Sistemas de Telec. Propagao e Antenas 4 perodo Prof: Srgio Incio Livro adotado: Projeto de Sistemas de Rdio 2 Edio.Autores: Edson Mitsugo Miyoshi e Carlos Alberto Sanches.Editora: rica - So Paulo 2002Este livro destaca-se pela sua abrangncia e praticidade, tratando dos principais aspectos relacionados ao planejamento e projetos de sistemas rdio nas hierarquias PDH e SDH, como as configuraes sistmicas, os mecanismos de propagao e as principais normas e regulamentos aplicveis.Os autores mostram, por meio de exemplos prticos a metodologia e os critrios que norteiam os projetos rdio, incluindo dimensionamento da altura de torres e antenas, planejamento de freqncias, clculos de desempenho e interferncias.Este livro recomendado tanto aos profissionais com vasta experincia em projeto de sistemas, como a estudantes de Engenharia Eletrnica e Telecomunicaes.

Abordagem na disciplina: Alguns aspectos ligados aos sistemas telefnicos no sero abordados. A nfase maior ser dada a sistemas de radioenlaces. Conhecimento das principais leis e normas vigentes. Modelos e clculos de desempenho sero vistos sucintamente. PROJETOS - Radioenlaces digitais (PDH e SDH), links terrestres 400Mhz a 38 Ghz 1) Projeto Sistmico Otimizado: Considera a elaborao sob medida para a demanda sob o ponto de vista tcnico e econmico. Considera a rede no s na sua configurao inicial, mas leva em conta tambm expanses futuras (Dentro do Horizonte mais amplo possvel). Analisa parmetros climticos e topogrficos de propagao. (Para o clculo de desempenho-ITU-R: International Telecom Union-Recomend.)

Nos projetos de rdio deve-se usar diversidade de freqncias somente em enlaces mais longos ou crticos, procurando no desperdiar os canais de RF e no poluir desnecessariamente o espectro.Antenas de alto desempenho somente onde condies de interferncias so mais crticas ou quando existe previso de muitos links no futuro, prximos ao enlace.2) Sistemas Superdimensionados: Antenas com dimetros maiores que o necessrio. Quantidade excessiva de enlaces. Margem de clculo excessiva aplicada altura da torre. Especificao nica para todos os links. Encarecimento desnecessrio sem melhoria significativa no desempenho e confiabilidade do sistema. Em certos casos, como o superdimensionamento da altura das torres e antenas, o enlace fica mais susceptvel s interferncias e reflexes. (Diminuio do nvel de RX, aumento de margem do desvanescimento, devido o aumento da metragem do guia de onda ou cabo coaxial).

3) Sistemas Subdimensionados: Considera somente a configurao inicial, sem considerar expanses futuras.Degradao do desempenho aps realizao das expanses, onde a taxa de erro de bit, por exemplo, fica cada vez maior ou com maior freqncia e durao.Com isso, muitas vezes faz-se necessrio executar modificaes (troca de antenas, mais diretivas, ou com dimetros maiores, diversidade de espao adicionais, adio de unidades e bastidores etc.) no sistema j em operao, provocando um tempo de interrupo no sistema altamente prejudiciais.

PSOInterferncias nos sistemas existentes - Sobretudo em regies com muitos enlaces operando na mesma faixa de freqncia. Para se evitar tais contaminaes nos sistemas de radiocomunicaes necessrio prever no projeto sistmico otimizado o seguinte: Seleo precisa dos canais de freqncia e polarizao. Clculo preciso das interferncias Recebidas. Possibilidade de causar interferncias nos enlaces existentes. Levar em considerao sempre que os radioenlaces compartilham o mesmo meio de TX (atmosfera), e o espectro de RF est cada vez mais saturado, principalmente nas regies metropolitanas e urbanas.

Como atingir esses objetivos

Conhecer amplamente os aspectos sistmicos dos: 1) Equipamentos2) Sistema areo3) Propagao4) Legislaes Vigentes. Ou seja, conhecer em que caso se aplica ou no a utilizao dos equipamentos a serem adotados no sistema como um todo, a fim de otimizar o projeto sem ferir seu desempenho, expanso e normas legais vigentes.A composio do sistema de rdio, incluindo equipamentos e sistema areo, muito vasta e necessrio conhecermos todos os recursos e opes existentes, aplicaes, seleo correta da soluo a ser adotada.Nossa disciplina, baseada neste livro, visa auxiliar a realizao do PSO.

