 268

.....................................................................Problemas comuns de rede 269

Captulo 10

Sustentabilidade Econmica 279...............................................................Crie uma declarao de Misso 280

...........................................Avalie a demanda para as potenciais ofertas 281

.....................................................Estabelecendo incentivos apropriados 282


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.Pesquise a regulamentao local para o uso de comunicaes wireless283

..........................................................................Analise os competidores 284

...............................Determine custos iniciais, recorrentes e seus preos 285

.......................................................................Garantindo o investimento 288

...........................................Avalie foras e fraquezas da situao interna 290...............................................................................Colocando tudo junto 291

................................................................................................Concluso 294

Captulo 11Estudos de Caso 295

...........................................................................Recomendaes gerais 295

....................Quebrando barreiras com uma bridge simples em Timbuktu 298

...................................................Encontrando um terreno slido em Gao 301

.................................Rede wireless comunitria da Fundao Fantsuam 304

...................A cruzada pela Internet de baixo custo na zona rural de Mali 313

......................................................Ofertas comerciais no Leste da frica 320

....................................Rede Mesh sem fio na Comunidade Dharamsala 326

.......................................................................Rede no estado de Mrida 328

....................................................................................Chilesincables.org 338

....................................................................Longa Distncia com 802.11 348

Apndices 363

..............................................................................Apndice A: Recursos

363.............................................................Apndice B: Alocaes de Canal 370

.............................................................Apndice C: Perdas no Caminho 372

.............................................................Apndice D: Tamanhos de Cabo 373

.......................................................Apndice E: Dimensionamento Solar 374

Glossrio 379


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Prefcio da traduo

para o portugusO caminho que levou-me traduo deste livro para o portugus foi longo.

Comeou com o Timothy Ney, da Linux GreenHouse, que apresentou-me aoMarco Figueiredo, da ONG Gemas da Terra e que, por fim, sugeriu ao RobFlickenger, da Hacker Friendly, que a Brod Tecnologia assumisse a traduo.

Sou um daqueles vrios que, em meados dos anos 90, aventuraram-se aimplantar provedores de acesso Internet usando uma infra-estrutura que

envolvia softwares de cdigo aberto. Esse livro trouxe lembranas de muitasmadrugadas intensas, passando cabos Ethernet (coaxiais ou 10BaseT) de umlado a outro e editando arquivos de configurao do servidor de email. Quiseraeu ter um livro destes naquela poca, onde a pouca e esparsa literatura sexistia em ingls.

Justamente pela linguagem da tecnologia ser o ingls, e por termos lido omaterial disponvel nessa lngua quando crivamos a "nossa" Internet,acabamos por tomar palavras de uma ou outra lngua e hoje nos so comunstermos que podem doer nos ouvidos dos mais puristas. Linkamos as coisas,

deletamos arquivos, clicamos em links e, quando vemos algum navegando naInternet em seu computador, perguntamos: "tu tens wireless?"Usamos a palavra wireless com a mesma naturalidade que usamos "sem

fio", browser ao invs de navegador e, ao mesmo tempo, usamos roteador aoinvs de router e sequer traduzimos os termos mouse ou switchou algumchama um switch de chaveador?

Claro, em outros pases de lngua portuguesa, que no o Brasil, estasquestes podem ser ligeiramente diferentes, mas a gente se entende.

Por causa desta idiossincrasia idiomtica lutei muito, durante o processo detraduo, para ficar no limite entre manter-me o mais literal possvel prximo dofantstico texto original e, ao mesmo tempo, torn-lo agradvel ao leitor delngua portuguesa. Procurei, de maneira bsica, conceituar (de forma adicionalao texto original) textos que no dia-a-dia usamos em inglscomo o prpriotermo wireless. De forma similar, mesmo quando usamos um termo emportugus (por exemplo, provedor de acesso ao invs de ISP), mantive a


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referncia ao termo em ingls, buscando sempre auxiliar o leitor em suaposterior busca por mais informao.

Agradeo muito minha scia Joice Kfer, que fez a reviso tcnica destatraduo e, alm disso, contribuiu com crticas que multiplicaram o seu prpriotrabalho. Ela criticava, eu reescrevia, ela tinha que revisar de novo, e assim

sucessivamente. Agradeo tambm a pacincia da Lara Sobel, editora destelivro, que profetizou: "um dia, no futuro, escritores, desenhistas, revisores eeditores sero capazes de colaborar conjuntamente nos mesmos documentos,em um espao web livre e aberto!". Mais agradecimentos ao Rob Flickenger,Marco Figueiredo, Timothy Ney, a todos os autores deste livro, com quemaprendi muito, e minha famlia, que no cheguei a ver muito durante os mesesem que executei este trabalho.

Boa leitura!

Cesar [email protected]://brodtec.com/


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Sobre este livro

Este livro parte de um conjunto de materiais relativos ao mesmo tpico:Redes sem fio (wireless) no Mundo em Desenvolvimento, para o qual utilizamoso acrnimo WNDW (Wireless Networking in the Developing World). O projetoWNDW inclui:

Livros impressos, disponveis sob demanda;

Vrias tradues, incluindo francs, espanhol, portugus, italiano, rabee outras;

Uma verso em PDF e HTML, isentas de DRM (Digital RightsManagement), deste livro;

Uma lista de discusses arquivada sobre conceitos e tcnicas descritasneste livro;

Casos de estudo adicionais, material de treinamento e demaisinformaes relacionadas ao tema.

Para acesso a este e outros materiais, visite o endereo web:http://wndw.net/

O livro e o arquivo PDF esto publicados sob a licena Attribution-ShareAlike 3.0 da Creative Commons. Essa licena permite a qualquer umfazer cpias e mesmo vend-las com lucro, desde que o devido reconhecimentoseja feito aos autores e que cada trabalho derivado seja disponibilizado sob osmesmos termos. Toda e qualquer cpia ou trabalho derivado deveincluir o linkpara o nosso website, em destaque,http://wndw.net/.

Visite http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/ para mais informaessobre estes termos. Cpias impressas podem ser encomendadas de Lulu.com,um servio de impresso sob demanda. Consulte o website (http://wndw.net/)

para detalhes sobre como pedir uma cpia impressa. O PDF ser atualizadoperiodicamente e, a encomenda do livro atravs do servio de impresso sobdemanda, garante que voc receber a verso mais recente.

O website conta com casos de estudo adicionais, equipamento atualmentedisponvel e mais referncias para websites externos. Voluntrios e idias sobem-vindos. Por favor, assine nossa lista de discusso e envie-nos suas idias.


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O material de treinamento foi escrito para os cursos ministrados pelaAssociation for Progressive Communications e o Abdus Salam InternationalCenter for Theoretical Physics. Visite http://www.apc.org/wireless/ e http://wireless.ictp.trieste.it/ para mais detalhes sobre esses cursos e seu material.Informao adicional foi fornecida pela InternationalNetwork for the Availability

of Scientific Publications, http://www.inasp.info/. Parte deste material foiincorporado diretamente neste livro. Textos adicionais foram adaptados de HowTo Accelerate Your Internet,http://bwmo.net/.

CrditosEste livro comeou como o projeto BookSprint na sesso de 2005 da WSFII,

em Londres, na Inglaterra (http://www.wsfii.org/). Um ncleo de sete pessoasconstruiu as linhas iniciais do livro durante o evento, apresentando os resultadosna conferncia e escrevendo o livro durante alguns meses. No decorrer do

projeto, o grupo solicitou, ativamente, contribuies e crticas da comunidade deredes sem fio (wireless). Contribua com suas prprias crticas e atualizaes nowiki de WNDW emhttp://www.wndw.net/

Grupo Central Rob Flickenger foi o autor lder e editor deste livro. Rob escreveu e

editou vrios livros sobre redes sem fio e Linux, incluindo WirelessHacks (O"Reilly Media) e How To Accelerate Your Internet (http://bwmo.net/). Ele , orgulhosamente, um hacker, cientista maluco amadore proponente de redes livres em todos os lugares.

Corinna Elektra Aichele. Entre os principais interesses de Elektraesto sistemas autnomos de gerao de energia e comunicao semfio (antenas, redes sem fio de longa distncia, redes mesh). Ela criouuma pequena distribuio Linux (baseada na distribuio Slackware)preparada para redes mesh, sem fio. Esta informao, claro, redundante para aqueles que lerem, o livro...http://www.scii.nl/~elektra

Sebastin Bttrich (http://wire.less.dk) um generalista em tecnologia,

com um histrico de programao cientfica e fsica. Nascido em Berlim,na Alemanha, ele trabalhou no IconMedialab em Copenhagen de 1997at 2002. Tem Ph.D. em fsica quntica pela Technical University deBerlim. Sua formao em fsica inclui os campos de rdio-freqncia eespectroscopia com microondas, sistemas fotovoltaicos e matemticaavanada. Tambm msico em apresentaes e de estdio.

Cesar Brod, (http://www.brod.com.br) formou-se tcnico em eletrnicaem 1982 e, antes disto, j trabalhava com computadores. Usurio deLinux desde 1993, teve papel importante na expanso da Internet noVale do Taquari, interior do Rio Grande do Sul, Brasil. Trabalhou emvrias empresas multinacionais e, graas a elas, pde conhecer boaparte do mundo. Em 2003 participou de um projeto do governoFinlands que analisou o uso de softwares de cdigo livre e aberto nagerao de emprego e renda. Desde 1999 presta servios de


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consultoria atravs da Brod Tecnologia. gestor de projetos dosInnovation Centers de Cdigo Aberto e Interoperabilidade mantidos pelaMicrosoft junto a universidades brasileiras.