PRINCIPAIS MEIOS DE TX

1) Wireless - Usam o espao livre para a TX - Rdio, Satlite e Celulares.2) Wired - Usam meios fsicos para TX - FOTS, Cabos Telefnicos, Cabos Coaxiais etc.Os meios principais de TX utilizados nas Telecomunicaes so:Sistema de rdio Ponto a Ponto - Radiovisibilidade ou Link terrestre. Termo radiovisibilidade (line of sight) - Visada entre as duas estaes - Enxergar.O comportamento das altas freqncias similar ao da luz.Componentes: Transceptor, Linha de Tx e Elemento irradiante (Antena).Limitao: + ou - 50Km - Dependendo das condies topogrficas, faixa de freqncia e capacidade.

Atualmente os backbones de alta velocidade vem sendo substitudos por sistemas FOTS SDH. E para sistemas de baixa e mdia capacidades o radioenlace ponto a ponto vem sendo utilizado em grande escala em conjunto com sistemas em F.O. Etapas TX de um sinal Digital: Modulao (circuitos para tratamento e codificao do sinal - chaveadas em fase PSK e Modulao em amplitude e quadratura QAM), Tx do sinal modulado - gerao de uma portadora senoidal (translado em FI - faixa de freqncia em que o rdio opera), amplificao e encaminhamento a antena.No RX o sinal de RF translado da RF(faixa de Ghz) para a FI (Mhz) e o sinal modulado em FI enviado para o demodulador, que retira a informao digital atravs da decodificao. Comunicao via satlite: Assim como os links terrestres evoluiu para sistemas digitais com freqncias cada vez mais altas. Orbitam a 36.000 Km de distncia da superfcie terrestre. A TX em largura de banda grande tornou-se possvel graas ao uso de altas freqncias (acima de 10 Ghz) e ao aumento de potncia dentro dos satlites.

Satlite Geoestacionrio: sincronizado com a velocidade de rotao do planeta. Vantagens e Desvantagens da Comunicao via satlite (pesquisar). As principais faixas de freqncias utilizadas pelos satlites so as bandas de 3,7 a 4,2 Ghz e 5,925 a 6,425 Ghz - Banda C.Transponders - Misturadores complexos que codificam fluxos de dados permitindo diversas combinaes a serem utilizadas dentro da faixa de frequncia operacional, sem interferncia.GPS - Sofisticado sistema eletrnico de navegao, baseado em uma rede de satlites que permite a localizao instantnea em qualquer ponto da terra com preciso prxima da perfeio.Aplicaes dos sistemas de rdio ponto a ponto - Cap 5. p.57 Rede de transporte das Operadoras Regionais e de Longa Distncia Rede de transporte das Operadoras de Sistemas Celulares Fixos e Mveis Rede Privada das Operadoras de sistemas de Energia e Outras Redes Corporativas Rede de Distribuio de Sinal de TV Links Temporrios e Provedores de Servio de Internet.

A Onda Eletromagntica - OEM James Clerk Maxwell conseguiu provar teoricamente que uma perturbao eletromagntica devia se propagar no vcuo com uma velocidade igual da luz. Henrich Hertz produziu ondas eletromagnticas por meio de circuitos oscilantes e, depois, detectou-se por meio de outros circuitos sintonizados na mesma freqncia.

LEIS DE MAXWELL Leis de Coulomb, Ampre e Faraday 04 equaes. Um campo eltrico varivel no tempo produz um campo magntico. Um campo magntico varivel no tempo produz um campo eltrico.Na extremidade da antena existe um fio ligado pelo seu centro a uma fonte alternada (que inverte o sentido a intervalos de tempo determinados). Num certo instante, teremos a corrente num sentido e, depois de alguns instantes, a corrente no outro sentido.

Maxwell mostrou que a velocidade de propagao de uma onda eletromagntica, no vcuo, dada pela expresso:Onde0 = Permissividade eltrica do vcuo0 = Permeabilidade Magntica do vcuo.c = 2,99792458 X 108 m/s 3 X 108 m/sResumo das caractersticas das ondas eletromagnticas no seguinte: So formadas por campos eltricos e campos magnticos variveis. O campo eltrico perpendicular ao campo magntico. So ondas transversais (os campos so perpendiculares direo de propagao). Propagam-se no vcuo com a velocidade "c" . Podem propagar-se num meio material com velocidade menor que a obtida no vcuo.

O campo eltrico perpendicular direo de propagao e o campo magntico tambm, o que comprova que a OEM uma onda transversal.O campo eltrico perpendicular ao campo magntico, o que podemos verificar facilmente: quando um fio percorrido por cargas em movimento, o campo eltrico num ponto prximo ao fio pertence ao plano do fio, enquanto o campo magntico est saindo ou entrando neste plano. Campo MagnticoCampo Eltrico

Espectro Eletromagntico: Faixa de freqncias e respectivos comprimentos de ondas que caracterizam os diversos tipos de ondas eletromagnticas.