Laura M. Drewett co-fundadora da Adapted Consulting Inc., umempreendimento social especializado na adaptao de tecnologia e

modelos de negcios para o mundo em desenvolvimento. Desde queviveu em Mali, nos anos 90, e escreveu sua tese em programaseducativos para meninas, Laura tem lutado pela busca de soluessustentveis para o desenvolvimento. Especialista em sustentabilidadepara projetos de informtica e tecnologia em ambientes do mundo emdesenvolvimento, ela desenvolveu e gerenciou projetos para umadiversidade de clientes na frica, Oriente Mdio e Europa Oriental.Laura tem bacharelado em Artes, com distino em NegciosInternacionais e Francs da University of Virginia e mestrado em Gesto

de Projetos pela George Washington University School of Business. Alberto Escudero-Pascual e Louise Berthilsonso fundadores da IT

+46, uma empresa sueca de consultoria com foco em tecnologia dainformao para regies em desenvolvimento. IT +46 inter-nacionalmente conhecida por promover e implementar infra-estruturapara a Internet e redes sem fio nas reas rurais da frica e da AmricaLatina. Desde 2004, a empresa treinou mais de 350 pessoas em 14pases e publicou mais de 600 pginas de documentao sob licenaCreative Commons. Mais informaes podem ser encontradas em

http://www.it46.se/

Carlo Fonda membro da Unidade de Rdio Comunicaes no AbdusSalam International Center for Theoretical Physics em Trieste, Itlia.

Jim Forster ocupou sua carreira com desenvolvimento de software,trabalhando especialmente com sistemas operacionais e redes emempresas fornecedoras de produtos. Ele tem experincia com vriasempresas embrionrias que no tiveram sucesso no Silicon Valley, ecom uma de sucesso: Cisco Systems. Depois de trabalhar bastante com

desenvolvimento de produtos nessa empresa, suas atividades maisrecentes envolvem projetos e polticas para a melhoria do acesso Internet em pases em desenvolvimento. Ele pode ser contatado atravsdo [email protected].

Ian Howard.Depois de voar pelo mundo inteiro como um paraquedistado exrcito canadense, Ian Howard decidiu trocar sua arma por umcomputador. Depois de concluir sua graduao em cincias ambientaisna University of Waterloo, ele escreveu em uma proposta: "a tecnologiade redes sem fio traz a oportunidade de quebrar as barreiras digitais.Naes pobres, que no tm a mesma infra-estrutura para aconectividade que ns temos, agora tm a capacidade de criar umainfra-estrutura de rede sem fio." Como recompensa, o Geekcorps oenviou a Mali como gestor de programa, onde ele liderou uma equipeque aparelhou estaes de rdio com interconexes de rede sem fio e


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projetou sistemas de compartilhamento de contedo. Hoje ele consultor de vrios programas do Geekcorps.

Kyle Johnston,http://www.schoolnet.na/

Tomas Krag passa seus dias trabalhando com wire.less.dk, uma

organizao sem fins lucrativos baseada em Copenhagen, que elefundou com seu amigo e colega Sebastian Bttrich no incio de 2002. Awire.less.dk especializada em solues para redes sem fiocomunitrias, focando-se especialmente em redes wireless de baixocusto para o mundo em desenvolvimento.

Tomas tambm um associado do Tactical Technology Collective(http://www.tacticaltech.org/), uma organizao sem fins lucrativosbaseada em Amsterd, que tem por meta "fortalecer movimentos scio-tecnolgicos e redes em pases em desenvolvimento e transio, assimcomo promover o uso consciente e criativo de novas tecnologias porparte da sociedade civil." Atualmente, Tomas direciona a maior parte desua energia ao Wireless Roadshow (http://www.thewirelessroadshow.org/),um projeto que d suporte a parceiros da sociedade civil no mundo emdesenvolvimento para o planejamento, construo e implementao desolues sustentveis de conectividade baseadas em um espectro deiseno de licenas, tecnologia e conhecimento abertos.

Gina Kupfermann faz sua graduao de engenharia em gesto deenergia e graduada em engenharia e negcios. Alm de seu trabalho

com controladoria financeira, ela tem trabalhado com vrios projetoscomunitrios auto-organizados e organizaes sem fins lucrativos.Desde 2005, ela membro da diretoria executiva da associao dedesenvolvimento de redes livres, a entidade legal de freifunk.net.

Adam Messer.Originalmente treinado como um entomologista (cientistade insetos), Adam Messer metamorfoseou-se em um profissional detelecomunicaes, depois de uma conversa ao acaso que, em 1995,levou-o a criar o primeiro provedor de acesso Internet na frica.Pioneiro em servios de redes de dados sem fio na Tanznia, Messer

trabalhou por 11 anos nas regies leste e sul da frica, comcomunicao de voz e dados para novas empresas e operadorasmultinacionais de celulares. Atualmente, reside em Am, na Jordnia.

Juergen Neumann (http://www.ergomedia.de/) comeou a trabalharcom tecnologia da informao em 1984 e, desde ento, tem buscadomaneiras de implantar essa tecnologia de forma til para organizaes ea sociedade. Como consultor estratgico e de implantao detecnologias de informao, ele tem trabalhado para as principaisempresas alems e internacionais e muitos projetos sem fins lucrativos.Em 2002, foi co-fundador de www.freifunk.net, uma campanha paradisseminar conhecimento e uma rede social sobre redes livres eabertas. Freifunk reconhecida mundialmente como um dos projetoscomunitrios de maior sucesso nesta rea.


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Ermano Pietrosemolli tem mestrado em telecomunicaes pelaUniversidade de Stanford. Tem se envolvido com o planejamento econstruo de redes de computadores nos ltimos 20 anos, primeiro naUniversidad de los Andes, onde professor de telecomunicaes desde1970, e a seguir na funo de presidente da Fundao Escuela

Latinoamericana de Redes (EsLaRed www.eslared.org.ve). Comoconsultor, tambm expandiu suas atividades para o plano, projeto eimplantao de redes de transmisso de dados na Argentina, Colmbia,Equador, Itlia, Nicargua, Peru, Uruguai, Trinidad e Venezuela ondemantm sua base na cidade de Mrica. Lecionou em cursos sobre redessem fio tambm no Brasil, ndia, Qunia, Mxico e RepblicaDominicana. Desde 1996, colabora com o ICTP de Trieste nas atividadesde formao e desenvolvimento em redes sem fio realizadas pelainstituio com apoio da UIT. Esta colaborao frutfera levou ademonstraes da viabilidade de conexes Wi-Fi para distncias de 279km em 2006 e de 382 km em 2007.

Frdric Renet um co-fundador da Technical Solutions at AdaptedConsulting, Inc. Frdric est envolvido com tecnologia da informaopor mais de dez anos e trabalha com computadores desde sua infncia.Ele comeou sua carreira em TI no incio dos anos 90, com um BBS(bulletin board system) em um modem analgico e, desde ento,continuou a criar sistemas para aprimorar a comunicao entre aspessoas. Mais recentemente, Frdric passou mais de um ano no IESC/

Geekcorps em Mali, como consultor. Nesse trabalho, ele projetou muitassolues inovadoras para a transmisso de rdio em FM, laboratriosde computadores para escolas e sistemas de iluminao paracomunidades rurais.

Marco Zennaro, tambm conhecido por marcusgennaroz, umengenheiro eletrnico que trabalha no ICTP em Trieste, na Itlia. Ele usurio de BBSs e rdio-amadores desde a adolescncia e muito felizpor ter unido estas duas tecnologias no campo de redes sem fio. Ele aindausa seuApple Newton.

Apoio Lisa Chan(http://www.cowinanorange.com/) foi a editora chefe.

Casey Halverson (http://seattlewireless.net/~casey/) fez a revisotcnica e apresentou sugestes.

Jessie Heaven Lotz (http://jessieheavenlotz.com/)proveu uma srie deilustraes atualizadas para esta edio.

Richard Lotz (http://greenbits.net/~rlotz/) contribuiu com a revisotcnica e sugestes. Ele trabalha nos projetos SeattleWireless e gostariade tirar seu n (e sua casa) fora da grade (grid).

Joice Kfer(http://www.brodtec.com) fez a reviso tcnica da traduopara o portugus, alm de contribuir com crticas e sugestes.


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Catherine Sharp(http://odessablue.com/) auxiliou na edio.

Lara Sobel([email protected]) Projeto da capa e leiaute do livro.

Matt Westervelt (http://seattlewireless.net/~mattw/) contribuiu com areviso tcnica e a edio. Matt o fundador de SeattleWireless

(http://seattlewireless.net/) e um evangelista para FreeNetworks emtodo o mundo.

Sobre o guia de energia solarO material para o captulo sobre Energia Solar foi traduzido e desenvolvido

por Alberto Escudero-Pascual. Em 1998, a organizao Engineering withoutBorders (Federao Espanhola) publicou a primeira verso de um livro chamado"Manual de Energa Solar Fotovoltaica y Cooperacin al Desarrollo". Este manualfoi escrito e publicado pelos membros da ONG e especialistas do Institute of

Energy Solar da Universidade Politcnica de Madri. Por um desses fatoscuriosos da vida, nenhum membro da equipe editorial manteve uma cpia dodocumento em formato eletrnico e assim, novas edies jamais foram feitas.Passados quase dez anos daquela primeira edio, este documento umesforo para resgatar e estender o manual.

Como parte desta operao de resgate, Alberto agradece aos coordenadoresda primeira edio original e seus mentores durante os anos em que estava naUniversidade: Miguel ngel Eguido Aguilera, Mercedes Montero Bartolom eJulio Amador. Este novo trabalho est sob a licena Creative CommonsAttribution-ShareAlike 3.0. Esperamos que este material torne-se um ponto departida para novas edies, incluindo novas contribuies da comunidade.

Esta segunda edio estendida do guia de energia solar recebeucontribuies valorosas de Frdric Renet e Louise Berthilson.

Agradecimentos especiaisO ncleo da equipe agradece aos organizadores do WSFII por garantir o

espao, apoio e a ocasional largura de banda que serviu como incubadora paraeste projeto. Queremos agradecer especialmente a comunidade de "networkers"que, de todos os lugares, devotam tanto de seu tempo e energia na busca deconcretizar a promessa de uma Internet global. Sem vocs, redes comunitriasno poderiam existir.

A publicao deste trabalho tem o apoio do International DevelopmentResearch Centre do Canad, http://www.idrc.ca/. Apoio adicional foi fornecidopor NetworktheWorld.org.

Este livro apoiado pelas seguintes organizaes: Rede Gemas da Terra deTelecentros Rurais (www.gemasdaterra.org.br) e Center for CommunityInformatics of the Loyola University Maryland (http://cci.cs.loyola.edu).


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1Por onde comear

Este livro foi criado por uma equipe de pessoas que, cada qual em seucampo, participam ativamente na constante expanso da Internet, forando seuslimites mais do que nunca havia sido feito. A popularidade massiva das redessem fio tem feito com que o custo dos equipamentos caia contnua erapidamente, enquanto a capacidade dos mesmos aumente de forma acelerada.Ns acreditamos que, tomando proveito desses acontecimentos, as pessoaspodem finalmente comear a tomar partido na construo de sua prpria infra-estrutura de comunicaes. Esperamos no apenas convenc-lo de que isso possvel, mas tambm mostrar como ns o fizemos e dar a voc a informao e

as ferramentas necessrias para a criao de um projeto de rede em suacomunidade local.

Uma infra-estrutura de rede sem fio pode ser implantada com custo muitobaixo, comparada a estruturas cabeadas. Mas a construo de redes sem fio apenas parcialmente uma questo de economia financeira. Permitir s pessoasem sua comunidade local o acesso fcil e barato informao benefici-lasdiretamente do que a Internet pode oferecer. O acesso a uma rede global deinformao traduz-se em riqueza em uma escala local, j que mais trabalhopoder ser feito em menos tempo, com menos esforo.

Desta maneira, a rede passa a ter cada vez mais valor na medida em quemais pessoas conectam-se a ela. Comunidades conectadas Internet, com altavelocidade, tm voz no mercado global, onde transaes acontecem ao redor domundo na velocidade da luz. Pessoas conectadas em todo o mundo estodescobrindo que o acesso Internet d-lhes voz para a discusso de seusproblemas, poltica e qualquer coisa importante para as suas vidas, de umaforma com a qual o telefone e a televiso simplesmente no podem competir. Oque at h pouco parecia fico cientfica, est tornando-se agora realidade, eesta realidade est sendo construda em redes sem fio.

Mas, mesmo sem o acesso Internet, redes comunitrias sem fio tm umtremendo valor. Elas permitem que as pessoas colaborem em projetos atravsde longa distncia. A comunicao atravs de voz, correio eletrnico e outrasformas de dados pode ser feita com um custo muito baixo. Envolvendo aspessoas do local na construo da rede permite a disseminao deconhecimento e confiana na comunidade e as pessoas comeam a entender a

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importncia de ter uma participao em sua infra-estrutura de comunicao.Acima de tudo, elas do-se conta de que redes de comunicao so feitas deforma a permitir que as pessoas conectem-se umas com as outras.

Neste livro, nos concentraremos em tecnologias de redes sem fio detransmisso de dados na famlia 802.11. Uma rede desse tipo permite o trfego

de dados, voz e vdeo (assim como o tradicional trfego de informaes Internete web), mas aqui nosso foco sero as redes de dados. Especialmente, noiremos cobrir GSM, CDMA, ou outras tecnologias de transmisso de voz sem fio,uma vez que o custo dessas tecnologias est alm do alcance da maioria dosprojetos comunitrios.

Propsito deste livroO principal propsito deste livro ajud-lo a construir tecnologia de

comunicao com um custo aceitvel em sua comunidade local, atravs domelhor uso dos recursos disponveis. Com a utilizao de equipamentosbaratos, comuns, voc pode construir redes de dados de alta velocidade queconectam reas remotas, provendo acesso a redes de banda larga em reasonde sequer a telefonia comum alcana e, no limite, permitir a sua conexo e ade seus vizinhos Internet global. Com o uso de fornecimento local de materiaise a construo de peas por voc, possvel construir redes confiveis com umoramento muito pequeno. E trabalhando com sua comunidade local, vocpoder construir uma infra-estrutura de telecomunicaes da qual todos os que

participam dela podem se beneficiar.Este livro no um guia para configurar um carto de rdio em seu laptopou para escolher equipamentos para a sua rede domstica. A nfase aqui aconstruo de uma infra-estrutura de conexes que ser utilizada como aespinha-dorsal de uma ampla rede sem fio. Com este objetivo em mente, ainformao aqui apresentada a partir de diferentes perspectivas, incluindofatores tcnicos, sociais e financeiros. A extensa coleo de estudos de casoapresentam tentativas de vrios grupos na construo destas redes, os recursosque estavam disponveis a eles e os resultados finais destas tentativas.

Desde as primeiras experincias com fagulhas eltricas na virada do sculopassado, a comunicao sem fio uma rea de rpida evoluo dentro datecnologia de comunicao. Ainda que forneamos exemplos especficos sobrea construo de conexes de dados de alta velocidade, as tcnicas aquidescritas no tm a inteno de substituir redes cabeadas j existentes (comosistemas telefnicos ou estruturas de fibra tica). Antes disto, estas tcnicas tma inteno de ampliar o alcance desses sistemas existentes, provendoconectividade em reas onde a instalao de fibra tica ou algum outro tipofsico de cabeamento seria impraticvel.

Esperamos que voc ache este livro til na soluo de seus desafios decomunicao.

2 !Captulo 1


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Adequando a comunicao sem fio sua rede atual

Caso voc seja um administrador de redes, voc pode estar imaginando deque forma uma comunicao sem fio pode agregar-se a sua infra-estrutura atual.Wireless pode ser utilizado de muitas maneiras, como uma simples extenso(como um cabo Ethernet de vrios quilmetros) at um ponto de distribuio(como um grande hub). Aqui esto apenas alguns exemplos de como a sua redepode beneficiar-se da tecnologia wireless.

Figura 1.1: Alguns exemplos de redes wireless.

Protocolos de redes wirelessA principal tecnologia utilizada na construo de redes sem fio de baixo

custo , atualmente, a famlia de protocolos 802.11, tambm conhecida entremuitos como Wi-Fi. A famlia 802.11 de protocolos de transmisso por rdio(802.11a, 802.11b e 802.11g) tem incrvel popularidade nos Estados Unidos e

Europa. Atravs da implementao de um conjunto comum de protocolos, osfabricantes de todo o mundo conseguiram construir equipamentos altamenteinteroperveis. Esta deciso provou ser significativa para a rpida expanso daindstria e consumidores da tecnologia, que podem utilizar um equipamento queimplemente o protocolo 802.11 sem temer a priso a um determinadofornecedor. Como resultado, os consumidores so capazes de comprar

Por onde comear ! 3


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equipamentos de baixo custo em um volume que tem beneficiado os fabricantes.Caso os fabricantes tivessem optado por implementar, cada um, protocolosproprietrios, as redes sem fio no seriam to baratas e ubquas (onipresentes)como nos dias de hoje.

Mesmo que novos protocolos, tais como o 802.16 (tambm conhecido como

WiMax), venham a resolver alguns problemas difceis atualmente observadoscom o 802.11, eles ainda tm um longo caminho a percorrer at que alcancemos pontos de popularidade de preo dos equipamentos 802.11. Como osequipamentos que suportam WiMax esto apenas comeando a tornar-sedisponveis enquanto este livro escrito, nosso foco principal se manter nafamlia 802.11.

So muitos os protocolos da famlia 802.11, nem todos diretamenterelacionados ao prprio protocolo de rdio. Os trs padres wireless atualmenteimplementados nos equipamentos fceis de serem encontrados so:

802.11b. Aprovado pelo IEEE (Institute of Electrical and ElectronicsEngineers, Inc.) no dia 16 de setembro de 1999, o 802.11b provavelmente o protocolo de rede sem fio mais utilizado atualmente.Milhes de dispositivos com suporte a ele foram vendidos desde 1999.Ele utiliza um tipo de modulao chamado Direct Sequence SpreadSpectrum (DSSS - seqncia direta de espalhamento do espectro),ocupando uma poro da banda ISM (industrial, scientific and medical),entre 2,400 e 2,495 GHz. Possui uma capacidade mxima de transmissode dados de 11 Mbps, com uma real utilizao de cerca de 5 Mbps.

802.11g.Como o protocolo ainda no havia sido totalmente finalizado atjunho de 2003, o 802.11g relativamente tardio no mercado wireless.Apesar de sua chegada atrasada, tornou-se o padro de fato entre osprotocolos de rede sem fio, uma vez que o mesmo atualmente includocomo funcionalidade padro em praticamente todos os computadoreslaptop e handheld (palmtops, por exemplo). O 802.11g utiliza o mesmoespao de freqncia ISM que o 802.11b, mas o esquema de modulaoutilizado o Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM -multiplexao da diviso ortogonal de freqncia). Tem a capacidade de

transmisso mxima de 54 Mbps (com uma utilizao real aproximadade 22 Mbps) e pode diminuir para 11 Mbps DSSS ou ainda menos para agarantia da compatibilidade com o altamente popular 802.11b.