Ondas de Rdio Denominao dada s ondas desde freqncias muito pequenas, at 1012 Hz, acima da qual esto os raios infravermelhos. Geradores: Osciladores Eletrnicos Luz visvel Nosso olho s tem condies de perceber freqncias que vo de 4,3 x 1014 Hz a 7 x 1014, faixa indicada pelo espectro como luz visvel.

Anatomia da forma de ondaXyf = freqncia = nmero de ciclos por segundo (Hertz) = Comprimento de onda (metros)f = c / 90o180o270o360o0o

a b f = c / a > b =>fa < fb Anatomia da forma de onda

Comprimento de onda = 300.000 Km/s = 12,24 cm 2.450.000.000 Hz = 300.000 Km/s = 5,19 cm 5.775.000.000 Hz = velocidade da luz no vcuo freqncia2,45 GHz5,75 GHz = 12,24 cm = 5,19 cm

Matemtica da Radiofreqncia Potncia a serem determinadas Transmissor/ ReceptorLatm = Perdas na AtmosferaPerdas nas Linhas de transmissoTransmissor/ ReceptorPTXAPTXBPeAPeBGB = Ganho antena B GA = Ganho antena A Potncia de transmisso do rdioSRXASRXBSensibilidade de recepo do rdioSRXA = PTXB PeB + GB - Latm + GA - PeASensibilidade de recepo do rdioSRXB = PTXA PeA + GA - Latm + GB - PeB

Fenmenos da Reflexo, Refrao e Difrao. REFRAO: Desvio no ngulo de incidncia, que depende exclusivamente das caractersticas do meio. DIFRAO: Propriedade que a onda apresenta em contornar obstculos que encontra durante sua propagao. REFLEXO: O ngulo no qual o raio de luz atinge a superfcie o mesmo que ser refletido. Microondas, Raio X e Raios Gama. Microondas correspondem faixa de mais alta freqncia produzida por osciladores eletrnicos.

Questionrio I (Propagao). Qual a diferena entre os sistemas Wired e Wireless? A limitao mdia de um sistema de radiovisibilidade definida por 50 Km. Justifique? Qual a composio bsica de uma estao ponto a ponto? Quais so as etapas do processo de Tx digital? Defina Radioenlace. Faa uma anlise de um satlite geoestacionrio. Cite as principais vantagens e desvantagens das comunicaes via satlite em relao as terrestres. Qual a funo de um Transponders num satlite Geoestacionrio? Onde podem ser aplicados os recursos oferecidos pelo GPS? Analise e comente as aplicaes dos sistemas de rdio ponto a ponto.

*******Para avaliar qual padro wireless escolher, deve-se avaliar suas necesidades e instalaes. Alguns critrios para a escolha so:

Requerimentos de capacidade total: para instalaes em que se requer alta densidade de usurios de alta velocidade, usar 802.11a pode ser a melhor escolha. Se for necessrio adicionar um nmero pequeno de usurios de alta velocidade a uma rede 802.11b existente, o 802.11g ser a melhor escolha.

Problemas com interferncia: Se voc est observando interferncias na banda de freqncia de 2,4GHz, proveniente de produtos bluetooth ou telefones sem fio, uma boa soluo pode ser migrar para uma banda de frequncia menos poluda, como a de 5GHz em dispositivos 802.11a.

O padro 802.11g prov desempenho similar ao padro 802.11a, com 54Mbps, alm de ser compatvel com o padro 802.11b. Porm, no instante em que um dispositivo 802.11b aparece na vizinhana, o modo de proteo para a coexistncia dos padres 802.11g/802.11b provocar significante reduo do throughput potencial da clula. Alm disso, 802.11g susceptvel s mesmas fontes de interferncia da banda 2,4GHz as quais o 802.11b esto sujeitos, como o forno de microondas e o telefone sem fio.

O padro 802.11a tem a grande vantagem de operar na banda de 5GHz, a qual menos poluda que a de 2,4GHz e, consequqntemente, menos susceptvel a interferncias. O padro 802.11a prov um throughput mximo de 54Mbps, maior que o s 11Mbps do 802.11b. Porm, a grande vantagem do 802.11a a diversidade de canais. Este padro oferece at 8 canais no sobrepostos. Esta caracterstica permite o emprego de mais rdios prximos uns dos outros, sem interferncia e degradao do desempenho.

Concluindo, cada instalao nica e requer anlise pra se escolher o melhor dispositivo. Em alguns casos, pode ser interessante misturar dois padres num mesmo sistema.