802.11a. Tambm ratificado pelo IEEE em 16 de setembro de 1999, o802.11a utiliza OFDM. Tem uma capacidade mxima de transmisso de54 Mbps, com utilizao real de at 27 Mbps. O 802.11a opera na bandaISM entre 5,745 e 5,805 GHz e em uma poro da banda UNII entre5,150 e 5,320 GHz. Isto o torna incompatvel com o 802.11b ou o802.11g, e uma freqncia mais alta implica em um alcance menor,comparado com o 802.11b/g, utilizando a mesma potncia. Mesmo queessa poro do espectro seja de pouco uso, comparada com a de 2,4GHz, ela pode ser utilizada legalmente apenas em poucos lugares domundo. Verifique a legislao vigente em seu local antes de usarequipamentos 802.11a, especialmente em aplicaes externas. Os

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equipamentos 802.11a ainda so baratos, mas no chegam perto dapopularidade dos 802.11b/g

Adicionalmente aos padres acima, h algumas extenses que soespecficas dos fabricantes e que buscam atingir velocidades mais altas,criptografia mais forte e um maior alcance. Infelizmente, tais extenses no

funcionaro entre equipamentos de diferentes fabricantes e a aquisio dosmesmos ir obrig-lo a comprar de apenas um fornecedor especfico para cadaporo de sua rede. Novos equipamentos e padres (como o 802.11y, 802.11n,802.16, MIMO e WiMax) prometem aumentos significativos de velocidade econfiabilidade, mas estes esto apenas comeando a ser fornecidos nomomento da escrita deste livro e sua disponibilidade e interoperabilidade entreos diversos fabricantes ainda so uma incgnita.

Devido ubiqidade do equipamento e a natureza da inexistncia delicenas da banda ISM 2,4 GHz, este livro ir concentrar-se na construo de

redes utilizando os protocolos 802.11b e 802.11g.

Perguntas e RespostasCaso voc esteja comeando a aprender sobre redes sem fio, voc

certamente tem uma srie de perguntas sobre o que a tecnologia pode fazer e oquanto isso ir custar. Aqui esto algumas perguntas comumente feitas, comrespostas e sugestes nas pginas listadas.

EnergiaComo posso fornecer energia a meu equipamento de rdio, se no h uma redede distribuio disponvel? Pgina 211

Preciso ter um cabo de energia que v at a torre? Pgina 248

Como posso usar um painel solar para alimentar meu n wireless mantendo-oativo durante a noite? Pgina 217

Por quanto tempo meu access point (AP) funcionar com uma bateria? Pgina 236

Posso usar um gerador elico (movido pelo vento) para energizar meuequipamento durante a noite? Pgina 212

GerenciamentoQual a largura de banda que preciso adquirir para meus usurios? Pgina 65

Como posso monitorar e gerenciar os access points que esto localizados

remotamente? Pgina 174

O que eu fao quando h uma falha em minha rede? Pginas 174, 265

Quais so os problemas mais comuns em redes sem fio e como os conserto?Pgina 265

Por onde comear ! 5


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DistnciaQual o alcance de meu access point? Pgina 68

H alguma frmula que eu possa usar para saber a distncia mxima que eupossa estar de um dado access point? Pgina 68

Como posso saber se uma localidade remota pode ser conectada Internetatravs de uma rede sem fio? Pgina 68

H algum software que possa ajudar-me a estimar a possibilidade de ter umaconexo wireless de longa distncia? Pgina 73

O fabricante diz que meu access point tem um alcance de 300 metros. Isto verdade? Pgina 68

Como posso prover conectividade wireless para muitos clientes remotos,

espalhados por toda a cidade? Pgina 53 verdade que eu posso cobrir distncias muito maiores adicionando uma lataou folha de alumnio antena de meu access point? Pgina 117

Posso usar wireless para a conexo a um local remoto e compartilhar um nicoponto de acesso Internet? Pgina 51

Minha conexo wireless parece muito distante para que possa funcionar bem.Posso usar um repetidor no meio do caminho para melhor-la? Pgina 76

Ao invs disso, devo usar um amplificador? Pgina 115

InstalaoComo posso instalar meu access point interno em um mastro no topo de meutelhado? Pgina 247

Devo realmente instalar um pra-raios e um aterramento apropriado para osuporte de minha antena, ou isto no necessrio? Pgina 262

Posso construir, eu mesmo, um suporte de antena? Qual a altura que possoconseguir? Pgina 247

Por que minha antena funciona muito melhor quando eu a monto "de lado"?Pgina 12

Que canal devo usar? Pgina 15

As ondas de rdio atravessam prdios e rvores? E as pessoas? Pgina 16

As ondas de rdio atravessaro uma colina que se encontra no caminho?Pgina 20

Como construo uma rede mesh? Pgina 56

Que tipo de antena a melhor para a minha rede? Pgina 102

Posso construir um access point utilizando um PC reciclado? Pgina 145

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Como eu posso instalar Linux no meu AP? Por que eu deveria fazer isto?Pgina 153

Dinheiro

Como posso saber se uma conexo wireless factvel dentro de umdeterminado oramento? Pgina 279

Qual o melhor AP com o menor preo? Pgina 139

Como posso rastrear e cobrar clientes que esto utilizando minha rede wireless?Pgina 165

Parceiros e ClientesUma vez que eu estou fornecendo conectividade, ainda preciso dos servios de

um provedor de acesso Internet (ISP)? Por qu? Pgina 27

Quantos clientes eu preciso ter para cobrir meus custos? Pgina 285

Quantos clientes posso suportar com minha rede wireless? Pgina 65

Como fazer com que minha rede wireless seja mais rpida? Pgina 80

Minha conexo com a Internet a mais rpida que pode ser? Pgina 89

SeguranaComo posso proteger minha rede wireless de acessos no autorizados? Pgina 157

mesmo verdade que redes wireless so sempre inseguras e abertas a ataquespor hackers? Pgina 160

verdade que o uso de softwares de cdigo aberto tornam minha rede menossegura? Pgina 167

Como posso ver o que est acontecendo em minha rede? Pgina 174

Informao e licenaQue outros livros devo ler para aprimorar minha formao em redes sem fio?

Pgina369

Onde posso encontrar mais informaes online? http://wndw.net

Posso usar partes deste livro para ministrar minhas aulas? Posso imprimir evender cpias deste livro?Sim. Veja Sobre este livropara mais detalhes.

Por onde comear ! 7


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2Uma introduo prtica

rdio-fsicaComunicaes sem fio utilizam-se de ondas eletromagnticas para o envio

de sinais atravs de longas distncias. Na perspectiva de um usurio, conexessem fio no so particularmente diferentes de qualquer outro tipo de conexo derede: seu navegador web, email e outras aplicaes funcionaro de acordo como esperado. Mas ondas de rdio tm algumas propriedades inesperadas secomparadas com o cabo de Ethernet. Por exemplo, muito fcil ver o caminho

que o cabo Ethernet faz: localize o conector que sai de seu computador, siga ocabo at a outra ponta e voc descobriu! Voc tambm pode ter a confiana deque ter vrios cabos Ethernet lado-a-lado no causaro problemas, uma vez queos sinais so mantidos dentro dos fios.

Mas como voc sabe para onde as ondas que emanam de seu carto wirelessesto indo? O que acontece quando estas ondas chocam-se com os objetos da suasala ou com os prdios de sua conexo externa? Como vrios cartes wirelesspodem ser usados na mesma rea, sem que um interfira com o outro?

Para construir redes wireless estveis e de alta velocidade, importante

entender como as ondas de rdio comportam-se no mundo real.

O que uma onda?Todos temos alguma familiaridade com vibraes e oscilaes em suas

vrias formas: um pndulo, uma rvore balanando ao vento, a corda de umviolo - estes so exemplos de oscilaes.

O que elas tm em comum que alguma coisa, algum meio ou objeto, est"balanando" de uma maneira peridica, com um certo nmero de ciclos por

unidade de tempo. Este tipo de oscilao , algumas vezes, chamada de ondamecnica, uma vez que definida pelo movimento de um objeto ou por seumeio de propagao.

Quando tais oscilaes viajam (isto , quando o "balano" no fica preso a umnico lugar) dizemos que as ondas propagam-se no espao. Por exemplo, um cantorcria oscilaes peridicas em suas cordas vocais. Estas oscilaes, periodicamente,

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comprimem e descomprimem o ar, e esta mudana peridica de presso do ardeixa a boca do cantor e viaja na velocidade do som. Uma pedra atirada em umlago causa uma perturbao, que ento viaja atravs do lago como uma onda.

Uma onda possui uma certa velocidade, freqncia e comprimento deonda. Estas propriedades esto conectadas por uma relao simples:

Velocidade = Freqncia * Comprimento de Onda

O comprimento de onda (algumas vezes chamado de lambda, !) adistncia medida de um ponto em uma onda at a parte equivalente da ondaseguinte. Por exemplo, do topo de um pico at o seguinte. A freqncia onmero de ondas completas que passam por um ponto fixo dentro de umperodo de tempo. A velocidade medida em metros por segundo, a freqncia medida em ciclos por segundo (ou Hertz, abreviado como Hz) e ocomprimento de onda medido em metros.

Por exemplo, se uma onda na gua viaja a um metro por segundo e oscilacinco vezes por segundo, ento cada onda ter o comprimento de 20centmetros (0,2 metros.):

Onde W, abaixo, o comprimento de onda (de wavelength, em ingls)

1 metro/segundo = 5 ciclos/segundo * !!= 1 / 5 metros!= 0,2 metros = 20 cm

As ondas tambm tm uma propriedade chamada amplitude. Ela adistncia do centro da onda para o extremo de um de seus picos e pode ser

visualizada como a "altura" da onda na gua. A relao entre freqncia,comprimento de onda e amplitude so mostradas na Figura 2.1.

Figura 2.1: Comprimento de onda, amplitude e freqncia,Para esta onda, a freqncia de dois ciclos por segundo, ou 2 Hz.

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Ondas na gua so de fcil visualizao. Simplesmente deixe cair umapedra em um lago e voc ver as ondas moverem-se atravs da gua com opassar do tempo. No caso de ondas eletromagnticas, a parte queprovavelmente ser a mais difcil de entender : "O que est oscilando?"

Para entender isto, voc precisa entender as foras eletromagnticas.

Foras eletromagnticasForas eletromagnticas so as foras que existem entre partculas e

correntes eltricas. Nosso acesso mais direto a elas quando nossa mo toca amaaneta de uma porta depois que caminhamos em um tapete sinttico, quandolevamos um choque ao tocar a porta de um carro em um dia seco ou quandonos encostamos em uma cerca eletrificada. Um exemplo mais poderoso deforas eletromagnticas so os raios que vemos durante tempestades. A foraeltrica a fora que existe entre cargas eltricas. A fora magntica a que

existe entre correntes eltricas.Eltrons so partculas que carregam uma carga eltrica negativa. Existem

outras partculas, mas os eltrons so os responsveis pela maior parte do queprecisamos saber sobre como rdios comportam-se.

Vamos observar o que acontece em um pedao de fio metlico reto, no qualforamos os eltrons a irem e voltarem, de uma ponta a outra, periodicamente.Em um determinado momento, o topo do fio est carregado negativamente --todos os eltrons, com sua carga negativa, esto reunidos l. Isto cria um campoeltrico, do positivo ao negativo, ao longo do fio. No momento seguinte, todos os

eltrons so forados ao extremo oposto e o campo eltrico muda de direo.Com isto acontecendo constantemente, os vetores do campo eltrico (flechasimaginrias que apontam do positivo para o negativo) esto afastando-se do fio,por assim dizer, e esto irradiando pelo espao ao redor do fio.

O que acabamos de descrever conhecido como um dipolo (por causa dosdois polos, positivo e negativo) ou, mais comumente, como uma antena dipolo.Esta a forma mais simples de uma antena omnidirecional. A movimentao docampo eltrico chamada comumente de uma onda eletromagntica.

Voltemos nossa relao:

Velocidade = Freqncia * Comprimento de Onda

No caso de ondas eletromagnticas, a velocidade c (velocidade da luz).

c = 300,000 km/s = 300,000,000 m/s = 3*108m/s c = f * !

Ondas eletromagnticas diferem de ondas mecnicas por no precisaremde nenhum meio de propagao. As ondas eletromagnticas propagam-semesmo no vcuo do espao.

Potncias de dezNa fsica, matemtica e engenharia, freqentemente expressamos nmeros

como potncias de dez. Ns veremos estes termos novamente, como em Giga-Hertz (GHz), Centi-metros (cm), Micro-segundos (s), entre outros.

Uma introduo prtica rdio-fsica ! 11


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Potncias de 10Nano- 10-9 1/1000000000 n

Micro- 10-6 1/1000000

Mili- 10-3 1/1000 m

Centi- 10-2 1/100 c

Kilo- 103 1 k

Mega- 106 1.000.000 M

Giga- 109 1.000.000.000 G

Conhecendo a velocidade da luz, calculamos, ento, o comprimento deonda para uma dada freqncia. Tomemos como exemplo a freqncia utilizadapor uma rede sem fio do tipo 802.11b, que :

f = 2,4 GHz = 2.400.000.000 ciclos/segundo

comprimento de onda lambda (!) = c / f = 3*108/ 2,4*109

= 1,25*10-1m = 12,5 cm

A freqncia e o comprimento de onda determinam a maior parte docomportamento da onda, desde as antenas que construmos at os objetos quese encontram no caminho das redes que pretendemos implantar. Eles soresponsveis por muitas das diferenas entre os vrios padres pelos quaispossamos nos decidir. Desta forma, uma compreenso das idias bsicas sobrefreqncia e comprimento de onda auxiliam bastante nos trabalhos prticos queenvolvem redes sem fio.

PolarizaoOutra qualidade importante de ondas eletromagnticas a polarizao. Apolarizao descreve a direo do vetor do campo eltrico.

Se voc imaginar uma antena dipolo (o pedao reto de um fio metlico)alinhada verticalmente, os eltrons apenas movimentam-se para cima e parabaixo, no horizontalmente (simplesmente porque no h espao para que elesfaam isto) e, dessa forma, os campos eltricos apenas apontam para cima oupara baixo, verticalmente. O campo deixando o fio e propagando-se como umaonda tem uma polarizao estritamente linear (e, nesse caso, vertical). Caso a

antena seja colocada, de forma horizontal, no cho, verificamos uma polarizaolinear horizontal.

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Figura 2.2: Campo eltrico e campo magntico complementar que compem umaonda eletromagntica. A polarizao descreve a orientao do campo magntico.

A polarizao linear apenas um caso especial e nunca exatamenteperfeita: geralmente, sempre teremos algum componente no campo que

apontar tambm para outras direes. O caso mais genrico o da polarizaoelptica, com os extremos da polarizao linear (apenas uma direo) e dapolarizao circular (em todas as direes com igual potncia).

Como possvel imaginar, a polarizao torna-se importante quandonecessitamos alinhar antenas. Se voc ignorar a polarizao possvel quetenha um sinal muito fraco, mesmo usando as antenas mais potentes.Chamamos isto de descasamento de polarizao.

O espectro eletromagnticoOndas eletromagnticas existem em uma ampla variao de freqncias (e,da mesma maneira, de comprimentos de onda). Esta variao de freqncias ecomprimentos de onda chamada de espectro eletromagntico. A parte desteespectro que a mais familiar para os humanos , provavelmente, a luz, aporo visvel do espectro eletromagntico. A luz est aproximadamente entreas freqncias de 7,5*1014 Hz e 3,8*1014Hz, correspondendo a comprimentosde onda de cerca de 400 nm (violeta/azul) at 800 nm (vermelho).

Regularmente, tambm estamos expostos a outras regies do espectro

eletromagntico, incluindo a corrente alternada (AC, alternating current, doingls), que a distribuio eltrica domstica, na faixa de 50/60 Hz; Ultravioleta(ao lado das mais altas freqncias da luz visvel); Raios X ou radiaoRoentgen, e muitas outras.Rdio o termo utilizado para a poro do espectroeletromagntico onde ondas podem ser geradas atravs da aplicao decorrente alternada em uma antena. Isto acontece dentro da variao de 3 Hz at300 GHz, mas, em um sentido mais estrito do termo, o limite mais alto dafreqncia ser de 1 GHz.

Sempre que falamos de rdio, muitas pessoas pensam em rdio FM, que

utiliza uma freqncia nas proximidades de 100 MHz. Entre rdio einfravermelho encontramos a regio das microondas - com freqncias quevariam entre 1 GHz e 300 GHz e comprimentos de onda de 30 cm a 1 mm.

O uso mais popular das microondas em fornos de microondas que, de fato,trabalham exatamente na mesma regio na qual esto os padres wireless com osquais estamos lidando. Estas regies esto dentro das bandas que so mantidas



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abertas para o uso genrico, sem a necessidade de licenas. Esta regio chamada de banda ISM, que representa Industrial, Scientific and Medical (emportugus, Industrial, Cientfica e Mdica). A maior parte do restante do espectroeletromagntico mantida sob rgido controle da legislao, onde as licenas deuso representam um enorme fator econmico. Isto aplica-se especialmente

quelas regies do espectro destinadas transmisso ampla (broadcast1

) de TVe rdio, assim como s comunicaes de voz e dados. Na maioria dos pases, abanda ISM est reservada para o uso independente de licena.

Figura 2.3: O espectro eletromagntico.

As freqencias que mais nos interessam esto entre 2,400 e 2,495 GHz,que so utilizadas pelos padres de rdio 802.11b e 802.11g (com ocomprimento de onda correspondente de cerca de 12,5 cm). Outrosequipamentos comumente disponveis utilizam o padro 802.11a, que opera nafaixa de 5,150 a 5,850 GHz (com comprimento de onda entre 5 e 6 cm).

Largura de bandaUm termo que voc encontrar com freqncia em rdio-fsica largura debanda (bandwidth). A largura de banda simplesmente a medida da variao

de freqncia. Se uma variao entre 2,40 GHz e 2,48 GHz usada por umdispositivo, ento a largura de banda ser de 0,08 GHz (ou mais comumentedescrita como 80 MHz).

fcil notar que a largura de banda que definimos aqui est intimamenterelacionada com a quantidade de dados que podemos transmitir dentro dela -quanto mais espao possvel na variao da freqncia, mais dadosconseguimos colocar neste espao em um dado momento. O termo largura debanda freqentemente usado para algo que, preferencialmente, deveramoschamar de capacidade de dados, como em "minha conexo com a Internet tem

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1. N. do T. - O termo broadcast ser amplamente usado neste texto. Ele significa a transmissoem uma nica direo, de um para muitos, e tem como principal exemplo a transmisso de TV ourdio, onde uma estao transmite para vrios receptores (clientes), sem que estes tenham acapacidade de usar o mesmo meio para transmitir dados em retorno.


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1 Mbps de largura de banda", significando que podemos transmitir dados a ummegabit por segundo.

Freqncias e canaisVamos olhar com mais detalhe a forma como a banda de 2,4 GHz utilizada

no 802.11b. O espectro dividido em pedaos uniformemente distribudosdentro da banda como canaisindividuais. Repare que cada canal tem a largurade 22 MHz, mas esto apenas separados por 5 MHz. Isto significa que existeinterseco entre canais adjacentes eles podem interferir um com o outro. Istoest representado visualmente na Figura 2.4.

Figura 2.4: Canais e freqncias centrais para o 802.11b.Note que no h interseces entre os canais 1, 6 e 11.

Para uma lista completa dos canais e suas freqncias centrais para o802.11b/g e 802.11a, veja oApndice B.

Comportamento das ondas de rdioH uma srie de regras bsicas e simples que tm se provado extremamente

teis no planejamento inicial de uma rede sem fio:

Quanto maior o comprimento de onda, maior o alcance;

Quanto maior o comprimento de onda, maior a facilidade com que ela

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

Todas estas regras, mesmo simplificadas desta forma, tornam-se maisfceis de entender atravs de exemplos.

Ondas mais longas viajam mais longeAssumindo nveis iguais de potncia, ondas com comprimentos de onda

maiores tendem a viajar mais longe do que ondas com comprimentos de ondas

menores. Este efeito freqentemente observado em rdio FM, quandocomparada a distncia atingida por um transmissor nas freqncias de 88 MHzat 108 MHz. Transmissores de freqncia mais baixa tendem a cobrirdistncias muito maiores que os transmissores de freqncia mais alta, com amesma potncia.



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Ondas maiores passam ao redor de obstculosUma onda na gua que tenha a largura de cinco metros no ser impedida

por um pedao de madeira de cinco milmetros na superfcie do lago. Por outrolado, se o pedao de madeira tiver 50 metros, ou for um navio, ele certamentese interporia no caminho da onda. A distncia que uma onda pode viajardepende da relao entre o comprimento de onda e o tamanho dos obstculosno caminho de sua propagao.

mais difcil visualizar ondas movendo-se "atravs" de objetos slidos, masisto o que acontece com ondas eletromagnticas. Ondas com maiorescomprimentos de onda (e conseqentemente, menor freqncia) tendem apenetrar objetos com mais facilidade que ondas com menor comprimento deonda (e, assim, maior freqncia). Por exemplo, transmisses de FM (entre 88 e108 MHz) podem atravessar prdios e outros obstculos facilmente, enquantoondas mais curtas (como telefones GSM operando na freqncia de 900 MHz ou

1800 MHz) tm dificuldade de penetrar prdios. Este efeito parcialmentedevido diferena de potncia utilizada para rdios FM e GSM, mas tambm devido ao menor comprimento de onda dos sinais GSM.

Ondas mais curtas carregam mais dadosQuanto mais rpido uma onda "balana", ou "bate", maior a quantidade de

informao que pode carregar - cada batida, ou ciclo, pode ser usado, porexemplo, para transportar um bit digital ('0' ou '1') ou um 'sim' ou 'no'.

H ainda outro princpio que pode ser aplicado a todos os tipos de ondas eque extremamente til no entendimento da propagao das ondas de rdio.Este princpio conhecido como o Princpio de Huygens, que recebeu estenome por causa de Christiaan Huygens, um matemtico, fsico e astrnomoholands que viveu entre 1629 e 1695.

Imagine que voc pega uma pequena vareta e a mergulha verticalmente nasuperfcie calma da gua de um lago, fazendo com que a mesma balance edance. As ondas vo deixar o centro da vareta - no local onde voc a mergulha -em crculos. Agora, seja onde for que a gua oscile e dance, as partculasvizinhas faro o mesmo: a partir de cada ponto de perturbao, uma nova ondacircular ter incio. Isto , de uma forma simplificada, o princpio Huygens. Naspalavras da Wikipedia (http://pt.wikipedia.org):

O Princpio de Huygens um mtodo de anlise aplicada aosproblemas de propagao de ondas.

Atravs dos escritos deixados por Huygens, pode-se perceber que cadaponto localizado na frente de onda se comporta como uma nova fontepontual de emisso de novas ondas esfricas, que ao se somaremformaro uma nova frente de onda e assim consecutivamente.

Segundo o prprio Huygens, "no estudo da propagao destas ondasdeve-se considerar que cada partcula do meio atravs do qual a ondaevolui no s transmite o seu movimento partcula seguinte, ao longoda reta que parte do ponto luminoso, mas tambm a todas as partculasque a rodeiam e que se opem ao movimento. O resultado uma ondaem torno de cada partcula e que a tem como centro.

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Este princpio mantm-se verdadeiro para ondas de rdio, da mesma formaque para ondas na gua, assim como para o som e a luz - s que, no caso daluz, o comprimento de onda curto demais para que seres humanos possamobservar diretamente este efeito.

Este princpio nos ajudar a entender a difrao, as zonas Fresnel, a

necessidade de se ter uma linha visual de contato e o fato de que, algumasvezes, parece que conseguimos a capacidade de ultrapassar cantos, sem anecessidade desta linha visual.

Vamos agora observar o que acontece com as ondas eletromagnticas namedida em que elas viajam.

AbsoroQuando ondas eletromagnticas penetram alguma coisa, elas geralmente

enfraquecem ou deixam de existir. O quanto elas perdem de potncia ir depender

de sua freqncia e, claro, do material que penetram. Janelas de vidro so,obviamente, transparentes para a luz, enquanto o vidro usado em culos de solfiltram um bom bocado da intensidade da luz e tambm da radiao ultravioleta.

Freqentemente, o coeficiente de absoro usado para descrever oimpacto do material na radiao. Para microondas, os dois principais materiasabsorventes so:

Metal. Eltrons podem mover-se livremente em metais, sendoprontamente capazes de oscilar e absorver a energia de uma onda quepasse por eles.

gua. Microondas fazem com que as molculas de gua agitem-se,tomando parte da energia da onda2.

Em termos prticos de redes sem fio, podemos considerar metais e guacomo absorventes perfeitos: as ondas de rdio no sero capazes de atravess-los (ainda que camadas finas de gua permitam que alguma energia passe porelas). Eles so, para as microondas, a mesma coisa que um muro para a luz.Quando falamos de gua, devemos lembrar que ela existe em diversas formas.Chuva, vapor, neblina, nuvens baixas, entre outras, estaro no caminho das

conexes de rdio. Elas tm forte influncia e, em vrias circunstncias, podemcausar a perda de conexes.

H outros materiais que tm um efeito mais complexo na absoro de ondasde rdio. Para rvorese madeira, a capacidade de absoro ir depender doquanto de gua elas contm. Madeiras velhas, mortas e secas so relativamentetransparentes, uma madeira jovem e mida ser bastante absorvente.

Plsticose similares no costumam ser absorventes, mas isto ir dependerda freqncia e do tipo de material. Antes de construir algum componente complstico (por exemplo, alguma cobertura de proteo para um equipamento de


2. Um mito popular o de que a gua "ressoa" na freqncia de 2,4 GHz, que a freqnciautilizada em fornos de microondas. Na verdade, a gua no tem nenhuma freqencia deressonncia especial. As molculas de gua agitam-se na presena de ondas de rdio,aquecendo-se se esta onda tiver potncia suficiente, independente de sua freqncia. Como afreqncia de 2,4 GHz no requer licena especial, ela foi simplesmente a escolhapoliticamente correta para o uso em fornos de microondas.


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rdio e suas antenas), conveniente medir e verificar se o material no absorveenergia na freqncia de 2,4 GHz. Uma maneira simples de fazer este teste colocar uma amostra do material em um forno de microondas por algunsminutos. Caso o material esquente, isto significa que ele absorve energia derdio e, por isto, no poder ser utilizado.

Finalmente, falemos sobre ns: humanos (assim como qualquer outroanimal) so especialmente compostos de gua. Para redes de rdio, podemosser considerados grandes barris de gua com grande capacidade de absoro.Orientar os pontos de acesso sem fio de um escritrio de maneira que o sinaltenha que atravessar muitas pessoas um grande erro. Isto tambm deve serlevado em conta na instalao de redes comunitrias em cafeterias, bibliotecase outras redes externas.

ReflexoDa mesma forma que a luz visvel, as rdio-freqncias so refletidas

quando entram em contato com materiais apropriados para isto: para ondas derdio, as principais fontes de material refletor so metais e superfcies de gua.As regras de reflexo so bastante simples: o ngulo em que uma onda atinge asuperfcie o mesmo ngulo em que ela refletida. Note que, do ponto de vistade uma onda de rdio, uma densa grade de barras funciona da mesma formaque uma superfcie densa, desde que a distncia entre as barras da grade sejapequena, comparada com o comprimento de onda. Assim, em uma freqnciade 2,4 GHz, uma grade de metal com um centmetro de espaamento entre as

barras funcionar da mesma forma que um prato metlico slido.

Figura 2.5: Reflexo de ondas de rdio. O ngulo de incidncia sempre igual

ao ngulo de reflexo. Uma antena parablica usa este efeito para concentraras ondas de rdio que chocam-se em sua superfcie em uma direo comum.

Ainda que as regras de reflexo sejam simples, as coisas podem secomplicar quando voc imagina o interior de um escritrio com mltiplas epequenas peas de metais das mais variadas formas e tamanhos. O mesmo se

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aplica a situaes urbanas: observe o ambiente de uma cidade e procuredestacar seus componentes metlicos. Isto explica o porque de efeitosmulticaminhos (isto , o sinal chegando at o seu alvo atravs de caminhosdiferentes e, conseqentemente, em tempos diferentes) terem um papel toimportante em redes sem fio. Superfcies aquticas, com ondas e oscilaes

mudando-as a todo o tempo, compem superfcies refletivas que so,praticamente, impossveis de se calcular com preciso.Devemos ainda considerar o impacto da polarizao: ondas com

polarizao diferente sero, geralmente, refletidas de forma diversa.Usamos a reflexo a nosso favor quando construmos uma antena:

posicionamos parbolas atrs de nosso transmissor ou receptor de rdio paracoletar os sinais em um ponto ideal.

DifraoA difrao a aparente dobra das ondas quando atingem um objeto. o

efeito das "ondas que dobram esquinas".Imagine uma onda na gua que viaja diretamente para a frente, de forma

similar s ondas que vemos quebrarem-se em uma praia. Agora, coloquemosuma barreira slida, como uma cerca de madeira, de forma a bloquear estaonda. Cortamos, nesta barreira, uma passagem, como se fosse uma pequenaporta. A partir desta passagem, uma onda circular ter incio e atingir,obviamente, pontos que no esto localizados em uma linha direta a partir dela.Se voc olhar para esta frente de onda - que poderia ser uma onda

eletromagntica - como um raio (uma linha reta), seria difcil explicar como elaatingiu pontos que deveriam estar protegidos pela barreira. Mas neste exemploda frente de onda, e sua barreira na gua, este fenmeno faz sentido.

Figura 2.6: Difrao atravs de uma abertura estreita.

O princpio de Huygens fornece um modelo para a compreenso destecomportamento. Imagine que, em qualquer dado instante, cada ponto da frentede onda seja o ponto de partida para uma "ondinha" esfrica. Esta idia foi,posteriormente, estendida por Fresnel e ainda h uma discusso se ela



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descreve, adequadamente, o fenmeno. Para nosso propsito, o modelo deHuygens aplica-se relativamente bem ao efeito.

Figura 2.7: Princpio Huygens.

Por causa da difrao, ondas dobram esquinas e atravessam aberturas embarreiras. O comprimento de onda da luz visvel muito pequeno para que oshumanos possam observar este efeito diretamente. Microondas, com ocomprimento de alguns centmetros, mostram o efeito da difrao quando

atingem paredes, picos de montanhas e outros obstculos, dando a impressode que a onda muda de direo e dobra em cantos e esquinas.

Figura 2.8: Difrao sobre o topo de uma montanha.

Note que a difrao ocorre ao custo de perda de potncia: a energia da

onda difratada significativamente menor que a da frente de onda que aoriginou. Mas em algumas situaes especficas voc pode tomar vantagem dadifrao para contornar obstculos.

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InterfernciaQuando trabalhamos com ondas, um mais um no necessariamente igual

a dois. O resultado pode at ser nulo.Isto fcil de entender quando voc desenha duas ondas senoidais e soma

as amplitudes. Quando os picos acontecem simultaneamente, voc tem oresultado mximo (1 + 1 = 2). Isto chamado de interferncia construtiva.Quando um pico acontece em conjunto com um vale, voc tem a completaaniquilao (1 + (-1) =0), ou ainterferncia destrutiva.

Voc pode tentar isto na prtica na superfcie da gua, usando duas varetaspara criar ondas circulares - voc ver que onde as ondas se encontram existirreas de picos maiores, enquanto outras ficaro praticamente calmas.

Para que trens de ondas possam ser combinados, cancelandoperfeitamente um ao outro, eles necessitam ter exatamente o mesmocomprimento de onda e uma relao fixa de fase, ou seja, posies fixas entre

os picos de uma onda e a outra.

+

+

=

=

Figura 2.9: Interferncia construtiva e destrutiva.

Em tecnologia wireless, a palavra interferncia , tipicamente, usada em umsentido mais amplo e diz respeito perturbaes causadas atravs de outrasfontes de rdio-freqncia, como canais vizinhos, por exemplo. Assim, quando

tcnicos de redes falam sobre interferncia, eles podem estar referindo-se atodo o tipo de perturbao causado por outras redes e outras fontes demicroondas. A interferncia uma das principais fontes de problemas naconstruo de conexes sem fio, especialmente em ambientes urbanos eespaos fechados (como uma sala de conferncias) onde muitas redes podemcompetir pelo uso do espectro.

Em qualquer lugar em que ondas de amplitudes iguais e fases opostascruzem seus caminhos, a onda aniquilada e nenhum sinal poder serrecebido. O caso mais comum o de ondas que combinam-se em uma forma de

onda completamente embaralhada que no poder ser efetivamente usada paraa comunicao. As tcnicas de modulao e o uso de mltiplos canais ajudam alidar com problemas de interferncia, mas no os eliminam completamente.



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Linha de visoO termolinha de viso, freqentemente abreviado porLOS(do ingls,line

of sight), bastante fcil de se entender quando falamos de luz visvel: seconseguimos ver o ponto B a partir do ponto A, onde estamos, temos uma linha

de viso. Simplesmente trace uma linha de A at B e, caso no exista nada nocaminho, temos linha de viso.As coisas complicam-se um pouco mais quando lidamos com microondas.

Lembre-se que a maioria das caractersticas de propagao de ondaseletromagnticas esto relacionadas com seu comprimento de onda. Estetambm o caso para ondas que se alargam na medida em que viajam. A luztem um comprimento de onda de cerca de 0,5 micrmetros. Microondas, comoas usadas em redes wireless, tem um comprimento de onda de alguns poucoscentmetros. Conseqentemente, seus raios so bem mais largos - precisam demais espao, por assim dizer.

Note que raios visveis de luz tambm alargam-se da mesma forma e, sevoc deix-los viajar por longas distncias, voc ver os resultadosindependente de seu comprimento de onda. Ao apontar um laser bem focadopara a lua, ele ir alargar mais de 100 metros em seu raio quando atingir asuperfcie. Voc mesmo pode comprovar esse efeito com um apontador lasercomum e binculos em uma noite clara. Ao invs de apontar para a lua, apontepara uma montanha distante ou alguma estrutura desocupada (como uma caixad'gua). O tamanho do ponto projetado ser maior quanto maior for a distncia.

A linha de viso que necessitamos a fim de ter a melhor conexo sem fio

entre os pontos A e B mais do que simplesmente uma linha fina - sua formadeve ser mais parecida com a de um charuto, uma elipse. Sua largura pode serdescrita pelo conceito das zonas Fresnel.

Entendendo a zona FresnelA teoria exata de Fresnel bastante complicada. O conceito, entretanto,

fcil de entender: sabemos, do princpio de Hyugens que, a cada ponto de umafrente de onda, inicia-se uma nova onda circular. Sabemos que os feixes de

microondas alargam-se na medida em que se afastam da antena. Sabemos queas ondas de determinadas freqncias interferem umas com as outras. A teoriada zona Fresnel simplesmente considera a linha entre os pontos A e B emconjunto com todo o espao no entorno dessa linha, que pode contribuir para oque chega no ponto B. Algumas ondas viajam diretamente do ponto A at o B,enquanto outras viajam em um caminho ao redor do eixo. Conseqentemente,passa a existir um deslocamento de fase entre as ondas que trafegam em linhadireta e as que se desviam do caminho. Toda a vez que o deslocamento de fasecorresponde a um comprimento inteiro de onda, obtem-se uma interferncia

construtiva: o sinal otimizado. Com o clculo apropriado, voc descobrir queexistem zonas ao redor da linha direta entre A e B que contribuem para o sinalchegando at o ponto B.

Note que so muitas as zonas Fresnel possveis, mas nossa preocupaoprincipal com a zona 1. Caso esta rea esteja particularmente bloqueada poruma obstruo, como uma rvore ou um prdio, o sinal que chega na outra

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extremidade ser reduzido. Quando construmos conexes sem fio, precisamoster certeza de que estas zonas se mantero livres de obstrues. Claro, nada sempre perfeito, ento, normalmente, em redes wireless buscamos que cerca de60% do raio da primeira zona Fresnel esteja desobstrudo.

Figura 2.10: A zona Fresnel est parcialmente bloqueada

nesta conexo, ainda que a linha de viso esteja clara.

Abaixo est a frmula para o clculo da primeira zona Fresnel:

r = 17,31 * sqrt ((d1*d2) / (f*d))

onde r o raio da zona, em metros, d1 e d2 so as distncias, em metros,do obstculo para cada uma das pontas da conexo, d a distncia total do link,em metros e f a freqncia, em MHz. O resultado desta frmula ser o raio dazona, no a altura acima do cho. Para calcular a altura acima do cho vocdeve subtrair o resultado de uma linha traada diretamente entre os topos dasduas torres.

Como exemplo, vamos calcular o tamanho da primeira zona Fresnel nomeio de um link wireless de 2 Km, transmitindo a uma freqncia de 2,437 GHz(802.11b, canal 6):

r = 17,31 sqrt ((1000 * 1000) / (2437 * 2000)) r = 17,31 sqrt (1000000 / 4874000) r = 7,84 metros

Assumindo que ambas as torres tenham 10 metros de altura, a primeira

zona Fresnel passaria a apenas 2,16 metros sobre o cho na posio central dolink. Mas qual deveria ser a altura desta estrutura para que este ponto centralainda garanta 60% de desobstruo da primeira zona?

r = 0,6 * 17,31 sqrt ((1000 * 1000) / (2437 * 2000)) r = 4,70 metros

Subtraindo este resultado de 10 metros, podemos ver que uma estrutura de5,3 metros de altura a partir do centro do link iria bloquear at 40% da primeirazona Fresnel. Isto normalmente aceitvel, mas para melhorar a situao nsprecisaramos posicionar nossas antenas em uma altura ainda maior, ou mudar

a direo do link para evitar o obstculo.



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PotnciaQualquer onda eletromagntica transporta energia - ns podemos sentir

isto quando aproveitamos (ou sofremos com) o calor do sol. A quantidade deenergia recebida em uma determinada quantidade de tempo chamada de

potncia. A potncia P de fundamental importncia para que links sem fiofuncionem: voc precisa de uma quantidade mnima de potncia para que oreceptor reconhea o sinal.

Ns trataremos dos detalhes sobre potncia de transmisso, perdas,ganhos e sensibilidade de rdio no Captulo 3. Aqui discutiremos brevementecomo a potncia P definida e medida.

O campo eltrico medido em V/m (diferena de potencial por metro). Apotncia contida nele proporcional ao quadrado da intensidade do campo eltrico:

P ~ E2

Na prtica, ns medimos a potncia com o auxlio de alguma forma dereceptor, por exemplo, uma antena e um voltmetro, medidor de potncia,osciloscpio ou mesmo um carto wireless e um laptop. Ao olhar diretamentepara a potncia do sinal, estamos olhando para o quadrado deste sinal, em Volts.

Calculando com dBDe longe, a tcnica mais importante para o clculo de potncia com o uso

de decibis (dB). No h nenhuma nova fsica escondida aqui - apenas um

conveniente mtodo que torna os clculos muito mais simples.O decibel uma unidade sem dimenso3, ou seja, definida pela relao deduas medidas de potncia. definido como:

dB = 10 * Log (P1 / P0)

onde P1e P0podem ser quaisquer dois valores que voc deseja comparar.Tipicamente, em nosso caso, sero duas quantidades de potncia.

Porque os decibis so to prticos de usar? Muitos fenmenos na naturezacomportam-se de uma forma que chamamos exponencial. Por exemplo, oouvido humano percebe um som como duas vezes mais alto que outro apenasquando este dez vezes, fisicamente, mais forte que o primeiro sinal.

Outro exemplo, bastante prximo ao nosso campo de interesse, aabsoro. Suponha que uma parede esteja no caminho de nossa conexowireless, e que a cada metro de parede percamos metade do sinal disponvel.

0 metros = 1 (sinal completo) 1 metro = 1/2

2 metros = 1/4 3 metros = 1/8 4 metros = 1/16

n metros = 1/2n

= 2-n

Este o comportamento exponencial.

24 !Captulo 2

3. Outro exemplo de uma unidade sem dimenso o percentual (%), tambm usado em todosos tipos de quantidades ou nmeros. Enquanto unidades como metros e gramas so fixos,unidades sem dimenso representam uma comparao, uma relao entre valores.


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Uma vez que utilizemos o truque da aplicao de logaritmos (log), as coisastornam-se muito mais fceis. Ao invs de pegar um valor na "ensima" potncia,ns multiplicamos por "n". Ao invs de multiplicar valores, os adicionamos.

Aqui esto alguns valores comumente usados, que so importantes de semanter em mente:

+3 dB = o dobro da potncia -3 dB = metade da potncia +10 dB = ordem de magnitude (10 vezes a potncia) -10 dB = um dcimo da potncia

Em adio ao dB sem dimenso, h algumas definies relativas que estobaseadas em um valor base para P0 (potncia de referncia). Os maisimportantes, para ns, so:

dBm relativo para P0 = 1 mW dBi relativo a uma antena isotrpica ideal

Uma antena isotrpica uma antena hipottica que distribui potncia deforma uniforme em todas as direes. Ela pode ser comparada a um dipolo, masuma antena isotrpica perfeita no pode ser construda na realidade. O modeloisotrpico til para descrever o ganho relativo de potncia em uma antena real.

Outra conveno comum (ainda que seja menos conveniente) paraexpressar a potncia em miliwatts. Aqui est a equivalncia de nveis depotncia expressos em miliwatts e dBm:

1 mW = 0 dBm 2 mW = 3 dBm 100 mW = 20 dBm 1 W = 30 dBm

A fsica no mundo realNo se preocupe se os conceitos neste captulo pareceram muito

desafiadores. O entendimento da forma como as ondas se propagam einteragem com o ambiente um campo de estudo realmente complexo. A maiorparte das pessoas acha difcil compreender fenmenos que no podemtestemunhar com seus prprios olhos. Por enquanto, voc deve entender que asondas de rdio no viajam em um caminho reto e previsvel. Para construirredes de comunicao confiveis, voc precisar ser capaz de calcular quantapotncia ser necessria para cobrir uma determinada distncia e prever comoas ondas viajaro por este caminho.

H muito mais para aprender sobre a fsica de rdio do que teramos espaopara colocar aqui. Para mais informaes sobre esse campo em constanteevoluo, leia os recursos que listamos no Apndice A.



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3Projeto de rede

Antes de adquirir algum equipamento ou decidir qual plataforma dehardware utilizar, voc deve ter uma idia clara da natureza de seu problema decomunicao. Provavelmente voc est lendo este livro porque necessitaconectar redes de computadores de forma a compartilhar recursos e, afinal,conectar-se Internet global. O projeto de rede que voc decidir implementardeve estar adequado ao problema de comunicao que voc deseja resolver.Voc precisa conectar um local remoto uma ligao com a Internet no centrode seu campus? Sua rede tem a possibilidade de crescer para incorporar vrioslocais remotos? A maior parte dos componentes de sua rede ser instalada em

locais fixos, ou sua rede ir expandir para incluir centenas de laptops e outrosdispositivos mveis?

Neste captulo vamos revisar os conceitos de rede que definem o TCP/IP, afamlia principal de protocolos de rede utilizada na Internet. Veremos exemplosde como outras pessoas construram suas redes wireless para resolver seusproblemas de comunicao, incluindo os diagramas da estrutura essencial darede. Finalmente, apresentaremos vrios mtodos comuns para garantir o fluxoeficiente da informao dentro de sua rede e tambm para o restante do mundo.

Entendendo redesO nome TPC/IP refere-se a um conjunto de protocolos que permite a troca

de informaes na Internet global. Com o conhecimento do TCP/IP, voc poderconstruir redes que podero crescer para, virtualmente, qualquer tamanho e,objetivamente, permitir que sua rede faa parte da Internet.

Caso voc sinta-se confortvel com os fundamentos de redes com TCP/IP(incluindo endereamento, roteamento, switches, firewalls e roteadores), vocpode ir direto para Projetando a rede fsica, na Pgina51. Agora iremos rever

os conceitos bsicos de rede Internet.

IntroduoVeneza, na Itlia, uma cidade fantstica para nos perdermos. As estradas

so meros caminhos que cruzam a gua em centenas de lugares, nunca em

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uma linha reta. Os funcionrios de correio em Veneza esto entre os maisaltamente treinados do mundo, cada um especializado na entrega decorrespondncia para apenas um ou dois dos seis sestieri(distritos) da cidade.Isto acontece em funo do intrincado projeto dessa cidade ancestral. Muitaspessoas descobrem que saber a localizao da gua e do sol muito mais til

do que tentar encontrar o nome de uma rua em um mapa.

Figura 3.1: Outro tipo de mscara de rede.

Imagine um turista que acaba de encontrar, como um suvenir, uma mscarade papel-mach, e quer envi-la do estdio em S. Polo, Veneza, para umescritrio em Seattle, nos Estados Unidos. Isto pode parecer uma tarefaordinria, mesmo trivial, mas vamos observar o que realmente acontece.

O artista, primeiramente, coloca a mscara em um pacote apropriado para aremessa e a enderea para o escritrio em Seattle, nos Estados Unidos. Depois,a entrega a um empregado do correio, que anexa alguns formulrios oficiais aopacote e o envia para um departamento central de processamento, que lida coma remessa para localidades internacionais. Depois de vrios dias, o pacote liberado pela alfndega italiana e segue seu destino em um vo transatlntico,chegando a uma central de processamento de importaes nos Estados Unidos.

Uma vez que liberado pela alfndega americana, o pacote enviado pra umponto de distribuio no noroeste dos Estados Unidos e, da, para a central deprocessamento dos correios de Seattle. Ento, o pacote segue seu caminho emum carro de entregas que cumpre uma rota que o leva para um determinadoendereo, em uma determinada rua, dentro de um determinado bairro. Umrecepcionista, no escritrio, aceita o pacote e o coloca na caixa de correioapropriada. Finalmente, o pacote retirado pelo destinatrio e a mscara chegaa seu destino.

O recepcionista no escritrio de Seattle no sabe ou sequer se importa em

como se faz para chegar no sestiere de S. Polo, em Veneza. Seu trabalho simplesmente receber os pacotes que chegam e coloc-los na caixa de correioda pessoa que ir receb-los. De forma similar, o carteiro em Veneza noprecisa preocupar-se em como chegar ao bairro correto em Seattle. Seutrabalho pegar os pacotes de sua vizinhana local e encaminh-los ao postode correio mais prximo na cadeia de remessas.

28 !Captulo 3


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Figura 3.2: Transmisso de rede internet. Pacotes so encaminhadosentre os roteadores at que atinjam seu destino final.

Isto bastante similar forma pela qual o roteamento na Internet funciona.Uma mensagem dividida em uma srie de pacotes individuais, que soetiquetados com seu remetente (fonte) e destinatrio (ou destino). O computadorenvia, ento, estes pacotes para umroteador, que decide para onde envi-los a

seguir. O roteador apenas precisa conhecer um punhado de rotas (por exemplo,como chegar rede local, a melhor rota para algumas outras redes locais e umarota para o caminho de acessogatewayque conecta ao resto da Internet).Esta lista de possveis rotas chamada de tabela de roteamento(em ingls,routing table). Na medida em que os pacotes chegam ao roteador, o endereode destino examinado e comparado com a sua tabela de roteamento interna.Caso o roteador no tenha nenhuma rota explcita para o destino em questo,ele envia o pacote para o destino mais parecido que consiga encontrar, que ,tipicamente, o prprio gateway para a Internet (atravs da rota padro, ou

default route). O prximo roteador executa o mesmo processo, e assimsucessivamente, at que o pacote chegue a seu destino.

Pacotes apenas podem seguir seu caminho pelo sistema postalinternacional porque estabelecemos um esquema de endereamento padropara eles. Por exemplo, o endereo destino deve estar escrito de forma legvelna frente do pacote e incluir toda a informao crtica (como o nome dodestinatrio, rua e nmero, cidade, estado, pas e cdigo de endereamentopostal). Sem esta informao, os pacotes so devolvidos para o remetente ouperdem-se pelo caminho.

Pacotes apenas podem trafegar pela Internet global porque foi possvelchegar a um acordo sobre um esquema de endereamento e protocolo para oencaminhamento dos mesmos. Estes protocolos de comunicao padropermitem a troca de informao em uma escala global.

Projeto de rede ! 29


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Comunicaes cooperativasA comunicao s possvel quando os participantes falam em um idioma

comum. Mas quando a comunicao torna-se mais complexa que uma simplesconversa entre duas pessoas, o protocolo torna-se to importante quanto oidioma. Todas as pessoas em um auditrio podem falar ingls, mas sem umconjunto de regras que estabeleam quem tem o direito de uso do microfone, acomunicao das idias de um indivduo para todos os demais serpraticamente impossvel. Agora, imagine um auditrio to grande quanto omundo, cheio de todos os computadores existentes. Sem um conjunto comumde protocolos de comunicao que re

wndw-pt-ebook pag 95 linha de transmissao

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